Встроенные микропроцессорные системы, Гончаровский О.В., 2012

Встроенные микропроцессорные системы, Гончаровский О.В., 2012.
  Рассмотрена организация аппаратной части встроенных микропроцессорных систем, методология проектирования компонентов встроенных систем на программируемой логике по модели программно-управляемого автомата, методология проектирования прикладного программного обеспечения встроенных систем, ориентированная на модель, позволяющая освоить разработку функциональных спецификаций для систем управления двигателями летательных аппаратов.
Предназначено для студентов, обучающихся по профилю подготовки магистров 16070051.68 – Информационные технологии в разработке двигателей летательных аппаратов, может быть полезно студентам смежных направлений подготовки.

Организация и архитектура встроенных систем.
В учебном пособии рассматривается класс встроенных систем, разрабатываемых для выполнения функций устройств управления в системах управления. На рис. 2 приведена структура аппаратных средств систем управления.
Сигналы о состоянии объекта управления поступают во встроенную систему в общем случае через аналоговые датчики. Преобразование этих сигналов в цифровую форму выполняет узел аналого-цифрового преобразования (АЦП, или ADC), в состав которого входит устройство выборки-хранения (УВХ). Узел обработки информации в соответствии с целевой функцией формирует сигналы для устройства отображения информации и для воздействия на объект управления через узел цифроаналогового преобразования (ЦАП, или DAC) и исполнительные механизмы (в общем случае аналоговые устройства).
Узел обработки информации является основным элементом встроенных систем Наиболее важное ограничение для него - это мощность, уменьшение потребления которой приводит к уменьшению размеров источника питания, регулятора напряжения, системы охлаждения и уменьшению потребления энергии. Уменьшение потребления энергии важно для мобильных устройств, так как технологии производства батарей совершенствуются очень медленно и, следовательно, стоимость энергии остается высокой. Также уменьшение потребления энергии уменьшает требования к охлаждению и увеличивает надежность (время жизни электронных устройств уменьшается при повышении температуры).
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ВСТРОЕННЫХ СИСТЕМ
Модуль 1. Организация и архитектура встроенных систем
1.1. Организация аппаратных средств встроенных микропроцессорных систем
1.2. Элементы архитектуры процессоров встроенных систем
1.2.1. Множество команд
1.2.2. Программная модель
1.2.2.1. Регистры
1.2.2.2. Типы данных
1.2.3. Модели памяти
1.2.3.1. Адресное пространство
1.2.3.2. Порядок байтов
1.2.3.3. Когерентность памяти
1.2.3.4. Защита памяти
1.2.4. Модель прерываний
1.2.5. Модель управления памятью
1.2.5.1. Страничная организация памяти
1.2.5.2. Сегментация памяти
1.3. Типы процессоров
1.4. Формы параллелизма в процессорах
1.4.1. Конвейеризация
1.4.2. Параллелизм уровня команд
1.5. Технологии памяти
1.5.1. Оперативная память
1.5.1.1. Статическое ОЗУ
1.5.1.2. Динамическое ОЗУ
1.5.2. Постоянное запоминающее устройство (ROM)
1.6. Иерархия памяти
1.6.1. Распределение, или карта памяти
1.6.2. Блокнотная и кеш-память
1.6.2.1. Кеш-память прямого отображения
1.6.2.2. Ассоциативная по множеству кеш-память
1.6.2.3. Обновление кеш-памяти
1.6.2.4. Протокол когерентности кеширования с обратной записью
1.6.2.5. Команды поддержки когерентности памяти
1.7. Магистраль микропроцессорной системы
1.7.1.    Циклы обращения к магистрали
1.7.2.    Двухшинная магистраль
1.8. Базовые устройства ввода-вывода встроенных систем
1.8.1. Порты ввода-вывода общего назначения
1.8.2. Таймер-счетчик
1.8.3. Импульсно-кодовая модуляция
1.8.4. Многоканальный аналого-цифровой преобразователь
1.9. Базовые последовательные интерфейсы ввода-вывода встроенных систем
1.9.1. Асинхронный старт-стопный интерфейс
1.9.2. Последовательный интерфейс SP1
1.9.3. Интерфейс I2C
1.9.4. Шина USB
1.9.4.1. Введение в USB
1.9.4.2. Интерфейс ОрепHСІ для USB
Вопросы для самоконтроля
Модуль 2. Разработка устройств ввода-вывода на программируемой логике
1.10. Язык проектирования аппаратуры VHDL
1.10.1. Реконфигурируемая логика
1.10.2. Введение в VHDL
1.10.2.1. Программирование на VHDL для моделирования и синтеза
1.10.2.2. Entity и architecture
1.10.2.3. Операторы «присваивание» и process
1.10.2.4. Цикл моделирования VHDL
1.10.2.5. Многозначная логика и стандарт IEEE 1164
1.11. Проектирование устройств ввода-вывода и контроллеров интерфейсов ввода-вывода по модели программноуправляемого автомата
1.12. Интегрированная среда разработки аппаратных средств Active-HDL
Вопросы для самоконтроля
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВСТРОЕННЫХ СИСТЕМ
Модуль 3. Прикладное программирование
2.1. Модель вычислений
2.2. Автомат с конечным числом состояний
2.3. Асинхронный язык проектирования SDL
2.4. Синхронный язык проектирования Lustre
2.5. Многозадачность
2.5.1. Язык программирования Си
2.5.2. Потоки
2.5.2.1. Реализация потоков
2.5.2.2. Взаимное исключение
2.5.2.3. Взаимная блокировка
2.5.2.4. Модели непротиворечивости памяти
2.5.2.5. Проблемы с потоками
2.5.3.    Процессы и передача сообщений
2.6. Интегрированная среда разработки прикладного программного обеспечения
2.6.1. Средства разработки программ для встроенных систем на Си
2.6.2. Комплект программ Telelogic Таu SDL Suite
2.6.3. Средства разработки программного обеспечения встроенных систем SCADE
2.7. Валидация и оценка проекта
2.7.1. Моделирование, эмуляция и макетирование
2.7.2. Формальная верификация
2.7.3. Оценка производительности
2.7.3.1. Оценка WCET
2.7.3.2. Исчисление реального времени
2.7.4. Модели энергии и мощности
2.7.5. Тепловая модель
Вопросы для самоконтроля
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЗАДАНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.