双核心嵌入式系统开发：DaVinci SOC平台架构及实作演练(附系统范例DVD) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书介绍双核心嵌入式系统是从实务角度深入探讨双核心嵌入式系统，先详述双核心处理器硬体架构及软体开发技术，奠定读者进行程式开发的能力；再透过各种实作演练，快速带领读者成为双核心嵌入式系统的程式开发人员。内容详细介绍DaVinci平台软硬体架构、开发工具以及xDM标准，并有完整的范例程式及详尽的实验步骤，帮助读者快速建立DaVinci平台应用程式与演算法开发能力。适合私立大学、科大电子、电机、资工系「嵌入式系统实务」课程使用。

嵌入式系统开发进阶：基于新一代异构计算平台的实践指南 内容简介 本书旨在为具备一定嵌入式系统基础知识的开发者，提供一个全面、深入的视角，探讨当前主流的异构计算平台及其在高性能嵌入式系统开发中的应用。本书聚焦于构建高效、稳定、可扩展的嵌入式解决方案，尤其强调软件与硬件协同设计、实时性保障以及面向特定领域的优化策略。 第一部分：现代嵌入式系统架构的演进与挑战 本部分首先回顾了传统嵌入式处理器架构的发展脉络，重点分析了摩尔定律放缓背景下，向多核、异构计算平台迁移的必然性。我们将深入探讨当前主流的SoC（System-on-Chip）设计理念，包括CPU、GPU、DSP（数字信号处理器）以及可编程逻辑阵列（FPGA/CPLD）的集成方式和各自的优势。 异构计算核心解析： 详细剖析ARM Cortex系列（如A系列、R系列、M系列）的指令集特性、缓存层次结构以及系统级互连（如AMBA AXI/ACE协议）。同时，对现代SoC中集成的专用加速器模块（如图像信号处理器ISP、机器学习加速单元NPU）的硬件特性、寄存器级访问和驱动模型进行细致的讲解。 内存与一致性挑战： 探讨多核系统中，数据一致性（Cache Coherence）协议的重要性。我们将分析缓存一致性协议（如MESI、MOESI）在不同架构下的实现机制，以及程序员如何通过内存屏障（Memory Barriers）或原子操作来确保并发访问的正确性。 功耗与热管理： 嵌入式系统对能效比的要求极高。本章将介绍动态电压和频率调节（DVFS）技术，探讨如何在保证系统性能的同时，通过细粒度的功耗控制策略（如时钟门控、电源门控）延长电池寿命，并分析热模型对系统稳定性的影响。 第二部分：操作系统与实时性保障 高性能嵌入式系统往往需要运行复杂的应用，对操作系统（OS）的选择和配置提出了更高的要求。本部分将侧重于Linux内核在嵌入式环境下的深度优化，以及实时操作系统（RTOS）的关键技术。 嵌入式Linux内核定制与裁剪： 学习如何为目标硬件平台编译和配置定制化的Linux内核。内容涵盖设备树（Device Tree）的编写与解析、内核启动流程（Bootloader到Kernel的过渡）的深入理解。重点讲解如何通过内核补丁和参数调优，最小化内核的内存占用和启动延迟。 实时性机制与调度策略： 区别于通用OS，嵌入式实时应用要求确定性的响应时间。