著作 / Publications

嵌入式实时操作系统——理论基础

[英]吉姆·考林(Jim Cooling)著 何小庆 张爱华 何灵渊 付元斌 译
清华大学出版社 2023年7月出版

本书首先介绍了嵌入式实时操作系统(RTOS)的基本概念,包括什么是RTOS、RTOS的组成和结构、为什么要在设计中使用RTOS、RTOS运行的微处理器架构(单核和多核处理器)以及集中和分布式计算系统; 接着进一步深入到RTOS内核机制,详细阐述了RTOS的调度方法、通信机制、存储管理和资源共享等RTOS核心基础理论知识; 然后作者依托丰富的实时系统工程和研究经验,对调度策略进行分析,讨论RTOS性能测试和相关分析工具的使用,对于实际问题给出解决方法; 安全关键系统是嵌入式实时操作系统的重要应用场景,本书最后专门用一章来讨论在安全关键系统中使用RTOS的一些问题,非常具体和实用。

《嵌入式实时操作系统——理论基础》的读者可以是高等院校相关专业的学生,也可以是想要进入软件领域的工程师、即将进入嵌入式领域的软件工程师,还可以是软件的实时系统研发人员和感兴趣的爱好者。

作者简介

Jim Cooling博士,在嵌入式实时操作系统领域拥有多年经验,出版了多本著作,涵盖嵌入式系统的许多方面,如实时接口、编程、软件设计和软件工程。曾任英国飞机公司飞行控制系统设计师; Marconi Radar Systems Ltd.的电子电路和系统设计师;海军电子控制系统项目经理;英国拉夫堡大学研究员和高级讲师。现为Lindentree Associates顾问兼合伙人,为嵌入式实时系统提供咨询和培训。

译者简介

何小庆  嵌入式系统知名专家,嵌入式系统联谊会秘书长,《单片机与嵌入式系统应用》副主编,麦克泰软件公司创始人。长期从事嵌入式与物联网技术、产业和教育方面工作,发表论文100余篇,出版《嵌入式操作系统风云录》等著译作7本,在高校和企业讲授物联网和创业课程。

张爱华  麦克泰软件公司技术总监,长期从事RTOS技术研究与工程应用,出版《嵌入式实时操作系统μC/OS –Ⅲ应用开发》等译作3本,是FreeRTOS 和μC/OS课程的主讲老师。

何灵渊  现居美国旧金山湾区,在业界领先的云计算和虚拟化公司任高级工程师,出版《嵌入式软件精解》等著译作4本。

付元斌  麦克泰软件公司高级应用工程师,长期从事嵌入式软件工具研究与工程应用。

目录

  1. 实时操作系统基础
  2. 调度——概念和实现
  3. 使用互斥机制控制资源共享
  4. 资源共享和争用问题
  5. 任务间通信
  6. 存储的使用和管理
  7. 多处理器系统
  8. 分布式系统
  9. 调度策略的分析
  10. 操作系统:基本结构和功能
  11. RTOS的性能和基准测试
  12. 多任务软件的测试和调试
  13. 在关键系统中使用RTOS

目录下载

推荐序言

嵌入式与网络计算湖南省重点实验室主任谢国琪教授为本书撰写推荐序,在序言中他指出:“作为基于RTOS进行嵌入式系统开发的工程师,具备一定的RTOS理论基础是非常必要的,部分缺乏理论基础的工程师认为任务排队与实时调度引入了不确定性而不能在RTOS中使用,这实际上是对实时调度理论的误解。因此,通过本书的学习,可有助于RTOS相关开发人员解决实际开发中遇到的一些系统性能问题,特别是时间相关的问题,本书的出版及时满足了这一需要。本书的一个独特而有效的特点是讲解了RTOS的性能和基准测试、多任务软件的测试和调试及在关键系统中如何使用RTOS,以便于裸机开发人员在转移到基于RTOS开发时,更好的开展性能评估与分析。本书的出版是何小庆老师团队的共同努力,他们持续关注国内外嵌入式RTOS发展,自2012以来他们已出版5本RTOS译作,致力于推动我国嵌入式系统产业发展并支撑嵌入式系统学术发展。他们无疑是国内嵌入式RTOS领域的顶尖专家团队。 他们的杰出贡献使本书补充了RTOS在理论方面的不完整性。这本书确实是对嵌入式RTOS领域的重大贡献。”

