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《C/C++中基于UML状态图的事件驱动编程技术在嵌入式系统设计中的应用(中文版)》

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简介:
本书深入探讨了如何在C/C++环境下利用UML状态图进行事件驱动程序的设计,并详细介绍了该方法在嵌入式系统开发中的实际应用。 这是关于QP(Quantum Programming)量子化编程技术的一本重要教程,由QP的创始人MIRO SAMEK编写。英文原版名为《Practical UML Statecharts in C/C++, Second Edition: Event-Driven Programming for Embedded Systems》,中文译为《UML 状态图的实用C/C++设计》。这本书在国内较为罕见,希望能对有需要的朋友有所帮助。

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  • C/C++UML)》
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    本书深入探讨了如何在C/C++环境下利用UML状态图进行事件驱动程序的设计,并详细介绍了该方法在嵌入式系统开发中的实际应用。 这是关于QP(Quantum Programming)量子化编程技术的一本重要教程,由QP的创始人MIRO SAMEK编写。英文原版名为《Practical UML Statecharts in C/C++, Second Edition: Event-Driven Programming for Embedded Systems》,中文译为《UML 状态图的实用C/C++设计》。这本书在国内较为罕见,希望能对有需要的朋友有所帮助。
  • 第二
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    本书深入浅出地介绍了在嵌入式系统中运用事件驱动型编程技术的方法与技巧,旨在帮助读者掌握高效处理异步事件的能力。 《QP状态机 第2版》是关于中文嵌入式系统事件驱动型编程技术的第二版著作。
  • C/C++
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    本课程深入探讨了C/C++语言在嵌入式系统开发中的应用,涵盖内存管理、中断处理及硬件接口编程等关键领域。适合希望掌握嵌入式软件开发技能的学习者。 ### CC++在嵌入式系统编程中的应用 #### 一、引言 随着信息技术的飞速发展,嵌入式系统已经成为现代社会不可或缺的一部分。从智能手机到汽车电子控制系统,再到智能家居设备,嵌入式系统的身影无处不在。而在众多用于开发嵌入式系统的编程语言中,CC++因其高效性、灵活性以及对底层硬件的良好支持而被广泛采用。本段落将深入探讨CC++在嵌入式系统编程中的应用,并详细介绍编译与链接等关键概念及其实施过程。 #### 二、嵌入式系统简介 嵌入式系统是指那些专门设计用于执行特定功能的计算机系统。这些系统通常包含微控制器或专用处理器,以及必要的硬件和软件组件。嵌入式系统的特性包括实时性、可靠性、功耗管理以及对特定环境的高度适应性。 #### 三、CC++语言在嵌入式系统中的优势 1. **高效性**:CC++语言可以直接访问硬件资源,这使得程序员能够更加精确地控制程序的执行过程,从而提高系统的整体性能。 2. **灵活性**:由于CC++具有高度的可移植性,因此可以在多种不同的硬件平台上运行相同的代码。 3. **丰富的库支持**:经过多年的发展,CC++拥有大量成熟且经过验证的标准库和第三方库,为开发者提供了丰富的工具和支持。 4. **强大的调试能力**:CC++语言提供了一系列强大的调试工具和技术,帮助开发者快速定位并解决问题。 #### 四、编译与链接的基本概念 1. **编译**:编译是将源代码转换为机器可以理解的指令的过程。在这个过程中,编译器会检查源代码的语法错误,并将其翻译成目标代码(通常是汇编语言或机器语言)。 - **预处理**:在实际编译之前进行,主要涉及宏定义的展开、头文件的包含等操作。 - **词法分析与语法分析**:对源代码进行分析,确保其符合语言的语法规则。 - **代码优化**:通过各种技术提高生成的目标代码的效率。 2. **链接**:链接是将多个目标文件组合成一个可执行文件的过程。