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出版者:第1版 (2006年6月1日)

作者:陈晓竹

出品人:

页数:340

译者:

出版时间:2006-6

价格:39.0

装帧:平装

isbn号码:9787111189909

丛书系列:

图书标签:

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《PowerPC 860嵌入式系统与应用》：开启高性能嵌入式开发新纪元 在数字化浪潮席卷全球的今天，嵌入式系统作为信息技术的核心驱动力，正以前所未有的速度渗透到我们生活的方方面面。从智能家居到工业自动化，从汽车电子到医疗设备，强大的嵌入式处理器扮演着至关重要的角色，而PowerPC 860系列处理器，凭借其卓越的性能、灵活的架构以及广泛的应用前景，早已成为嵌入式开发领域备受瞩目的明星。 《PowerPC 860嵌入式系统与应用》一书，正是为了满足广大嵌入式开发工程师、系统设计师以及相关专业学生对深入理解和高效利用PowerPC 860处理器的迫切需求而精心打造。本书并非泛泛而谈，而是聚焦于PowerPC 860系列处理器及其生态系统，通过系统性的理论阐述、详实的实践指导和丰富的案例分析，为读者提供一个全面、深入的学习平台。本书旨在帮助读者不仅理解PowerPC 860的强大之处，更能掌握将其应用于实际项目开发的完整流程和核心技术，从而在竞争激烈的嵌入式市场中脱颖而出。 核心内容前瞻：深度剖析PowerPC 860架构与指令集 本书的首要篇幅将致力于对PowerPC 860处理器核心架构进行由浅入深的剖析。读者将在这里了解到PowerPC 860系列处理器所采用的RISC（精简指令集计算）指令集架构的独特优势，包括其高效的流水线设计、强大的分支预测能力以及对复杂指令的高效执行。我们将深入探讨其内部的各个关键模块，如中央处理器单元（CPU）、内存管理单元（MMU）、缓存层次结构（L1/L2 Cache）、中断控制器以及各种外围接口单元。通过对这些细节的深入理解，读者将能够更清晰地认识到PowerPC 860在处理高负载任务、实现低功耗运行以及保证系统稳定可靠性方面的卓越表现。 指令集层面，本书将详细介绍PowerPC 860所支持的标准指令集，并重点讲解那些在嵌入式应用中频繁使用的指令，例如整数运算指令、浮点运算指令、加载/存储指令、分支指令以及位操作指令等。对于一些特殊的指令，如SIMD（单指令多数据流）指令集在特定应用场景下的应用潜力，也将予以充分的挖掘和介绍。读者将通过学习这些指令，能够更有效地编写出高效、精简的嵌入式代码，最大限度地发挥处理器的计算能力。 精选外设与接口：构建功能强大的嵌入式系统 除了核心处理器之外，一个完整的嵌入式系统还需要丰富多样的外围接口和功能模块。本书将精选PowerPC 860系列处理器上常见且至关重要的外围设备进行详细讲解。这包括： 通用输入/输出（GPIO）： 介绍GPIO的配置、控制和应用，使其能够灵活地与外部传感器、执行器等硬件进行交互。 串行通信接口（UART, SPI, I2C）： 详细阐述这些通信协议的工作原理、硬件接口以及在数据传输、设备间通信中的应用。读者将学会如何通过这些接口连接各种传感器、模块和与其他嵌入式设备进行高效通信。 网络通信接口（Ethernet）： 针对PowerPC 860处理器内置或支持的网络接口，本书将深入讲解以太网的硬件连接、驱动开发以及TCP/IP协议栈的应用，使读者能够轻松构建具备网络通信能力的嵌入式设备，实现远程监控、数据上传等功能。 存储器接口（DDR SDRAM, NAND Flash, NOR Flash）： 详细介绍不同类型存储器的电气特性、接口协议以及在嵌入式系统中进行内存管理、数据存储的策略。 定时器/计数器（Timers/Counters）： 讲解定时器的配置、工作模式及其在精确延时、周期性任务调度、脉冲生成等方面的应用。 模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC）： 介绍ADC/DAC的工作原理、采样率、分辨率等关键参数，并展示如何在嵌入式系统中读取模拟信号或输出模拟信号，实现对物理世界的感知和控制。 软件开发环境与操作系统：打造高效的开发流程 强大的硬件平台需要与之匹配的软件开发环境和成熟的操作系统支持。本书将指导读者建立起一套完整的PowerPC 860嵌入式软件开发流程。 