本章将对比分析SCHED_FIFO、SCHED_RR等实时调度策略，以及PREEMPT_RT（实时补丁）在Linux下的应用。深入探讨中断处理延迟（Interrupt Latency）和上下文切换时间（Context Switch Time）的测量与优化方法。 用户空间资源隔离与容器化： 探讨在资源受限的嵌入式设备上实现系统隔离的技术，如cgroups和namespaces在轻量级容器（如LXC、Docker在嵌入式环境中的变体）中的应用，用于服务解耦和提升安全性。 第三部分：异构并行编程模型与工具链 充分利用SoC中不同处理单元的优势是实现高性能的关键。本部分将聚焦于跨异构核心的软件开发技术。 OpenMP与并行化基础： 介绍OpenMP在多核CPU上的应用，如何利用编译指示（Pragmas）实现数据并行和任务并行，并讨论其在嵌入式系统中的性能边界。 OpenCL/Vulkan在嵌入式GPU上的实践： 对于需要大规模并行计算的任务（如图形渲染、并行信号处理），学习使用OpenCL或Vulkan API来调度GPU任务。详细解析主机代码（Host Code）与设备代码（Device Code）的交互流程、内存对象管理以及异步执行模型的构建。 DSP/NPU的编程接口： 针对特定加速器的开发，介绍主流厂商提供的软件开发工具包（SDK），如如何使用特定指令集扩展（如NEON）进行向量化优化，以及如何通过特定的运行时库（Runtime Library）将计算任务卸载到专用硬件加速器上。 高效通信与同步机制： 探讨跨核心间通信的优化方案，如共享内存（Shared Memory）、消息队列（Message Queues）以及事件同步原语。分析零拷贝（Zero-Copy）技术在DMA（直接内存访问）传输中的应用，以减少CPU介入和数据搬运开销。 第四部分：系统集成、调试与性能分析 最终的系统稳定性与性能高度依赖于有效的调试和分析手段。本部分提供了一套系统级的验证与优化流程。 硬件调试接口与固件调试： 深入使用JTAG/SWD接口进行芯片级调试，掌握使用GDB配合OpenOCD等工具链对引导加载程序（Bootloader）和内核进行硬件断点设置和寄存器级观察。 系统级追踪与性能分析： 介绍基于ETM（嵌入式追踪宏单元）和PMU（性能监控单元）的硬件级事件采集。重点讲解如何使用Linux `perf`工具来分析CPU周期、缓存未命中率、系统调用开销等关键性能指标。 功耗与实时性验证： 介绍如何使用专用功耗分析仪实时监测系统在不同负载下的功耗曲线。结合示波器和逻辑分析仪，验证关键业务路径的中断响应时间和端到端延迟，确保满足严格的实时性要求。 可靠性与鲁棒性设计： 讨论看门狗（Watchdog Timer）的配置与应用、系统崩溃日志的捕获与分析（如kdump机制的简化实现），以及固件空中升级（OTA）的安全机制设计。 本书内容侧重于原理的深入理解与实际操作的工程化实践，旨在帮助读者从“能跑起来”的阶段迈向“高效、可靠、可维护”的高级嵌入式系统设计阶段。

