本书从工程实践角度出发，以多核心嵌入式教学科研平台和多核心单片机教学实验平台为例，介绍了嵌入式系统的完整设计流程、基于Proteus的硬件仿真技术以及典型模块软硬件设计等内容，希望能为读者展现出嵌入式系统设计的全貌。本书涉及的嵌入式系统采用4种处理器： LPC2136、MSP430、AT89S51、ATmega32，其中，LPC2136为ARM处理器，其余3种为应用十分广泛的单片机。本书涉及的硬件模块和硬件接口，均配有完整的代码，并全部调试通过，读者可根据自己的实际需求，将各个硬件模块和代码直接引入自己设计的系统中。此外，本书还介绍了基于LPC2136和AT89S52处理器的Proteus仿真技术，内容新颖，实用性较强。通过本书的学习，希望读者可以完成从书本知识学习到具备基本工程实践能力的转变。

前言 当前，嵌入式系统设计已经形成一个规模庞大的产业，嵌入式产品在我们身边随处可见，与此相对应，学习嵌入式系统的开发设计也已成为计算机应用领域的热点。一般嵌入式系统的学习方法为购买一套嵌入式开发板，按照开发板附带光盘中的实例调试所有代码，以便加深对嵌入式处理器的认识。但是，由这种纯软件调试方式获得的经验是极其有限的。一方面，学习者一般仅针对教程中的代码框架来调试，没有自己探索完整软件设计的机会； 另一方面，由于硬件平台已经完成，学习者不会获得硬件电路设计的经验； 更为关键的是，从工程角度而言，嵌入式开发板是一个完整的嵌入式系统，这个系统的完成已依次经历了需求分析、任务提取、概要设计、原理图设计、模块仿真、PCB设计、硬件调试、软件编程等环节，而学习者接触到的仅仅是最后一个环节——软件编程——的一部分，不可能学习到嵌入式系统的完整设计流程。 本书介绍了两套嵌入式系统的完整开发流程，同时介绍了目前比较流行的基于Proteus的嵌入式系统仿真过程。两套嵌入式系统分别为多核心嵌入式教学科研平台和多核心单片机教学实验平台，这两种平台均采用“主板+核心板”的设计模式，主要的硬件模块和接口设计在主板上。其中，前者的核心板分别基于ARM7处理器和MSP430单片机，任意一种核心板都通过主板上的处理器接口控制主板的全部资源。与此类似，后者也采用“主板+核心板”的设计模式，支持8051单片机和AVR单片机两种处理器。本书还采用嵌入式仿真软件Proteus，介绍了基于ARM7处理器和8051单片机的典型电路仿真设计，通过硬件仿真，可大幅度节省项目开发时间，降低开发成本。 本书从工程角度来介绍嵌入式系统的完整设计与实现流程，从零开始带领读者一步步完成独立的嵌入式系统，内容涵盖从需求分析到方案设计、从硬件仿真到系统测试等各个环节，从设计的高度带给读者嵌入式系统开发的整体印象。本书还对涉及的每一部分硬件模块做出详细说明，包括相关协议说明、器件工作原理简介、硬件运行机制分析以及实例代码解释等方面，力求为读者建立起嵌入式系统设计的完整概念，帮助读者掌握常见嵌入式模块的设计方法。如果读者具备开发条件，那么可以按照本书介绍的步骤，构建出完全相同的嵌入式系统及仿真案例。 本书着眼于工程实践，主要内容分为4篇。第1篇主要介绍嵌入式系统的基础内容，包括绪论、处理器与开发环境、嵌入式系统设计流程； 第2篇介绍多核心嵌入式教学科研平台的设计过程，包括系统需求分析与总体设计、开发框架和公共模块、电路设计与软件分析； 第3篇介绍多核心单片机教学实验平台的设计过程，包括系统需求分析与总体设计、模块设计与软件分析； 第4篇分别以ARM和8051为例，介绍基于Proteus的嵌入式系统仿真。本书还设计了3个附录，介绍书中涉及的3个EDA工具的安装过程，分别为Keil安装简介、Altium Designer安装简介和Proteus安装简介。 在本书的撰写过程中，力求使其具有以下特点。 (1) 工程性。从工程实践角度出发，引导读者完成嵌入式系统设计的全部流程，从需求分析到编码测试都有详尽介绍，力求使读者对嵌入式系统设计形成完整认识。 (2) 新颖性。用一篇内容专门介绍电路设计仿真软件Proteus的使用方法，并将其与应用广泛的ARM处理器和单片机的典型电路相结合，介绍软硬件设计及联调方法。 (3) 典型性。本书涉及的处理器为应用最广泛的ARM处理器及MPS430、8051和AVR单片机，这几种处理器具有功能强大、技术成熟、市场占有率高等特点。 (4) 实用性。本书所有模块都附有硬件原理图、完整的代码及代码分析介绍，读者可将这些实例直接应用到自己设计的电路中。此外，本书还介绍了各种EDA软件，例如Keil、Proteus、Altium Designer等，非常实用。 (5) 广泛性。本书硬件部分涉及二十余种常用电路设计和十余种典型接口，覆盖到常用的硬件模块。 (6) 易用性。读者只要有单片机或者ARM处理器的基础，就可以看懂此书。本书的设计思路是从零开始，手把手地教读者设计完成完整的嵌入式系统，包括其中每个典型电路，以及代码编写。 本书的读者为以下对象群体： 了解嵌入式系统基本概念的本科生、研究生； 希望了解基于ARM处理器或MSP430、8051、AVR等单片机进行嵌入式系统设计的学习者； 希望掌握嵌入式工程设计思想，进一步提高系统设计能力的学习者； 希望学习嵌入式系统仿真设计的学习者； 在嵌入式领域，希望学习典型硬件模块设计和软件编程的学习者； 其他对嵌入式系统设计感兴趣的学习者。 在本书的编写过程中，陈鑫、王亚坤、宋莉莉等在硬件设计方面做了大量工作； 张晓彤、魏铁、吴国信、张逸群在软件设计和书稿撰写方面付出了艰苦的努力； 杜春明完成了部分课件制作工作。在此向以上同仁表示由衷的感谢！同时，感谢清华大学出版社及梁颖编辑，是你们的辛勤工作让本书的面世成为可能； 感谢大连理工大学软件学院的同事们提供的宝贵意见； 最后，也是最重要的，感谢我曾经的和将来的学生们，是你们带给了我工作的乐趣和动力！ 由于作者经验有限，加之时间仓促，书中不可避免会有不足之处，请读者不吝批评指正。所有关于本书的意见，请发送电子邮件到laixiaochen@dlut．edu．cn信箱，希望在和读者交流的过程中能有所裨益。 编者2017年9月

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