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本书从汽车嵌入式系统设计的全流程出发，以S12XEP100为例，讲解了MCU内部结构和基本工作原理、软硬件开发以及接口与通信技术，对汽车嵌入式系统的系统架构及其软硬件的开发理论、开发方法、开发工具进行了系统介绍。书中结合工具软件使用和实例应用，系统介绍了汽车嵌入式系统MBD控制模型搭建和仿真、基于有限状态机和流程图的模型搭建和仿真、自动代码生成技术、在环仿真与测试技术等内容。

本书适合作为车辆工程、载运工具工程等专业本科生和研究生的专业课程教材，也可作为相关工程技术人员的参考书。

前言

第1章概述

1.1嵌入式系统概述

1.1.1嵌入式系统的定义与组成

1.1.2嵌入式系统的分类

1.1.3嵌入式系统的发展历史

1.1.4嵌入式系统的应用

1.1.5嵌入式系统的发展趋势

1.2汽车嵌入式系统概述

1.2.1汽车电子系统划分

1.2.2汽车嵌入式系统发展的三个阶段

1.2.3基于网络技术的分布式汽车嵌入式系统

1.2.4面向汽车嵌入式系统的体系架构

1.2.5面向汽车嵌入式系统的开发方法

1.2.6面向汽车嵌入式系统开发的工具链

第2章S12XE微控制器的结构与组织

2.1S12XE系列MCU介绍

2.1.1S12XE主要功能特性

2.1.2S12XE内部结构

2.2S12XE系列MCU的存储器组织

2.2.1S12XE存储器分类

2.2.2S12XE存储器组织

2.3S12XE系列MCU的中断系统

2.3.1S12XE中断源

2.3.2中断处理流程、优先级与嵌套

2.3.3中断的使用和配置

2.4S12XE系列MCU的内核

2.4.1S12XE系列MCU内核基本情况

2.4.2S12XE的寻址方式、指令集和汇编语言程序设计

2.4.3关于prm文件

2.5S12XE小系统硬件设计

2.5.1S12XEP100小系统

2.5.2振荡器和时钟电路

2.5.3系统复位与时钟选择

2.5.4S12XE系列MCU型号

第3章汽车嵌入式系统软件设计基础

3.1汽车嵌入式系统的软件基础

3.1.1MCU开发的编程语言

3.1.2嵌入式系统软件开发

3.1.3MCU软件开发方法

3.1.4MCU应用程序架构模式

3.1.5嵌入式应用软件架构

3.2嵌入式系统C语言编程

3.2.1编程语言的选择

3.2.2C语言编程要点

3.2.3程序编译器与交叉编译器

3.3S12XE软件开发环境CodeWarrior IDE

3.3.1CodeWarrior IDE概况

3.3.2CW环境下的 C语言编程

3.3.3S12XE的C语言编程实例

第4章汽车嵌入式系统硬件设计基础

4.1电路设计基础

4.2汽车电子产品要求及相关标准

4.2.1汽车电子产品一般要求

4.2.2汽车电子产品标准

4.2.3汽车电子产品功能安全标准

4.3汽车嵌入式系统硬件的选型与设计

4.3.1嵌入式微控制器选型

4.3.2嵌入式系统的电源设计

4.3.3典型传感器信号调理电路

4.3.4基于PWM的驱动与控制技术

4.4嵌入式系统的电磁兼容设计

4.4.1嵌入式系统电磁兼容性基本概念

4.4.2电磁干扰产生机理及接地技术

4.4.3PCB的信号完整性

4.4.4汽车嵌入式系统PCB的电磁兼容性设计

4.4.5汽车电磁兼容测试原理及标准

4.5汽车总线网络技术

4.5.1汽车总线分类

4.5.2汽车典型总线介绍

4.5.3整车总线网络技术

4.6S12XE实验平台电路原理图

4.6.1S12XE学习板介绍

4.6.2S12XE学习板的电路原理图

第5章汽车嵌入式系统常用接口技术

5.1通用输入/输出(GPIO)接口

5.1.1GPIO接口功能

5.1.2GPIO接口寄存器的使用与设置

5.1.3GPIO应用实例

5.2模/数（A/D）与数/模（D/A）接口

5.2.1A/D转换的基本原理

5.2.2S12XE A/D转换模块

5.2.3ATD模块的使用与设置

5.2.4A/D应用实例

5.2.5D/A转换的基本原理

5.2.6D/A应用实例

5.3定时器/计数器

5.3.1定时器/计数器组成与原理

5.3.2定时器/计数器的寄存器

5.3.3定时器/计数器应用实例

5.4周期中断定时器

5.4.1PIT的结构与工作原理

5.4.2PIT主要寄存器

5.4.3PIT应用实例

5.5实时中断定时

5.5.1S12XE实时中断定时

5.5.2S12XE实时中断定时寄存器

5.5.3S12XE实时中断定时实例

5.6脉宽调制（PWM）接口

5.6.1S12XE的PWM模块概述

5.6.2PWM波形输出

5.6.3PWM模块寄存器使用

5.6.4PWM应用实例

第6章汽车嵌入式系统常用通信技术

6.1SCI串行通信

6.1.1SCI串行通信的工作原理

6.1.2SCI主要寄存器

6.1.3SCI应用实例

