Professional embedded software development

《专业嵌入式软件开发—全面走向高质高效编程(含dvd光盘1张)》

硬 件 篇

第1章 处理器的基本概念 2

1.1 区分微处理器与微控制器 2

1.2 寄存器 2

1.3 处理器是如何启动的 4

1.4 输入与输出 4

1.5 指令与数据 5

1.6 中断 6

1.7 字节序 8

1.8 边界对齐 10

1.9 程序断点和数据断点 15

1.10 内存管理单元 16

1.11 缓存 17

1.12 小结 18

第2章 开发活动中的硬件问题 19

2.1 两个案例 19

2.2 案例的背后——信号完整性 19

2.3 应对方法 21

2.4 小结 21

.工 具 篇

第3章 make，开发环境全能管家 24

3.1 从最简单的makefile中了解规则 24

3.2 创建基本的编译环境 29

3.2.1 将规则运用于程序编译 30

3.2.2 让makefile更专业 34

3.3 提高编译环境的实用性 48

3.3.1 让编译环境更加有序 48

3.3.2 提升依赖关系管理 51

3.4 打造更专业的编译环境 67

3.4.1 规划项目目录结构 68

3.4.2 增进复用性 72

3.4.3 支持头文件目录的指定 75

3.4.4 实现库链接 77

3.4.5 增强可使用性 82

3.4.6 管理对库的依赖关系 84

3.4.7 改善编译效率 87

3.4.8 恰当地书写注释 89

3.5 理解make的解析行为 90

3.6 makefile的调试 91

3.7 make的常用选项 92

3.8 活用make 92

3.9 小结 94

第4章 gcc，c语言编译器 96

4.1 什么是交叉编译器 96

4.2 gcc幕后工作揭示 97

4.3 实用的gcc选项 99

4.3.1 解决宏错误的好帮手 99

4.3.2 辅助编写汇编程序的好方法 100

4.3.3 获取系统头文件路径 101

4.3.4 产生映射文件 102

4.3.5 通过选项定义宏 102

4.3.6 生成依赖关系 103

4.3.7 指定链接库 104

第5章 binutils工具集，软件开发利器 107

5.1 addr2line，指令地址翻译器 108

5.2 ar，静态库生成器 111

5.3 nm，符号显示器 113

5.4 objdump，信息查看器 115

5.5 objcopy，段剪辑器 119

5.6 ranlib，库索引生成器 120

5.7 size，段大小观察器 121

5.8 strings，字符串窥视器 122

5.9 strip，程序文件瘦身器 124

第6章 ld，链接器 125

6.1 重定位的概念 125

6.2 链接脚本 126

6.2.1 段 128

6.2.2 符号 129

6.2.3 存储区域 130

6.2.4 常用命令 131

6.3 常用选项 137

6.3.1 指定程序的入口点 137

6.3.2 生成可重定位的中间文件 137

6.3.3 指定链接脚本 138

练习与思考 138

第7章 gdb，程序调试助手 139

7.1 启动和退出gdb 139

7.2 获取帮助 140

7.3 调试程序 142

7.3.1 断点设置 142

7.3.2 控制程序运行 144

7.3.3 检查程序 147

7.3.4 提高调试效率 151

7.4 查看符号表 152

7.5 控制gdb的行为 153

编程语言篇

第8章 掌握必要的汇编知识 156

8.1 as的语法 156

8.1.1 宏 157

8.1.2 汇编命令 157

8.1.3 符号和标签 157

8.1.4 汇编指令 158

8.2 嵌入汇编的语法 158

第9章 深入理解程序的结构 161

9.1 段 161

9.1.1 指令段 161

9.1.2 数据段 162

9.2 栈 166

9.3 堆 168

9.4 小结 169

第10章 abi/eabi规范，缔造程序兼容合约 170

10.1 定义基本数据类型 171

10.2 规范字节对齐处理 171

10.3 分配寄存器的功能 173

10.4 规定栈帧结构 174

10.4.1 栈帧的含义和作用 175

10.4.2 函数参数的传递方法 182

10.4.3 函数返回值的返回方法 184

10.5 小结 187

练习与思考 187

第11章 混淆指针与数组所导致的问题 188

11.1 问题示例 188

11.2 问题分析 189

11.2.1 数组的内存模型 189

11.2.2 指针的内存模型 190

11.3 问题成因 191

11.4 预防措施 193

11.5 小结 194

第12章 volatile，让我保持原样 195

设 计 篇

第13章 设计，软件质量之本 200

13.1 软件设计是什么 200

13.2 软件质量的概念 201

13.3 阻碍改善设计的常见观念 203

13.3.1 测试是替罪羊或救命稻草 203

13.3.2 资源永远不足 204

13.3.3 不改变就可以规避风险 204

13.4 如何提高设计能力 205

13.5 设计模式、设计原则和设计思想 206

13.6 放之四海皆适用的设计原则 207

13.6.1 以人为本 207

13.6.2 追求简单性 210

13.6.3 让模块善始善终 211

13.6.4 重视收集统计信息 212

13.6.5 借助命名传达设计意图 213

13.6.6 消除“审美告警” 215

13.6.7 通过机制解决问题 215

13.6.8 防止他人犯错 218