这个过程包括: - **符号解析**:解决不同目标文件之间的引用关系。 - **重定位**:确定最终程序在内存中的位置。 - **创建可执行文件**:生成最终的可执行程序。 #### 五、编译与链接的实际操作 在实际开发中,编译和链接过程通常是通过构建工具自动完成的,如Makefile或CMake等。下面简要介绍这两种工具的基本用法: 1. **Makefile**:是一种用于自动化构建过程的脚本段落件,通过定义一系列规则来指定如何编译和链接源文件。 - `target: dependencies` 定义了目标文件及其依赖项。 - `command` 规定了如何构建目标文件。 - 例如: ``` all: main.o util.o gcc -o app main.o util.o main.o: main.c gcc -c main.c -o main.o util.o: util.c util.h gcc -c util.c -o util.o ``` 2. **CMake**:是一个跨平台的自动化构建系统,它不直接编译源文件,而是生成本地构建系统的脚本段落件(如Unix下的Makefile或Windows下的Visual Studio项目文件)。 - `cmake_minimum_required(VERSION 3.10)` 指定所需的CMake版本。 - `project(MyProject)` 定义项目名称。 - `add_executable(app main.c util.c)` 添加可执行文件及其源文件。 #### 六、总结 通过对CC++在嵌入式系统编程中的应用以及编译与链接过程的深入探讨,我们可以看到CC++语言在这一领域的重要性。无论是从语言本身的优势还是从实际开发流程的角度来看,掌握好CC++都是嵌入式开发者必备的技能之一。未来,随着技术的不断进步,CC++在嵌入式领域的应用也将更加广泛和深入。
  • UMLCC++
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    本课程聚焦于C语言在嵌入式Linux环境下的应用与开发技术,涵盖基础语法、文件操作及进程通信等内容,旨在培养学员解决实际问题的能力。 嵌入式Linux C语言程序设计 是一个压缩包,包含12个文档,内容按章节进行介绍。
  • 微模块化(C/C++)
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    本文章探讨了运用C/C++语言在嵌入式系统中实现微模块化程序设计的方法,借助实用状态图进行高效编程实践。 状态模式是GoF23种设计模式中最常用的一种之一。本段落旨在探讨如何高效地应用这一模式,并分享个人的经验与见解。 推荐一本关于嵌入式系统中使用C/C++实现状态机的书籍:《Practical Statecharts in C/C++ Quantum Programming for Embedded Systems》,中文译作《嵌入式系统的微模块化程序设计-实用状态图C/C++实现》。作者Miro Samek博士长期从事实时系统的开发工作,书中提供了丰富的知识和实践经验。 通常而言,一个事件驱动的状态机系统会处于某个特定的状态,并等待外部的输入(如消息或定时器超时)来触发相应的处理流程。在接收到这些输入后,状态机会进行必要的操作并切换到新的状态继续运行直至任务完成。 实现这样的系统需要考虑几个关键因素:当前状态、事件类型及其参数、用于响应这些事件的具体函数以及系统的上下文信息等。当系统处于某一个状态下时,会根据传入的事件来调用相应的处理程序,并利用存储在上下文中所需的数据进行计算或操作;最后依据执行结果确定新的目标状态。 传统的代码实现可能会使用嵌套switch语句的形式: ```c switch (state) { case STATE1: switch (msg) { case MSG1: HandleMsg1(msgpara,context); nextstate(STATE2); break; case MSG2: HandleMsg2(msgpara,context); nextstate(STATE3); break; /*...*/ } break; case STATE2: //类似处理 } ``` 这种方式被称为平面状态机,特征是首先列出所有可能的状态然后对每个状态下可能出现的事件进行枚举。如果匹配失败,则丢弃该消息。 为了提高这类系统的运行效率,可以采用以下几种策略: 1. 将最有可能发生的事件优先排序; 2. 使用查找表来替换复杂的嵌套条件判断逻辑; 3. 对于具有大量且不连续编号的消息类型的情况,先将它们分类再进行查表处理。