样章

第三章
第五章

全书参考资料

清华科技大讲堂讲座

译者于2023年11月23日在清华科技大讲堂进行了在线讲座,重点讨论多核的实时操作系统的概念、原理与应用实例。

讲座回放
相关下载(百度云提取码均为2023):

深入理解RISC-V程序开发

林金龙 何小庆 编著
北京航空航天大学出版社 2021年9月出版

RISC-V_Programming_Cover内容简介

本书在介绍RISC-V处理器架构、芯片、软件开发工具和方法的基础上,从程序员角度深入分析RISC-V处理器软件开发过程的要点,并通过例程帮助读者理解和掌握RISC-V处理器编程技术。本书从内核、处理器、开发板到系统,逐层讨论RISC-V处理器程序的开发方法,主要内容包括:RISC-V处理器架构特点以及软件开发工具和方法;RV32指令集、汇编语言和C语言程序编写方法;GD32VF103处理器芯片的启动、外设访问、中断服务和功耗管理程序开发方法;嵌入式实时操作系统的移植以及物联网应用程序开发。最后,本书通过一个完整案例,系统地说明RISC-V处理器的应用程序开发方法和技术。
本书既可作为高等院校电子和计算机专业的教材,也可作为嵌入式、物联网和人工智能开发者的工具书。

推荐书评

近来,RISC-V生态发展迅猛,相关书籍也随之涌现。以图灵奖获得者、计算机体系结构大师帕特森所著的《计算机组成与设计:硬件/软件接口(原书第5版·RISC-V版)》为代表,更侧重于RISC-V体系结构。本书从程序员的视角,全面分析了RISC-V软件开发的流程。涵盖了RISC-V处理器架构、指令集、汇编语言和C语言程序的开发方法,并以易兆创新科技的GD32VF103 RISC-V处理器为基础平台,给出了各种应用程序示例,以及嵌入式操作系统FreeRTOS的移植方法。最后,通过实际工程项目讲述了系统硬件结构和系统软件实现的全过程。该书的两位作者具有多年的嵌入式开发经验,从工程实战出发,是一本难得的RISC-V开发者工具书。
——韩德强  北京工业大学信息学部

在世界范围内,RISC-V开放架构指令集以领域标准的形式,为产、学、研、用各方在处理器应用领域的技术创新带来了一个前所未有的良机。林老师和何老师始终关注RISC-V架构的国产化研发进程,本书从程序员的角度带领读者走进RISC-V架构的编程技术,相信对推动RISC-V应用生态的发展将起到积极的作用。全书从RISC-V 指令集架构发展历程切入,在产业界首次对RISC-V 嵌入式系统软件开发生态进行了展望。特别是以GD32VF103为例对开发流程、开发方法、调试方法等进行了详细阐述,相信读者能通过介绍快速进入RISC-V的开发生态中;以开源和商业的嵌入式、物联网操作系统的移植和应用为例,带领读者顺利地切换到RISC-V的操作系统应用中。
——胡振波  芯来科技创始人,RISC-V布道者

近年来,RISC-V技术在全球范围内蓬勃发展。自2015年成立基金会以来,吸引了大量业内领先的研究机构以及软硬件厂商的关注,也为中国CPU和芯片行业带来历史性发展机遇。在过去的数十年中,中国在芯片领域遭遇到了知识产权受限、生态体系缺失、市场需求复杂等诸多挑战,行业发展缓慢、难以突破。而RISC-V技术的出现,为我国半导体产业提供了科技赋能的新赛道。此次何小庆和林金龙两位老师结合他们多年嵌入式开发经验以及丰富的教学实践,基于GD32VF103系列芯片完成了这本专著,系统地描述了以RISC-V处理器设计开发电子系统的过程。对于各大高校电子计算机相关专业的学生来说,该专著是一本具有指导意义的教学书籍;对于RISC-V爱好者和开发者来说,可以提供实质性的技术参考。相信本书的出版将在行业内产生积极深远的影响,不断推动中国RISC-V产业的发展。
——邓禹  兆易创新CTO

作者简介

林金龙  北京大学软件与微电子学院教授,2004年以来一直从事嵌入式系统相关的教学和科研工作,多年从事处理器程序开发方法研究。
何小庆  嵌入式系统知名专家,麦克泰软件公司创始人,《单片机与嵌入式系统应用》编委会副主任,嵌入式系统联谊会秘书长;长期从事嵌入式技术、产业和教育方面的工作,有《嵌入式操作系统风云录》等中英文著译作7本,在高校和企业讲授物联网和创业课程。