交叉编译环境的搭建： 详细介绍如何在PC平台上搭建针对PowerPC 860的交叉编译工具链（如GCC for PowerPC），包括工具链的安装、配置以及常用编译选项的解析。 Bootloader的原理与实现： 深入讲解Bootloader在嵌入式系统启动过程中的作用，并提供基于U-Boot或其他常用Bootloader的移植和开发指导，帮助读者理解系统启动的底层机制。 嵌入式操作系统（RTOS）的选择与移植： 重点介绍几种在PowerPC 860平台上广泛应用的实时操作系统（RTOS），如FreeRTOS、RT-Thread等。本书将提供详细的RTOS移植步骤、任务管理、IPC（进程间通信）机制、中断处理以及内存管理的讲解，帮助读者构建稳定、高效的多任务系统。 驱动程序开发： 深入讲解嵌入式Linux驱动程序开发模型，包括设备树（Device Tree）的应用、内核模块的编写、常用的内核API以及调试技巧。读者将学会如何为PowerPC 860系统开发各类硬件设备的驱动程序，为上层应用提供统一的接口。 应用层开发： 在操作系统和驱动程序的基础上，本书将引导读者进行实际的应用层软件开发。通过讲解网络应用、文件系统、用户界面（如GUI框架）等常见嵌入式应用开发技术，读者将能够将PowerPC 860的强大功能转化为具体的应用解决方案。 典型应用领域剖析：解锁PowerPC 860的无限潜能 为了让读者更直观地理解PowerPC 860的实际应用价值，本书将精选多个具有代表性的应用领域，进行深入的案例分析和技术讲解。 工业自动化与控制： 讲解PowerPC 860在PLC（可编程逻辑控制器）、HMI（人机界面）、SCADA（数据采集与监视控制系统）等工业设备中的应用。通过具体的案例，读者将了解如何利用PowerPC 860的高性能和丰富的接口来构建稳定可靠的工业控制系统，实现精密的运动控制、数据采集和远程通信。 通信设备与网络设备： 探讨PowerPC 860在路由器、交换机、网络存储设备（NAS）、基站控制器等通信和网络产品中的应用。本书将重点介绍高性能网络协议栈的实现、多线程数据包处理以及QoS（服务质量）管理等关键技术。 嵌入式Linux系统在消费电子中的应用： 聚焦于PowerPC 860在智能电视、高清播放器、网络机顶盒等消费电子产品中的应用。读者将学习如何利用嵌入式Linux系统和PowerPC 860的强大处理能力，实现高清视频解码、丰富的多媒体播放以及与其他智能设备的互联互通。 汽车电子与车载系统： 尽管PowerPC 860在汽车电子领域的应用可能更多地被更新一代的处理器取代，但其在早期或特定领域的应用案例仍然具有重要的参考价值。本书将回顾其在车载信息娱乐系统、导航设备或嵌入式控制器中的一些经典应用，并借此分析嵌入式系统在汽车环境下的设计考量。 调试与优化：提升系统性能与稳定性 在嵌入式系统开发过程中，有效的调试和性能优化是确保项目成功的关键。本书将 devote considerable effort to these critical aspects. 常用调试工具： 详细介绍JTAG/SWD调试器、逻辑分析仪、示波器等硬件调试工具的使用方法，以及GDB（GNU Debugger）等软件调试工具的配置和高级用法。 代码调试技巧： 提供一系列行之有效的代码调试技巧，包括断点设置、单步执行、变量查看、内存检查等，帮助读者快速定位和解决代码中的bug。 性能分析与优化： 讲解性能剖析工具（如perf, gprof）的使用，帮助读者识别系统中的性能瓶颈，并提供针对性的优化策略，包括算法优化、代码重构、编译器优化选项的使用以及硬件加速器的有效利用。 功耗管理与优化： 针对嵌入式系统对功耗的严格要求，本书将探讨PowerPC 860的低功耗特性，并介绍各种功耗管理技术，如动态电压频率调整（DVFS）、睡眠模式等，以延长电池寿命或降低运行成本。 系统稳定性与可靠性设计： 讨论嵌入式系统在恶劣工作环境下的可靠性问题，包括硬件选型、软件容错机制、异常处理以及 Watchdog（看门狗）等机制的应用，确保系统的长期稳定运行。 总结： 《PowerPC 860嵌入式系统与应用》一书，力求成为您踏入PowerPC 860嵌入式开发领域最坚实的基石和最得力的助手。本书结构严谨，内容详实，语言清晰，既有理论的高度，又有实践的深度。无论您是初次接触PowerPC 860，还是希望进一步提升您的开发技能，本书都将为您提供宝贵的知识和实用的指导。通过本书的学习，您将能够自信地设计、开发和部署基于PowerPC 860的各类嵌入式系统，在智能时代浪潮中，创造出更多具有影响力的创新产品。