  • VxBus/ARM开发
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    本研究探讨了在嵌入式系统中使用ARM技术进行VxBus设备驱动开发的方法与实践,旨在提高系统的性能和稳定性。 VxBus是风河公司(Wind River)在VxWorks实时操作系统中引入的一种新的设备驱动程序架构,并从6.2版本开始被纳入其中。这种架构的主要目标在于简化设备驱动的开发、管理和维护,提高系统的灵活性与扩展性。 VxBus的关键功能包括: 1. 设备匹配:它允许设备驱动根据硬件特性自动识别和适配。 2. 硬件访问机制:为驱动程序提供了一种标准的方式来访问及操作硬件资源,如I/O端口、内存映射寄存器等。 3. 软件接口:通过VxBus,应用程序和其他系统组件可以透明地与设备交互,无需关注底层驱动细节。 4. 模块化设计:驱动程序可作为独立模块加载和卸载,增强了系统的维护性和升级性。 在总线控制器的支持下,VxBus能够识别出总线上存在的设备,并执行必要的初始化工作。这确保了驱动程序能与硬件正常通信,并简化了驱动集成流程。同时,它还减少了对板级支持包(BSP)和驱动开发专业知识的需求。用户可以通过Workbench工程环境轻松添加或删除驱动。 在VxBus的管理中,硬件设备和相应的软件被明确分开:硬件称为device;驱动程序则被称为driver。当系统检测到一个device时,它会在driver队列里寻找匹配项,并形成instance以供使用。如果找不到合适的driver,则该device会被标记为orphan状态。 例如,在开发TI公司的PCI2040数据采集卡的VxBus驱动过程中,需要在hcfDeviceList数组中定义设备信息,包括名称、单位号、总线ID和资源等详情。对于多核CPU系统而言,可能还需通过sysDeviceFilter函数指定某个核心来初始化特定设备,并且当有hypervisor时需更新配置文件以分配资源。 从硬件角度看,PCI2040作为连接PCI总线与DSP(例如TMS320VC5410)的桥梁,实现了主机和DSP之间的高速数据传输。具体来说,TMS320VC5410通过其MCBSP0接口与模拟数字转换器如TLC2548相连以采集A/D数据,并且这些数据会经由PCI2040传送到主机进行进一步处理。 驱动程序开发主要涉及初始化阶段的工作内容包括设置设备描述符、注册驱动、配置硬件资源以及管理中断等。在这一过程中,根据hcfDeviceList中的信息探测和初始化设备以确保正确的控制与通信机制。 综上所述,在VxWorks中引入的VxBus架构极大地提高了设备驱动开发效率及系统整体性能表现,使得嵌入式开发者可以更专注于应用程序逻辑而非底层硬件细节。对于基于ARM技术的嵌入式系统而言,该架构的应用还进一步增强了系统的灵活性,并降低了维护成本,是现代嵌入式设计中的重要进步之一。
  • 高级C语言
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    本课程深入探讨了高级C语言编程技巧及其在嵌入式系统开发中的实际应用,旨在帮助学员掌握高效编程方法和优化技术。 嵌入式系统高级C语言编程,深入理解C语言指针的奥秘。提供两篇PDF讲义。
  • Web监控/ARM
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    本研究聚焦于开发一种基于嵌入式Web技术的远程监控系统,该系统专为嵌入式环境和ARM架构优化设计,提供高效、实时的数据监测与控制功能。 本段落结合机房环境设备的管理需求,分析了远程监控系统的特点,并提出了基于嵌入式Web服务器的设计思路及体系架构方法。文章还简要比较了OPC技术和嵌入式Web服务器在互联方面的应用情况,并通过CGI程序设计着重探讨了嵌入式Web服务器的具体实现方式。 引言部分指出,随着计算机和网络技术的普及,大型单位中的计算机系统数量日益增加,机房已成为这些机构的信息中心。机房内的环境设备(如空调、UPS电源、配电柜及消防设施等)为网络安全运行提供了必要的保障条件。同时,确保这些环境设备自身的稳定运行也成为机房管理的重要组成部分之一。如果机房的环境设备发生故障,则可能直接影响到计算机系统的正常运作,并造成严重后果。