6.2SPI串行接口

6.2.1SPI的工作原理

6.2.2SPI主要寄存器

6.2.3SPI应用实例

6.3IIC（I2C）串行总线

6.3.1IIC（I2C）的工作原理

6.3.2IIC（I2C）主要寄存器

6.3.3IIC应用实例

6.4CAN总线

6.4.1S12XE CAN简介

6.4.2CAN的工作原理

6.4.3CAN的主要寄存器

6.4.4SAE J1939通信协议

6.4.5CAN和SAE J1939应用实例

6.5LIN总线

6.5.1LIN总线协议

6.5.2LIN的主要寄存器

6.5.3LIN应用实例

第7章基于V模式的汽车嵌入式系统开发

7.1汽车嵌入式系统软件架构AUTOSAR

7.1.1汽车电子系统和嵌入式系统软件开发的特点

7.1.2汽车开放系统结构AUTOSAR

7.2汽车嵌入式系统基于模型的开发方法

7.2.1汽车嵌入式系统的MBD开发方法

7.2.2MATLAB面向汽车嵌入式系统的MBD开发工具

7.3嵌入式系统在环仿真与测试技术

7.3.1汽车嵌入式系统开发中的验证

7.3.2在环测试实例介绍

7.3.3V模式下嵌入式系统标定技术

第8章面向自动驾驶技术的嵌入式系统设计

8.1汽车自动驾驶技术

8.1.1汽车自动驾驶技术简述

8.1.2自动驾驶汽车发展中面临的挑战

8.2面向汽车自动驾驶的嵌入式系统

8.2.1NVIDIA自动驾驶嵌入式系统介绍

8.2.2汽车驾驶环境交通目标检测

8.3面向自动驾驶技术的嵌入式系统应用

8.3.1搭建面向自动驾驶技术的嵌入式系统

8.3.2面向自动驾驶技术的嵌入式系统的应用实例

思考题

第1章

第2章

第3章

第4章

第5章

第6章

第7章

第8章

参考文献

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前言

随着汽车产业逐渐向“电动化、智能化、网联化、共享化”转型，汽车行业将进入机遇与挑战并存的发展新阶段，对汽车工程领域人才的综合能力要求也将更高。“汽车新四化”推动了汽车从传统的机械制造领域向电子信息互联网领域的逐渐融合，带来了一场影响汽车技术和交通出行的革命，促使车辆工程这一传统机械学科急需转型。由于相关领域的人才需求也呈多元化，因此必须改变以机械为主的培养模式，致力于培养兼具机械、电子、信息、人工智能等知识储备的车辆工程专业学生，以满足汽车工程领域对复合型人才的需求。

随着汽车电子技术的发展、汽车电子与控制类产品的普及应用，在传统车辆工程专业本科教学中，与汽车嵌入式系统相关的课程有微机原理与接口技术、单片机原理与接口技术等，这些课程主要讲解通用计算机/单片机的原理、接口技术和软件设计等内容。

汽车嵌入式系统与其他领域的嵌入式系统的设计理论与方法有很大差异。汽车嵌入式系统的设计和产品对硬件、软件、系统功能的完整性、鲁棒性、容错性等的要求更高，需要满足汽车电子产品开发的设计理论、方法与规范。此外，其开发模式和工具链也有很大不同。因此，车辆工程专业本科教育需要有全面系统地讲解汽车嵌入式系统的工作原理、硬件设计、软件设计、设计方法与规范、系统测试方法与工具等内容的教材。

本书以汽车嵌入式系统开发与实现过程作为教材编写的主线，结合车辆工程学科发展方向，以及车辆工程专业学生在汽车电子、汽车嵌入式系统设计方面的需求，引入该领域的新成果和素材、编者的教学和科研成果等内容。全书重视实例讲解，部分章节需要读者自主制定方案、自主设计硬件和软件、自主进行测试验证，从而增加感性认识和对本书内容的深入理解，并且可以培养动手能力及创新思维。为更好地将本书用于教学，本书配套了多媒体课件，同时专门设计开发了配套的S12XEP100汽车嵌入式系统学习板硬件和实验例程，并编写了相应的实验指导手册。

本书注重系统性、基础性、创新性、先进性和实用性。全书紧紧围绕汽车技术发展的主流方向和前沿技术，贴合汽车领域有关的国家或行业政策和本专业本科生教育的需要。

本书由江苏大学刘军、谢俊、商高高、罗石、袁鹏平、丁华、张学荣，国家电网江苏省电力有限公司技能培训中心刘旻超共同编写，刘军担任主编，刘旻超与江苏大学硕士研究生王菁菁、陈辰、李汉冰、王明远、高亮、陈岚磊等完成了本书的程序设计与调试、模型设计与调试等工作。此外，江苏大学江浩斌、刘志强、朱茂桃、严学华等对本书编写提出了宝贵意见和帮助，在此，对他们表示衷心的感谢。

限于时间与编者水平，本书难免存在欠妥之处，敬请广大读者批评指正。

编者

书籍介绍

本书从汽车嵌入式系统设计的全流程出发，以S12XEP100为例，讲解了MCU内部结构和基本工作原理、软硬件开发以及接口与通信技术，对汽车嵌入式系统的系统架构及其软硬件的开发理论、开发方法、开发工具进行了系统介绍。书中结合工具软件使用和实例应用，系统介绍了汽车嵌入式系统MBD控制模型搭建和仿真、基于有限状态机和流程图的模型搭建和仿真、自动代码生成技术、在环仿真与测试技术等内容。 本书适合作为车辆工程、载运工具工程等专业本科生和研究生的专业课程教材，也可作为相关工程技术人员的参考书。