第1章　嵌入式系统概论 1-1
1-1　嵌入式系统简介 1-2
1-1-1　嵌入式系统的分类 1-2
1-1-2　嵌入式系统的产品特性 1-4
1-1-3　嵌入式系统的产品实例 1-6
1-2　处理器(Processor) 1-11
1-2-1　处理器的种类 1-12
1-2-2　处理器的特性 1-16
1-2-3　处理器的使用时机 1-17
1-2-4　ARM系列处理器 1-19
1-2-5　双核心处理器 1-20
1-2-6　嵌入式作业系统(Embedded OS) 1-22
1-3　嵌入式处理器(Embedded Processor, EP) 1-24
1-3-1　嵌入式处理器的分类与应用 1-24
1-3-2　数位多媒体处理器(Digital multimedia processor) 1-27
1-3-3　应用处理器(Application processor) 1-33
1-3-4　高效能DSP处理器(High performance DSP) 1-36
1-3-5　低耗电DSP处理器(Low power DSP) 1-38
1-3-6　微控制器(Microcontroller) 1-40

第2章　DaVinci平台硬体架构 2-1
2-1　ARM核心简介 2-2
2-1-1　DaVinci平台的基本架构 2-2
2-1-2　ARM核心的功能 2-5
2-1-3　ARM核心的架构 2-7
2-1-4　ARM的协同处理器15(Co-Processor 15) 2-10
2-1-5　ARM核心的记忆体 2-11
2-1-6　ARM核心的时脉(Clock) 2-13
2-1-7　ARM核心的电源管理 2-18
2-1-8　ARM核心的中断控制器(Interrupt controller) 2-24
2-1-9　ARM核心的开机模式 2-27
2-2　DSP核心简介 2-30
2-2-1　C64x+核心(C64x+ core) 2-31
2-2-2　C64x+记忆体控制器(Memory controller) 2-32
2-2-3　C64x+记忆体映射(Memory map) 2-34
2-2-4　C64x+週边控制器 2-35
2-2-5　ARM与DSP核心的整合 2-37
2-3　视讯处理子系统(Video Processing Sub-System, VPSS) 2-38
2-3-1　视讯处理前端(Video Processing Front End, VPFE) 2-39
2-3-2　CCD控制器(CCD Controller, CCDC) 2-45
2-3-3　预视引擎(Preview engine) 2-50
2-3-4　影像尺寸缩放模组(Resizer) 2-59
2-3-5　硬体3A模组(Hardware 3A, H3A) 2-60
2-3-6　视讯处理后端(Video Processing Back End, VPBE) 2-62
2-4　其它週边系统简介(Peripherals) 2-73
2-4-1　记忆体介面 2-73
2-4-2　乙太网路媒体存取控制器(Ethernet MAC) 2-80
2-4-3　USB控制器(Universal Serial Bus, USB) 2-83
2-4-4　其他週边系统 2-86
2-5　DVEVM(DaVinci Video Evaluation Module)发展板 2-96
2-5-1　DVEVM发展板的设定 2-96
2-5-2　DVEVM发展板的週边元件 2-99
2-5-3　DaVinci平台相关资讯 2-103

第3章　DaVinci平台软体架构 3-1
3-1　DaVinci平台软体架构简介 3-1
3-1-1　DaVinci多媒体系统软体架构 3-2
3-1-2　DaVinci软体应用实例 3-3
3-1-3　DaVinci 平台之编解码引擎框架 3-4
3-2　应用程式开发 3-5
3-2-1　Engine API函式 3-5
3-2-2　Engine API使用说明 3-6
3-2-3　VISA API函式 3-8
3-2-4　VISA API使用说明 3-8
3-2-5　应用程式范例 3-15
3-3　编解码引擎框架(Codec Engine Framework) 3-17
3-3-1　远端程序唿叫 (Remote Procedure Call, RPC) 3-17
3-3-2　处理器间通讯(Inter-Processor Communication, IPC) 3-19
3-3-3　编解码引擎工作流程 3-23

第4章　xDAIS/xDM演算法标准 4-1
4-1　xDAIS标准简介 4-1
4-1-1　程式撰写规范 4-2
4-1-2　演算法介面 4-3
4-2　IALG介面 4-5
4-3　IDMA介面 4-20
4-3-1　DMA框架(DMA framework) 4-20
4-3-2　DMA传输设定 4-22
4-3-3　IDMA3介面函式 4-28
4-3-4　DMAN3 函式 4-35
4-3-5　ACPY3函式 4-36
4-3-6　应用程式与演算法程式的互动 4-36
4-4　xDM标准 4-37

第5章　DaVinci平台开发环境 5-1
5-1　嵌入式平台开发环境 5-1
5-2　C64x+ DSP开发环境 5-3
5-3　Linux/ARM开发环境 5-8
5-3-1　Linux开机组态配置 5-9
5-3-2　GNU工具链(GNU toolchain) 5-10
5-3-3　DevRocket开发工具 5-11
5-3-4　终端机模拟器 5-12
5-4　DaVinci平台开发工具套件 5-12
5-5　建构DaVinci平台开发环境 5-13

第6章　DaVinci平台程式开发 6-1
6-1　XDC概述 6-1
6-1-1　RTSC封包 6-1
6-1-2　eXpanDed C(XDC)语言 6-2
6-2　XDC工具组(XDCtools) 6-3
6-2-1　XDC工具组(XDCtools)的成员 6-4
6-2-2　XDC工具组的副档名 6-5
6-3　XDC工具组使用实例 6-7
6-3-1　应用程式开发 6-7
6-3-2　演算法开发 6-12
6-4　DaVinci平台程式开发 6-17
6-4-1　XDC工具环境配置 6-18
6-4-2　DaVinci平台的四个程式开发角色 6-20
6-4-3　演算法开发者(Algorithm creator) 6-21
6-4-4　伺服器整合者(Server integrator) 6-25
6-4-5　引擎整合者(Engine integrator) 6-35
6-4-6　应用程式开发者(Application author) 6-36