13.6.9 考虑可查错性 220

13.7 小结 221

第14章 模块管理，保障系统有序运行 222

14.1 管理参照系 222

14.2 设计思路 224

14.3 程序实现 226

14.3.1 引入模块标识 226

14.3.2 实现层与级的表达 226

14.3.3 系统状态和回调函数原型定义 228

14.3.4 模块注册 228

14.3.5 系统启动 230

14.3.6 系统关闭 232

14.4 module示例程序 233

14.5 模块管理的一些思考 235

14.6 小结 235

练习与思考 235

第15章 错误管理，不可或缺的用户需求 236

15.1 表达错误的通用方法 236

15.1.1 错误码格式 237

15.1.2 定义方法 238

15.1.3 使用示例 239

15.1.4 提高可使用性 240

15.1.5 定义和使用错误码的准则 246

15.2 优化错误日志的输出 246

15.2.1 传统方法 246

15.2.2 更有效的方法 249

15.3 平台和框架层的错误处理 251

15.4 小结 251

第16章 目录结构管理，使项目进展更顺利 252

16.1 规划目录结构的意义 252

16.1.1 书架功能 252

16.1.2 意识引导 252

16.1.3 加速新手上手 253

16.2 出色目录结构的特点 253

16.3 一个示例 253

16.4 小结 254

第17章 平台与框架开发，高质量软件打造之路 255

17.1 区分系统库、平台和框架 255

17.1.1 系统库 255

17.1.2 平台 256

17.1.3 框架 256

17.2 本质和优点 257

17.3 确立架构模型 258

17.4 小结 259

第18章 可开发性设计，一种高效且经济的开发模式 260

18.1 可开发性问题一瞥 260

18.2 可开发性设计的内涵 261

18.3 引入设备抽象层 261

18.4 更复杂的设备抽象层 263

18.5 图形界面的可开发性设计 264

18.5.1 增强设备抽象层 264

18.5.2 提供可视化编辑环境 264

18.6 其他可开发性设计 264

18.7 小结 265

操作系统篇

第19章 引导加载器，系统启航者 268

19.1 功能 268

19.2 文件存储布局 269

19.3 程序加载原理 270

19.4 优点 274

19.5 小结 274

练习与思考 275

第20章 任务，软件基本调度单元 276

20.1 任务情景 278

20.1.1 情景内容 278

20.1.2 情景保存 279

20.1.3 情景恢复 281

20.1.4 情景切换 282

20.2 任务调度 286

20.2.1 调度算法 286

20.2.2 调度器 290

20.3 任务的生命周期 293

20.4 任务控制 295

20.4.1 任务创建 297

20.4.2 任务启动 306

20.4.3 任务删除 307

20.4.4 任务挂起 309

20.4.5 任务恢复 310

20.4.6 任务睡眠 311

20.5 竞争问题与中断控制 313

20.5.1 竞争问题的产生 314

20.5.2 通过中断控制解决竞争问题 315

20.5.3 中断控制的嵌套问题 316

20.6 任务与中断状态 317

20.7 任务栈溢出检测 318

20.8 滴答与空闲任务 320

20.9 多任务环境控制 323

20.10 任务模块管理 324

20.11 taskv1示例程序 326

20.12 任务钩子函数 330

20.13 任务变量 334

20.13.1 taskv2示例程序 334

20.13.2 原理 336

20.13.3 实现 337

20.14 其他概念与思考 340

20.14.1 抢占式任务与实时系统的关系 340

20.14.2 影响任务切换效率的因素 341

20.14.3 避免直接删除任务 341

20.14.4 小心多任务设计被滥用 342

20.15 小结 343

练习与思考 343

第21章 任务同步与通信，实现协同工作 345

21.1 信号量 345

21.1.1 应用场合 345

21.1.2 程序实现 347

21.1.3 semaphore示例程序 358

21.2 互斥锁 360

21.2.1 应用场合 361

21.2.2 程序实现 361

21.2.3 mutex示例程序 365

21.2.4 优先级反转与继承 367

21.2.5 递归锁 375

21.3 事件 379

21.3.1 应用场合 379

21.3.2 程序实现 379

21.3.3 event示例程序 384

21.4 消息队列 386

21.4.1 应用场合 386

21.4.2 程序实现 387

21.4.3 实现消息队列 390

21.4.4 queue示例程序 396

21.4.5 使用指南 398

21.5 死锁及预防 399

21.6 小结 399

练习与思考 400

第22章 内存管理，协调动态内存的使用 401

22.1 堆管理 401

22.1.1 heapv1示例程序 401

22.1.2 程序实现 406

22.1.3 设计改进 416

22.1.4 支持内存泄漏检测 421

22.1.5 实现内存溢出检测 431

22.1.6 内存碎片问题 431

22.2 内存池管理 432

22.2.1 mpool示例程序 432

22.2.2 程序实现 436

22.2.3 缓冲区泄漏检测 444

22.3 小结 444

练习与思考 444

