前言

近幾十年來，與數字技術相結合的各種通信系統在工業領域和民用領域獲得了廣泛應用和飛速發展。當今，人類對信息的獲取已經成為人們工作和日常生活不可缺少的組成部分，人與人之間可通過網絡和手機進行便捷的語音通話和數據交換，工業領域和家用電子設備也離不開信息的交互以實現相應的控制。各個行業對通信業務要求越來越多樣化，產生了各種類型的嵌入式通信系統，包括工業控制中的網絡化集成系統和人們日常生活中的各種電子設備，如空調、電表、汽車、熱水器、微波爐、洗衣機和手機等，它們在內部都有單片機或者采用微處理器進行控制，同時通過各種總線或無線網絡與其他設備互聯。嵌入式系統和通信技術相結合能大幅提高設備的通信性能，可以通過遠程通信從異地獲得這些設備的相關信息并進行相應的控制，從而給工業生產和人們的生活帶來極大的方便。總之，隨著嵌入式系統和無線通信技術的發展，嵌入式通信系統的應用會越來越廣泛。

通信領域對嵌入式通信系統方面的人才要求越來越高，國內外一些高校和培訓機構也相繼開設了嵌入式通信系統方面的課程。本書結合通信技術的最新發展，參照國內外最新的教材和文獻資料，以作者多年從事嵌入式操作系統的實際工程項目開發經歷和教學經驗為基礎編寫而成。

目前，市面上有很多嵌入式系統方面的教材，大都是純粹講解操作系統的原理，對于通信專業學生而言較為枯燥。這類教材對沒有操作系統基礎知識的通信專業的學生來說難度偏大，且針對性不強，聚焦不明確。本書針對通信工程和電子信息專業的特點和專業培養要求，將重點放在嵌入式通信系統的應用開發上，以此為中心介紹相關的知識和技術。

本書結合作者多年從事嵌入式通信系統開發的教學以及工程項目開發實踐，立足當前嵌入式技術的發展趨勢、核心技術及其主要作用域，將技術原理和實踐應用緊密結合，從嵌入式通信系統的原理、嵌入式通信系統的硬件架構、軟件系統、設計開發和嵌入式通信系統的各種開發實例等方面向讀者介紹嵌入式通信系統，由淺入深，循序漸進地講解嵌入式通信系統的基本原理和開發技術，幫助讀者掌握嵌入式通信系統的基本概念，深入理解嵌入式操作系統內核，達到掌握嵌入式通信操作系統開發技術的目的。

全書共分3篇（19章），第1章～第6章為原理篇，主要介紹嵌入式通信系統的概念、組成結構和操作系統的基礎知識與基本開發調試技術。其中，第1章講述嵌入式通信系統的定義、發展、種類、特點及其組成結構、開發相關技術與應用。第2章講述嵌入式通信系統設計技術、開發工具以及基于Angel和JTAG的調試方法；第3章介紹嵌入式通信系統的硬件平臺，包括處理器、存儲器，以太網、CAN、LON等通信模塊以及I/O設備；第4章介紹嵌入式通信系統的實時操作系統，首先講述操作系統的功能、特點、發展和構成等內容，然后介紹嵌入式實時操作系統中RTOS的概念、功能、內核等內容，并且講述了Linux、Nucleus Plus等常用的嵌入式實時操作系統；第5章介紹了嵌入式系統的聯網、Internet技術等方面的內容；第6章講述了嵌入式通信系統中電磁兼容的標準、電磁兼容測試、電磁干擾控制方法、嵌入式通信系統中PCB的電磁兼容設計及其靜電防護。

第7章～第13章為系統篇，主要介紹可用于嵌入式通信系統的多種硬件架構和嵌入式操作系統。其中，第7章講述嵌入式通信系統中硬件系統的單片機，包括單片機的概念、發展、分類等內容以及單片機的體系結構、中斷與定時、單片機通信接口；第8章講述嵌入式通信硬件系統中基于PC/104架構的處理器，介紹了PC/104標準、通信接口以及PC/104的開發環境與編程技術；第9章講述基于ARM的嵌入式通信系統，介紹了ARM微處理器系列、ARM的體系結構、ARM的指令系統、ARM的通信接口、ARM的開發環境和編程以及基于ARM架構的嵌入式網關的開發；第10章講述嵌入式通信系統中操作系統μC/OS-II，包括μC/OS-II概述、任務管理、內存管理、中斷和時間管理以及μC/OS-II任務之間的通信與同步、μC/OS-II系統移植和μC/OS-II的通信開發；第11章介紹了嵌入式操作系統Windows CE的系統結構、Windows CE的進程和線程、Windows CE存儲系統、網絡通信開發；第12章介紹嵌入式操作系統Linux體系結構、系統功能、驅動開發以及Linux的網絡通信開發；第13章講述嵌入式移動手機操作系統Android的開發工具、應用程序、Android程序的用戶界面開發、Android的網絡通信開發。

第14章～第19章為開發篇，其中，第14章介紹了工業以太網的關鍵技術以及嵌入式工業以太網應用實例；第15章介紹了CAN總線網絡通信、CAN總線通信技術、基于STM32的CAN通信的軟/硬件設計和基于CAN總線網絡監控系統的軟/硬件設計；第16章講述了嵌入式Bluetooth無線網絡通信；第17章講述了Linux的ZigBee網關設計；第18章講述了Windows CE網絡服務器開發，包括系統硬件結構及平臺的搭建、Windows CE操作系統的移植于軟件平臺的開發；第19章講述了實例Android系統LBS定位應用開發。

本書內容豐富，可供對嵌入式通信系統有不同層次要求的專業使用，各章節內容可依據不同課時要求選講。前言后附圖為各個部分的建議授課時間，任課教師可根據實際授課情況做出相應調整。

全書由張曉勇、彭軍任主編，劉偉榮任副主編并負責統籌、安排、協調、統稿、審核等，張倩倩、趙葉茹、張瑞、陳遠君、秦高榮和賀健等完成文字編寫、繪圖、校對等工作。本書在編寫過程中還得到了中南大學軌道交通網絡通信與控制研究所的大力支持，在此表示感謝。同時還要感謝對本書編寫給予支持的老師和同學們。

由于時間倉促，編者水平有限，書中難免存在疏漏和不當之處，懇請讀者批評指正。

編者

2016年12月

建議授課學時