嵌入式系統(tǒng)設計

【章名目錄】
第　1章 概論　1
第　一部分 設計一個輪詢系統(tǒng)
第　2章 輪詢系統(tǒng)　17
第二部分　設計一個前后臺系統(tǒng)
第3章　前后臺系統(tǒng)　41
第三部分　設計一個實時操作系統(tǒng)內(nèi)核
第4章　多任務實時操作系統(tǒng)　57
第四部分　設計一個具備基本飛行功能的四軸飛行器
第5章　四軸飛行器飛行基本原理　131
第6章　基于aCoral的四軸飛行器總體設計　154
第7章　硬件系統(tǒng)設計　161
第8章　軟件系統(tǒng)設計　170
第五部分　設計一個避障尋徑四軸飛行器
第9章　避障尋徑四軸飛行器軟件
第　10章 雙目立體視覺　258
第　11章 雙目立體視覺子系統(tǒng)移植與優(yōu)化　282
第　12章 避障與路徑規(guī)劃　301
第　13章 三維地圖重建　316
參考文獻　324

【詳細目錄】
第　1章 概論　1
1．0　綜述　2
1．1　嵌入式系統(tǒng)開發(fā)模式　3
1．1．1　產(chǎn)品定義與需求分析　5
1．1．2　系統(tǒng)總體設計　5
1．1．3　軟硬件設計　5
1．1．4　軟硬件集成　5
1．1．5　系統(tǒng)測試　5
1．2　嵌入式系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)　5
1．2．1　輪詢系統(tǒng)　6
1．2．2　前后臺系統(tǒng)　6
1．2．3　多任務系統(tǒng)　6
1．3　多任務實時操作系統(tǒng)aCoral　8
1．4　四軸飛行器簡介　9
1．4．1　無人機　10
1．4．2　四軸飛行器　10
1．4．3　立體視覺　11
1．4．4　同步定位與地圖構(gòu)建　12
1．4．5　路徑規(guī)劃　13
1．5　從多任務實時操作系統(tǒng)到四軸飛行器設計　13
1．6　本書結(jié)構(gòu)　14
1．7　本章小結(jié)　15
習題1　15
第　一部分 設計一個輪詢系統(tǒng)
第　2章 輪詢系統(tǒng)　17
2．0　綜述　18
2．1　輪詢系統(tǒng)設計　18
2．1．1　程序框架　18
2．1．2　調(diào)度　18
2．1．3　典型系統(tǒng)　20
2．2　搭建開發(fā)環(huán)境　20
2．3　啟動Mini2440　23
2．3．1　為什么需要啟動　23
2．3．2　啟動流程　24
2．4　輪詢的實現(xiàn)　38
2．5　本章小結(jié)　39
習題2　39
第二部分　設計一個前后臺系統(tǒng)
第3章　前后臺系統(tǒng)　41
3．0　綜述　42
3．1　前后臺系統(tǒng)簡介　42
3．1．1　應用場景　42
3．1．2　運行方式　43
3．1．3　性能評估指標　43
3．1．4　前后臺交互　44
3．1．5　典型系統(tǒng)　44
3．2　中斷和中斷服務　45
3．2．1　中斷　45
3．2．2　中斷服務　46
3．3　Arm的中斷機制　46
3．4　一個簡單的S3C2440A中斷服務　46
3．4．1　中斷返回　47
3．4．2　中斷注冊　48
3．4．3　狀態(tài)保存和現(xiàn)場恢復　50
3．5　前后臺系統(tǒng)的實現(xiàn)　51
3．5．1　啟動Mini2440　51
3．5．2　后臺主循環(huán)　51
3．5．3　前臺中斷處理　53
3．6　本章小結(jié)　55
習題3　55
第三部分　設計一個實時操作系統(tǒng)內(nèi)核
第4章　多任務實時操作系統(tǒng)　57
4．0　綜述　58
4．1　aCoral線程　59
4．1．1　描述線程　60
4．1．2　線程優(yōu)先級　67
4．2　調(diào)度策略　70
4．2．1　線程調(diào)度分層結(jié)構(gòu)　70
4．2．2　調(diào)度策略分類　71
4．2．3　描述調(diào)度策略　71
4．2．4　查找調(diào)度策略　73
4．2．5　注冊調(diào)度策略　73
4．3　基本調(diào)度機制　76
4．3．1　創(chuàng)建線程　76
4．3．2　調(diào)度線程　89
4．3．3　線程退出　100
4．3．4　其他基本機制　103
4．4　事件處理機制　110
4．4．1　中斷　110
4．4．2　時鐘管理　125
4．5　本章小結(jié)　128
習題4　128
第四部分　設計一個具備基本飛行功能的四軸飛行器
第5章　四軸飛行器飛行基本原理　131
5．0　綜述　132
5．1　四軸飛行器機體結(jié)構(gòu)　132
5．2　四軸飛行器飛行模式　132
5．2．1　懸停、上升、下降　133
5．2．2　俯仰　133
5．2．3　滾轉(zhuǎn)　134
5．2．4　偏航　134
5．2．5　四軸飛行器設計的關(guān)鍵點　135
5．3　飛行控制　136
5．3．1　遙控器發(fā)送控制命令　137
5．3．2　姿態(tài)傳感器確定位姿　137
5．3．3　飛行的反饋控制　138
5．4　用數(shù)學描述飛行器位姿與運動　139
5．4．1　剛體在三維空間中的運動　139
5．4．2　向量的旋轉(zhuǎn)　139
5．4．3　用變換矩陣描述三維剛體旋轉(zhuǎn)與位移　140