第23章 设备管理，方便与外设交互 445

23.1 字符设备管理 445

23.2 中断管理 447

23.2.1 中断向量表 447

23.2.2 中断控制 448

23.2.3 中断状态管理 450

23.2.4 设备与中断 451

23.2.5 模块管理 451

23.3 实现设备管理 452

23.3.1 安装驱动程序 454

23.3.2 注册设备 455

23.3.3 打开设备 456

23.3.4 关闭设备 458

23.3.5 设备读写与控制 458

23.4 设备驱动程序实现 459

23.4.1 “滴答”设备 460

23.4.2 控制台设备 462

23.4.3 终止程序运行设备 464

23.5 驱动安装与设备注册 466

23.6 小结 468

练习与思考 468

第24章 定时器，程序闹钟 469

24.1 软件定时器分类 469

24.2 设计思路 469

24.3 中断回调定时器 470

24.3.1 程序实现 470

24.3.2 timerv1示例程序 481

24.4 定时误差 484

24.5 提高遍历效率 484

24.6 改善实时性 489

24.6.1 实时性分析 490

24.6.2 改进实时性 491

24.7 任务回调定时器 494

24.7.1 程序实现 494

24.7.2 timerv3示例程序 497

24.8 小结 498

练习与思考 498

第25章 clearrtos“实时”操作系统 499

25.1 设计原则 499

25.2 源程序目录管理 499

25.3 让makefile体现概念 502

25.4 实现集中配置 503

25.5 改进与移植 504

质量保证篇

第26章 质量保证导言 508

26.1 软件开发的特点 508

26.1.1 脑力密集型工作 508

26.1.2 实现不具唯一性 508

26.1.3 隐性成本高 509

26.1.4 忽视的细节很容易被放大 509

26.1.5 质量难以评估 509

26.2 保证质量的关键要素 509

26.2.1 完备的需求分析 510

26.2.2 高质量的设计 510

26.2.3 编程好习惯 510

26.2.4 充分的验证 510

26.2.5 必要的流程 511

26.2.6 合适的工具 512

26.2.7 言简意赅的文档 512

26.3 质量保证需要系统性的方法论 512

26.3.1 方法论 = 流程 + 工具 513

26.3.2 构建有效方法论的核心手段 516

26.4 走出质量困境的指导性思想 518

26.4.1 从管理者的角度 518

26.4.2 从工程师的角度 519

26.4.3 从组织的角度 519

26.5 小结 520

第27章 编程好习惯，质量保证的基本条件 521

27.1 终生受用的编程好习惯 521

27.1.1 判断失败而非成功 521

27.1.2 采用sizeof减少内存操作失误 522

27.1.3 屏蔽编程语言特性 524

27.1.4 恰当使用goto语句 527

27.1.5 合理运用数组 529

27.1.6 以逆序方式释放资源 530

27.1.7 在模块对外接口中防范错误 531

27.1.8 避免出现魔数 532

27.1.9 利用编程语言特性提高效率 533

27.1.10 复用代码提高维护性 534

27.1.11 借助隐式初始化简化程序逻辑 536

27.1.12 青睐小粒度锁 538

27.1.13 精确包含头文件 539

27.1.14 让模块的对外头文件保持简洁 541

27.1.15 只暴露必要的变量和函数 542

27.1.16 清除编译器报告的所有警告 542

27.2 小结 543

第28章 单元测试，被忽视的质量保证方法 544

28.1 警惕单元测试无用论 544

28.2 一个简单但不完善的单元测试例子 545

28.3 构建单元测试框架 548

28.4 无缝整合单元测试 555

28.4.1 维护规则 557

28.4.2 目录规划 557

28.4.3 更改makefile 559

28.4.4 检查整合效果 566

28.5 几个实施问题 569

28.6 桩函数和打桩 570

28.7 错误注入，一种可测试性设计 571

28.8 平台开发与单元测试 576

28.9 被测行为的确定性 576

28.10 测试用例的有效性 577

28.11 小结 578

第29章 代码覆盖，单元测试效果的衡量指标 579

29.1 了解代码覆盖工具 580

29.2 无缝整合代码覆盖 584

29.2.1 更改makefile 584

29.2.2 检查整合效果 586

29.3 三个代码覆盖程度指标 587

29.4 小结 588

第30章 静态分析，防止将失误带给用户 589

30.1 认识静态分析工具 589

30.2 无缝整合静态分析 596

30.2.1 更改makefile 596

30.2.2 检查整合效果 601

30.3 小结 602

第31章 动态分析，使程序更健壮 603

31.1 结识动态分析工具 604

31.2 无缝整合动态分析 607

31.2.1 更改makefile 607

31.2.2 检查整合效果 609

31.3 小结 609

第32章 性能分析，让优化程序有的放矢 610

32.1 初探性能分析工具 610

32.2 无缝整合性能分析 612

32.2.1 更改makefile 613

32.2.2 检查整合效果 614

32.3 小结 615

第33章 qbench，一个开发高质软件的工作台 616

参考资料 618