目录

试读样章

1.1-1.2节
4.2节

配套实验代码

5-7和11章(提取码:2021)
9-10章(提取码:2021)

配套课件(提取码:2022)

图书配套教学视频(免费)

第二期RISC-V处理器嵌入式开发线上课程-节选版

物联网操作系统公开课—GD32V RISC-V MCU和TencentOS tiny 简明教程

配套教学视频(收费)

腾讯课堂
网易云课堂

参考文献

勘误表(更新:2022.09.05)

嵌入式实时操作系统 —— 基于STM32Cube、FreeRTOS和Tracealyzer的应用开发(原书第2版)

[英] 吉姆·考林·(Jim Cooling)著,何小庆  张爱华  付元斌  译
清华大学出版社 2021年6月出版

RTOS_Book2_CN_Small本书从实战角度出发,依托STM32F4 Discovery开发套件丰富的软硬件开发资源,基于嵌入式实时多任务操作系统FreeRTOS,通过一系列的实验,深入分析了RTOS的工作原理和实现机制。本书第一篇介绍了嵌入式系统应用开发流程及软硬件开发工具。第二篇内核基础实验将RTOS理论付诸于实践,演示了任务创建,优先级调度策略,多任务应用面临的共享资源的争用、性能降低及优先级翻转等问题。实验了实现各种任务交互机制,帮助读者直观的了解RTOS的工作机理。本书的第三篇针对多任务RTOS应用的运行时行为,采用Tracealyzer工具,可视化FreeRTOS的运行行为,展示了运行时分析工具的价值,通过具体的应用分析,帮助读者理解和控制软件的运行时行为。 本书第四篇介绍了STM32F4硬件定时器机制,为RTOS任务故障检测奠定硬件基础。本书还介绍了如何提高代码的重用性及自学RTOS的在线资料。

本书的读者可以是有一定嵌入式系统与MCU开发知识,希望学习STM32和FreeRTOS的初学者,也适用于有一定RTOS开发经验、希望进一步深入学习RTOS的工程师、高校教师和学生。本书即可作为嵌入式系统相关课程辅助教材,也可以作为工程技术人员项目开发的参考资料。

图书介绍和试读

勘误表(更新:2022.07)

参考资料

Embedded Operating System – History of Development and Future in The Internet of Things

Allan He and Lingyuan He
Elektor Publication (March 2020)

This book thoroughly reviews the history of the development of embedded Operating Systems, covers the technical characteristics, historic facts, as well as background business stories of mainstream embedded Operating Systems, and analyzes the technical evolution, market development, and new opportunities of embedded Operating Systems in the age of the Internet of Things. From the perspective of time, the book examines the evolution of critical technical aspects, including real-time and power management of embedded Operating Systems and Linux, Internet of Things security, communication, and cloud computing. The book looks into applications of embedded Operating Systems with important markets of mobile phones, communication equipment, automobile, and wearable devices, and also discusses business model and the issue of intellectual property of embedded Operating Systems . In addition, the book walks through the status quo, technical features, product evaluation and background of the Internet of Things Operating Systems in the second half of the book.

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嵌入式操作系统风云录:历史的演进与物联网未来

Embedded Operating System – History of Development and Future in The Internet of Things (Original Chinese Edition)

何小庆著
机械工业出版社; 第1版(2016年11月)

嵌入式操作系统风云录

本书全面回顾了嵌入式操作系统演进历史,主流的嵌入式操作系统技术特点、成长历程以及背后的商业故事,展望了嵌入式操作系统未来的技术路径、市场发展趋势和物联网时代的新机遇。本书以时间轴讲述了从RTOS、开源嵌入式操作系统到物联网操作系统发展历程,以技术为视角剖析了嵌入式操作系统的实时性、安全性和云计算等重要技术,从手机、通信、汽车和可穿戴几个市场讨论了嵌入式操作系统的应用,从嵌入式操作系统知识产权讨论了商业模式的问题。

本书适合从事电子信息行业的人阅读,尤其是嵌入式系统、电子设计和工业控制领域的工程技术人员、管理和营销人士;从事嵌入式系统教学和学术研究领域的科研人员和老师;正在高校计算机、物联网、电子信息和自动控制等专业学习嵌入式课程学生;对嵌入式操作系统有兴趣的相近专业的人士和学生也是本书的读者;正在从事智能硬件创业的朋友们和投资人也肯定对本书的内容很感兴趣。