第7章　开发环境安装及测试 7-1
7-1　硬体环境的安装与设置 7-1
7-1-1　概述 7-1
7-1-2　硬体环境的安装 7-2
7-1-3　硬体连接说明 7-3
7-1-4　发展板的介面、跳线和开关设置 7-6
7-2　软体环境的安装 7-7
7-2-1　书写惯? 7-8
7-2-2　准备安装 7-9
7-2-3　安装发展板的Linux环境套件 7-9
7-2-4　安装DVEVM软体开发套件 7-10
7-2-5　安装A/V测试档案 7-11
7-2-6　安装DVSDK软体开发套件 7-11
7-2-7　安装实验程式码 7-13
7-2-8　设定程式的编译环境 7-13
7-3　Linux主机的环境设置 7-14
7-3-1　设置串列终端 7-14
7-3-2　设置TFTP伺服器 7-17
7-3-3　设置NFS伺服器 7-19
7-4　编译DVEVM发展板的Linux核心 7-22
7-5　设置DVEVM发展板的启动参数 7-24
7-5-1　U-Boot的环境变数与命令 7-24
7-5-2　设置DVEVM发展板的启动参数 7-25
7-5-3　使用Tera Term软体，设置U-Boot的环境变数与开机 7-28
7-6　编写DaVinci平台上的应用程式 7-29
7-7　开发环境简易安装流程 7-30
7-7-1　开发环境映像档 7-30
7-7-2　简易安装流程 7-31

第8章　XDC工具组的程式开发 8-1
8-1　实验说明 8-1
8-2　XDC指令使用说明 8-2
8-2-1　语法及参数 8-2
8-2-2　XDC命令使用范例 8-4
8-2-3　环境变数 8-5
8-2-4　XDC Shell脚本 8-6
8-3　实验8A：Hello World 8-9
8-4　实验8B：新增install编译规则 8-13

第9章　音讯录放功能实现 9-1
9-1　实验说明 9-1
9-2　OSS(Open Sound System)介绍 9-3
9-2-1　mixer装置(混音器) 9-3
9-2-2　dsp装置 9-4
9-2-3　OSS录音或播放程式的基本架构 9-4
9-3　实验9A：音讯录音功能 9-6
9-4　实验9B：音讯播放功能 9-8
9-5　实验9C：音讯录放功能 9-9

第10章　视讯录放功能实现 10-1
10-1　实验说明 10-1
10-2　V4L2简介 10-3
10-2-1　V4L2支援的ioctl命令与资料结构 10-5
10-2-2　V4L2视讯撷取的基本流程 10-6
10-3　FBdev简介 10-12
10-3-1　FBdev支援的ioctl命令与资料结构 10-13
10-3-2　视讯显示程式的基本流程 10-15
10-4　实验10A：视讯录影功能 10-18
10-5　实验10B：视讯播放功能 10-21
10-6　实验10C：视讯录放功能 10-23
10-7　实验10D：OSD与Attribute视窗的测试 10-28

第11章　编解码器使用实例 11-1
11-1　实验说明 11-1
11-2　实验11A：本地编解码器(Local codec) 11-2
11-3　实验11B：远端编解码器(Remote codec) 11-4

第12章　H.264多媒体录放器实现 12-1
12-1实验说明 12-1
12-2实验12A：安装H.264编解码器封包(Codec package) 12-2
12-3实验12B：建立H.264伺服器封包(Server package) 12-2
12-4实验12C：实作H.264多媒体录制应用 12-4
12-5实验12D：实作H.264多媒体播放应用 12-8

评分☆☆☆☆☆

我一直認為，嵌入式系統的開發，除了軟體功力，對硬體的理解同樣至關重要。這本書恰恰滿足了我這方面的需求。它沒有像坊間許多書籍一樣，只著重於軟體API的使用，而是深入探討了DaVinci SOC這個平台底層的硬體架構。書中對於各種處理器核心的特性、記憶體架構、以及各式週邊介面的運作原理，都有詳盡的解說。我特別喜歡書中對於「快取記憶體」(Cache) 的講解，它闡述了快取的優勢與潛在的陷阱，並提供了如何有效利用快取來提升系統效能的策略，這對我以往的開發經驗有很大的啟發。此外，書中對於「中斷處理」的剖析也相當細膩，如何設計高效且可靠的中斷響應機制，以及如何避免競態條件，這些都是確保系統穩定性的關鍵。結合系統的實作演練，讓我能夠將學到的硬體知識，實際應用到程式碼中，這種理論與實踐結合的學習方式，讓我受益匪淺。