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拿到这本书后，我首先尝试着对比了它所描述的架构特性与我目前正在接触的现代CPU设计理念之间的异同。这种横向的对比，极大地拓宽了我对计算机体系结构演进路径的认识。例如，书中对总线仲裁机制的阐述，虽然略显古典，但其背后的逻辑思想，比如如何平衡多个高优先级外设的访问请求，其核心思想在今天的复杂片上系统（SoC）互联结构中依然能够找到影子。更重要的是，它迫使我重新审视那些被现代工具链“隐藏”起来的底层机制。只有真正理解了硬件是如何被直接操作的，才能写出真正具有性能优势的代码，而不是盲目地依赖编译器生成的优化结果。

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我花了几天时间去研究这本书的排版和内容组织，发现作者在结构布局上确实下了一番功夫。它的章节过渡非常流畅，从基础的指令集架构讲解，到具体的内存管理单元（MMU）配置，再到中断处理机制的深入剖析，每一步都像是为初学者铺设了一条清晰的阶梯。特别是关于片上资源（On-Chip Peripherals）的描述部分，详实到令人吃惊，几乎涵盖了所有可用的定时器、串口和通用I/O端口的寄存器级操作细节。这对于那些需要进行遗留系统维护或者对老旧工业控制板卡进行逆向分析的工程师来说，无疑是一份极其珍贵的参考资料。我特别关注了其中关于实时性保证的部分，想看看在那个时代，工程师是如何在有限的资源下，实现对系统响应时间的精确控制和预测的。

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这本书的封面设计确实很有吸引力，那种深邃的蓝色调配合着略带科技感的字体，一下子就能抓住我的眼球。我当时在书店里漫无目的地翻阅，但看到这个标题时，我的脚步立刻停了下来。毕竟，在当前这个由ARM和x86主导的市场里，能看到一本专门深入探讨PowerPC 860架构的书籍，简直像是在一片信息海洋中发现了一座孤岛。我立马翻开了目录，希望能从中找到一些关于早期嵌入式系统设计思路的线索。我期望这本书能不仅仅停留在理论层面，而是能结合实际的硬件平台，比如如何利用860的特定资源进行高效的底层编程，如何处理那些在现代SoC中早已被抽象掉的细节。

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坦白说，作为一本针对特定、且已不再是主流的处理器架构的专著，我对它的期望值原本是比较低的，更多是出于一种历史研究的兴趣。然而，这本书超出了我的预期，它不仅详尽地记录了PowerPC 860的技术细节，更重要的是，它提供了一种深入理解嵌入式系统“如何从零开始构建”的思维框架。它不仅仅是关于860的说明书，更像是那个时代嵌入式系统开发哲学的载体。对于任何希望深入理解计算机底层运作原理，而非仅仅停留在应用层调用的专业人士来说，这本书提供了一个难得的机会，去回顾和学习那些奠定现代计算基石的经典设计智慧。

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这本书的语言风格，可以说是一种非常“务实”的风格，几乎没有多余的修饰或华丽的辞藻，完全聚焦于技术细节的精确传达。行文间透露着一股老派工程师特有的严谨和一丝不苟。我尤其欣赏其中穿插的那些“陷阱”提示和“注意事项”，这些往往是教科书上不会轻易提及，但却在实际调试中能让人走弯路的关键点。我感觉作者在编写时，仿佛是坐在我旁边，手里拿着一块开发板，一边敲击键盘一边提醒我：“注意，这个寄存器在特定时序下写入，否则会导致异步错误。”这种间接的“经验传承”，比单纯的理论推导更有价值。

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