5．4．4　用旋轉(zhuǎn)向量描述旋轉(zhuǎn)與平移　142
5．4．5　用歐拉角描述旋轉(zhuǎn)　143
5．4．6　用四元數(shù)描述旋轉(zhuǎn)　144
5．4．7　四元數(shù)與歐拉角的相互轉(zhuǎn)換　146
5．5　姿態(tài)解算　148
5．6　穩(wěn)定性控制　150
5．7　本章小結(jié)　153
習題5　153
第6章　基于aCoral的四軸飛行器總體設計　154
6．0　綜述　155
6．1　選定四軸飛行器機體　155
6．1．1　核心板　155
6．1．2　支臂　156
6．2　選定嵌入式硬件方案　156
6．3　選定嵌入式操作系統(tǒng)　157
6．4　確定軟件總體結(jié)構(gòu)　158
6．5　本章小結(jié)　159
習題6　160
第7章　硬件系統(tǒng)設計　161
7．0　綜述　162
7．1　理解STM32 Nucleo嵌入式評估板　162
7．2　擴展評估板　164
7．3　設計轉(zhuǎn)接板　165
7．3．1　確定輸入輸出設備數(shù)據(jù)　165
7．3．2　確定評估板與擴展板連接方案　165
7．3．3　生成元件庫　166
7．3．4　繪制轉(zhuǎn)接板原理圖　166
7．3．5　設計與制作轉(zhuǎn)接板PCB圖　166
7．3．6　測試轉(zhuǎn)接板　168
7．4　設計一體化控制主板　169
7．5　本章小結(jié)　169
習題7　169
第8章　軟件系統(tǒng)設計　170
8．0　綜述　171
8．1　移植aCoral　171
8．1．1　硬件抽象層移植　172
8．1．2　項目移植　187
8．2　用DARTS設計應用系統(tǒng)　191
8．2．1　DARTS　192
8．2．2　系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖　195
8．2．3　任務劃分　197
8．2．4　定義任務間接口　201
8．2．5　任務設計與實現(xiàn)　202
8．2．6　驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)　224
8．2．7　優(yōu)化系統(tǒng)設計　231
8．3　本章小結(jié)　246
習題8　246
第五部分　設計一個避障尋徑四軸飛行器
第9章　避障尋徑四軸飛行器軟件
總體設計　248
9．0　綜述　249
9．1　選定開發(fā)平臺　249
9．1．1　經(jīng)緯M100　250
9．1．2　異構(gòu)多核嵌入式平臺　250
9．1．3　雙目視覺傳感器　252
9．1．4　平臺物理結(jié)構(gòu)　252
9．2　軟件總體設計　253
9．3　本章小結(jié)　257
習題9　257
第　10章 雙目立體視覺　258
10．0　綜述　259
10．1　雙目立體視覺基本原理　259
10．2　標定雙目立體相機　262
10．2．1　內(nèi)參　262
10．2．2　外參　263
10．2．3　參數(shù)標定　264
10．3　評估雙目立體視覺算法　268
10．4　實現(xiàn)基于ELAS的雙目立體視覺算法　271
10．4．1　立體匹配模型　271
10．4．2　ELAS立體匹配模型的總體流程　273
10．4．3　使用描述符　274
10．4．4　提取支撐點　276
10．4．5　計算像素點視差　277
10．5　通過視差圖生成點云圖　279
10．6　本章小結(jié)　280
習題10　280
第　11章 雙目立體視覺子系統(tǒng)移植與優(yōu)化　282
11．0　綜述　283
11．1　ELAS算法性能評估　283
11．2　在TK1嵌入式平臺上移植與優(yōu)化ELAS算法　283
11．2．1　描述符的移植與優(yōu)化　284
11．2．2　支撐點及視差計算的移植與優(yōu)化　287
11．2．3　像素點視差計算的移植與優(yōu)化　289
11．2．4　零復制與GPU共享內(nèi)存　293
11．2．5　視差到點云圖轉(zhuǎn)換的優(yōu)化　296
11．3　雙目立體視覺子系統(tǒng)功能與性能測試　296
11．4　本章小結(jié)　300
習題11　300
第　12章 避障與路徑規(guī)劃　301
12．0　綜述　302
12．1　從點云圖中提取障礙物　302
12．2　動態(tài)窗口法　304
12．2．1　基本原理　304
12．2．2　飛行器運動模型　305
12．2．3　生成候選軌跡　306
12．2．4　評價候選軌跡　308
12．3　超聲波測距避障　310
12．4　功能與性能測試　310
12．4．1　障礙物提取測試　310
12．4．2　路徑規(guī)劃測試　311
12．4．3　整體避障與路徑規(guī)劃測試　313
12．5　本章小結(jié)　314
習題12　315
第　13章 三維地圖重建　316
13．0　綜述　317
13．1　SLAM在本系統(tǒng)的應用　317
13．2　LIBVISO框架　319
13．3　特征匹配與運動估計　320
13．4　立體匹配與三維重建　321
13．5　SLAM系統(tǒng)功能測試　322
13．6　本章小結(jié)　323
習題13　323
參考文獻　324