评分☆☆☆☆☆

如果你跟我一樣，過去的開發經驗主要集中在單一處理器架構，並且對於如何有效地利用雙核心的優勢感到困惑，那麼這本書絕對值得你入手。作者在書中，並沒有迴避掉雙核心系統開發中的複雜性，而是非常坦誠地將其攤開在讀者面前。我特別喜歡書中關於「行程間通訊」(IPC) 的詳細講解，從簡單的共享記憶體，到複雜的訊息佇列，書中都提供了具體的程式碼範例和效能比較，這讓我能夠更深入地理解不同IPC機制的適用場景。此外，書中對於「作業系統移植」和「驅動程式開發」的實作演練，也讓我印象深刻。能夠親眼看到一個完整的作業系統如何被移植到DaVinci SOC上，並且學會如何編寫底層的驅動程式，這對於提升我的整體技術能力，有著非常大的幫助。這本書的內容，可以說是我在嵌入式系統開發道路上，一次非常有價值的知識投資。

评分☆☆☆☆☆

這本書最大的特色，我覺得是它非常貼近實際開發的「痛點」。許多嵌入式書籍，往往會過度強調單一作業系統或單一架構，而這本《雙核心嵌入式系統開發》卻能針對DaVinci SOC這樣複雜的平台，提供一套完整的開發視角。書中對於硬體抽象層(HAL) 的建立，以及如何利用它來屏蔽底層硬體的差異，提供了一套非常系統性的方法。我尤其欣賞書中對於「非對稱多處理」(AMP) 和「對稱多處理」(SMP) 的比較與應用探討，這兩種架構在不同的情境下有著各自的優勢，書中透過範例，清晰地展示了如何選擇與實作，這對我在設計多核心系統時，提供了重要的決策依據。另外，書中對於「除錯」(Debugging) 和「性能分析」(Profiling) 的技巧，也相當實用，提供了許多偵測與解決系統瓶頸的有效方法，這在快速迭代的開發過程中，絕對是不可或缺的技能。

评分☆☆☆☆☆

拿到這本書，老實說，一開始我對於「DaVinci SOC平台」這個名詞有點陌生，畢竟我過去開發的經驗主要集中在ARM架構的微控制器，對TI這個廠牌的處理器家族認識不算太深入。但翻開內頁，作者的切入點非常紮實，從硬體架構的剖析開始，一步步講解了DDR、PLL、Cache等核心元件的運作原理，這對我這種喜歡追根究柢的工程師來說，簡直是醍醐灌頂。書中對於多核心的同步與協調，也提供了非常清晰的闡述，像是互斥鎖、信號量等，還有如何利用中斷與事件進行異步通訊，這些都是在真實專案中必不可少的技巧。更讚的是，書中並沒有停留在理論層面，而是結合了實際的程式碼範例，讓我可以邊讀邊動手，驗證書中的概念，這種「學以致用」的感覺，真的非常棒。尤其是書中提到的驅動程式開發，如何與Linux Kernel深度整合，以及如何進行效能調校，這是我一直想突破的瓶頸，這本書提供了相當寶貴的指引。

评分☆☆☆☆☆

身為一個資深的嵌入式系統開發者，我手上看過的相關書籍不在少數，但真正能夠讓我眼睛一亮的，說實話不多。這本《雙核心嵌入式系統開發》絕對是其中之一。它並非泛泛而談，而是針對DaVinci SOC這個特定平台，進行了深入且全面的解析。作者的邏輯思緒非常清晰，從底層硬體架構開始，循序漸進地引導讀者理解雙核心處理器如何協同工作，以及在記憶體管理、處理器調度、周邊介面存取等方面的最佳實踐。最令我印象深刻的是，書中對於多執行緒程式設計的闡述，不僅涵蓋了理論基礎，更提供了許多實用的技巧和注意事項，像是如何避免死鎖、如何優化執行緒間的通訊效率，這些都是在複雜系統開發中常常遇到的難題。此外，書中對於Linux作業系統在DaVinci平台上的應用，也有相當詳細的介紹，包括了核心的配置、模組的開發、以及系統的調優，這些內容對於想要深入掌握這個平台的開發者來說，絕對是不可或缺的寶藏。