目录和样章

嵌入式协议栈μC/USB-Device μC/USB

The Micriμm USB Team (作者), 何小庆 (译者), 张爱华 (译者), 何灵渊(译者)等
北京航空航天大学出版社; 第1版 (2015年10月20日)

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全面深人地介绍了嵌入式USB设备协议的原理和Micriμm的μC/USB设备协议栈的使用。第一部分对USB进行了概述;第二部分讲述了如何用μc/USB设备堆栈构建基于成熟的硬件和软件平台的USB设备的基本方法。书中对各种USB类设备作了详细的介绍,包括USB转串口适配器(通信设备类)、鼠标或键盘(人机接口设备类)、可移动存储设备(MassStorage类)和USB医疗设备(个人保健设备类)等。

本书适用于嵌入式系统开发人员、咨询顾问、爱好者及有兴趣了解μC/USB设备协议栈工作原理的学生。

本书第二部分提供免费下载,点此阅读

本书配套应用例子工程软件代码,点此下载

电子与嵌入式系统设计译丛:嵌入式软件开发精解

瓦尔斯 (Colin Walls) (作者), 何小庆 (译者), 张浩中 (译者), 何灵渊 (译者)
机械工业出版社; 第1版 (2014年3月1日)

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本书面向想要了解、使用嵌入式技术的读者,全面介绍了嵌入式系统设计与开发技术,秉承理论与实践相结合的指导思路,帮助读者快速跨入嵌入式系统开发的门槛。本书围绕嵌入式系统中的软件开发技术展开讨论。从最基本的原理和概念入手,介绍嵌入式系统、嵌入式操作系统的原理和概念,并在此基础之上,介绍了嵌入式软件开发人员必须了解的知识,包括基本硬件原理、嵌入式操作系统定制和移植以及嵌入式系统集成和软件调试。本着精简理论,注重实践的原则,本书的许多章节都附有详细的源代码及分析,并且搭建了基于模拟器的实验环境,有助于读者提高实践动手能力。

解读云计算

[英]Christopher Barnatt (作者), 何小庆 何灵渊 (译者)
北京航空航天大学出版社; 第1版 (2013年5月1日)

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本书是认识和学习云计算的重要指南,分为两个部分:第一部分介绍了云计算的基础,特别介绍了云计算的优势、云计算与Web 2.0的关系以及目前市场上已经有的一系列在线软件和硬件资源。第二部分内容介绍了覆盖面更广的云计算的影响,内容涉及安全、隐私和可靠性,下一代云硬件,在计算机产业的和企业会议室的战争,个人的云和云计算的未来展望。同时,本书介绍了包括谷歌文档(Google Docs)、Zoho、微软Azure、亚马逊EC2 和其他开发平台的重要成果。

本书可以作为希望了解云计算基础和应用发展的各类专业技术人员和管理人员的参考书,也可以作为高等院校本科和研究生云计算相关课程以及商学院技术创业管理课程的教材

嵌入式实时操作系统μC/OS -III应用开发 : 基于STM32微控制器

拉伯罗斯 (Jean J. Labrosse) (作者), 何小庆 (Allan He) (译者), 张爱华 (译者)
北京航空航天大学出版社; 第1版 (2012年11月1日)

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原书的第1部分宽泛地讲述实时内核,把μC/OS-III作为实时内核的实例加以介绍。本书(原书第2部分)则看起来完全不同,它给出了流行的微控制器STM32介绍、评估板原理图和实际开发的6个范例,包括译者补充的2个范例:嵌入式WiFi和文件系统μC/FS。这些是其他书籍涉及不多的。精彩的部分是书中的附录,详细解释了μC/OS-III移植到ARM Cortex-M3的全过程,μC/OS-III针对ARM Cortex-M3架构的移植代码说明和μC/Probe的使用介绍,这是μC/OS-III书籍中涉及移植部分最严谨和最具权威性的内容。

本书参考的硬件是原书指定的STM32F107评估板,中国版略有修改已经上市,书中的应用实例指定采用IAR EW ARM编译器、汇编器、链接器和调试器开发工具,这就使读者能够很方便地体验μC/OS-III,从而精通μC/OS-III的使用。

本书的读者是嵌入式RTOS爱好者和STM32初学者以及电子设计的工程师们,也可作为高等院校本科生和研究生嵌入式系统和单片机类课程的教材。

本书配套应用例子工程软件代码,点此下载

本书勘误表,2015年4月13日