《嵌入式系统设计师教程（第2版）》是全国计算机专业技术资格考试办公室组织编写的考试指定用书，内容紧扣《嵌入式系统设计师考试大纲》（2019年审定通过），对嵌入式系统设计师资格所要求的主要知识及应用技术进行了阐述。全书共11章，主要内容包括计算机系统基础知识，嵌入式系统硬件基础知识，嵌入式硬件设计，嵌入式系统软件基础知识，嵌入式系统设计与开发，嵌入式程序设计，嵌入式系统的项目开发与维护知识，嵌入式系统软件测试，嵌入式系统安全性基础知识，标准化、信息化与知识产权基础知识，嵌入式系统设计案例分析。
　　《嵌入式系统设计师教程（第2版）》内容涉及知识广泛，结构清晰、合理，既可作为全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试中的嵌入式系统设计师级别的考试用书，也可作为高等院校嵌入式系统相关课程的教材。

崔西宁，研究员，中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，工业和信息化部教育考试中心软考研究院成员。多年从事计算机技术与软件专业技术资格考试研究与命题工作，曾参与多本软考教材教辅的编写工作。

第1章 计算机系统基础知识
1．1 嵌入式计算机系统概述
1．2 数据表示
1．2．1 进位计数制及转换
1．2．2 数值型数据的表示
1．2．3 其他数据的表示
1．2．4 校验码
1．3 算术运算和逻辑运算
1．3．1 算术运算
1．3．2 逻辑运算
1．4 计算机硬件组成及主要部件功能
1．4．1 中央处理单元
1．4．2 存储器
1．4．3 总线
1．4．4 输入/输出控制
1．5 计算机体系结构
1．6 可靠性与系统性能评测基础知识
1．6．1 计算机可靠性
1．6．2 计算机系统的性能评价

第2章 嵌入式系统硬件基础知识
2．1 数字电路基础
2．1．1 信号特征
2．1．2 组合逻辑电路和时序逻辑电路
2．1．3 信号转换
2．1．4 可编程逻辑器件
2．2 嵌入式微处理器基础
2．2．1 嵌入式微处理器的结构和类型
2．2．2 嵌入式微处理器的异常与中断
2．3 嵌入式系统的存储体系
2．3．1 存储系统的层次结构
2．3．2 内存管理单元
2．3．3 RAM和ROM的种类与选型
2．3．4 高速缓存（Cache）
2．3．5 其他存储设备
2．4 嵌入式系统I/O
2．4．1 通用输入/输出接口
2．4．2 模数/数模接口
2．4．3 键盘、显示、触摸屏等接口基本原理与结构
2．4．4 嵌入式系统音频、视频接口
2．4．5 输入/输出控制
2．5 定时器和计数器
2．5．1 硬件定时器
2．5．2 软件定时器
2．5．3 可编程间隔定时器
2．6 嵌入式系统总线及通信接口
2．6．1 PCI、PCI-E等接口基本原理与结构
2．6．2 USB、串口等基本原理与结构
2．6．3 以太网、WLAN等基本原理与结构
……

前 言

全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试实施至今已经历了二十多年，在

社会上产生了很大的影响，对我国软件产业的形成和发展做出了重要的贡献。为了适应

我国计算机信息技术发展的需求，人力资源和社会保障部、工业和信息化部决定将考试

的级别拓展到计算机信息技术行业的各个方面，以满足社会上对各种计算机信息技术人

才的需要。

编者受全国计算机专业技术资格考试办公室的委托，对《嵌入式系统设计师教程》

进行改写，以适应新的考试大纲要求。在考试大纲中，要求考生掌握的知识面很广，每

个章节的内容都能构成相关领域的一门甚至多门课程，因此编写的难度很高。考虑参加

考试的人员已有一定的基础，所以本书中只对考试大纲中所涉及的知识领域的要点加以

阐述，但限于篇幅，不能详细地展开，请读者谅解。

全书共 11 章，各章内容安排如下。

第 1 章 计算机系统基础知识，概要介绍嵌入式系统，对计算机系统常用进位计数

制、数据的表示和运算、计算机系统硬件基本组成和体系结构以及可靠性与系统性能评

测等基础知识进行了简要介绍。

第 2 章 嵌入式系统硬件基础知识，主要介绍嵌入式系统所涉及的硬件知识，重点

介绍嵌入式微处理器、嵌入式存储体系、嵌入式系统的输入输出接口、嵌入式系统通信

接口等方面的硬件接口基础知识。

第 3 章 嵌入式硬件设计，主要介绍嵌入式硬件设计过程中所涉及的基础知识，包

括嵌入式系统电源分类、电源管理和电子电路设计中的 PCB 设计、电子电路测试基础

知识。

第 4 章 嵌入式系统软件基础知识，主要介绍嵌入式系统软件相关基础知识，包括

嵌入式软件基础知识、嵌入式操作系统、嵌入式文件系统、嵌入式数据库等。

第 5 章 嵌入式系统设计与开发，主要介绍嵌入式软件开发基础知识、嵌入式软件

开发环境、嵌入式软件开发过程、嵌入式软件移植等。

第 6 章 嵌入式程序设计，主要介绍程序语言及其翻译基础知识以及汇编语言、C 和

C++编程基础知识。

第 7 章 嵌入式系统的项目开发与维护知识，主要介绍嵌入式系统开发与维护的相

关基础知识，主要包括系统开发过程与过程模型、项目管理、系统质量、开发工具与开

嵌入式系统设计师教程（第 2 版）

II

发环境、系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与维护等相关知识。

第 8 章 嵌入式系统软件测试，主要介绍嵌入式软件测试的相关内容，包括软件测

试概述、测试过程、测试方法、测试类型、测试工具、测试环境、软件测试实践等。

第 9 章 嵌入式系统安全性基础知识，主要介绍安全性基础知识，包括计算机信息

系统安全概述、信息安全基础、安全威胁防范、嵌入式系统安全方案等内容。

第 10 章 标准化、信息化与知识产权基础知识，主要介绍标准化基础知识、信息化

基础知识和知识产权基础知识。

第 11 章 嵌入式系统设计案例分析，主要通过案例分析介绍嵌入式系统的整体设计

方法和典型嵌入式硬件设计中所涉及的软硬件协同设计、程序设计等内容。

本书第 1 章由张淑平和朱光明编写，第 2 章、第 3 章由张亮和朱光明编写，第 4 章、

第 5 章由崔西宁、谌卫军和韩炜编写，第 6 章由张淑平和刘伟编写，第 7 章由霍秋艳编

写，第 8 章由周敏刚编写，第 9 章由严体华编写，第 10 章由刘强和王亚平编写，第 11

章由崔西宁、张亮和戴小氐编写，最后由崔西宁、张淑平、张亮统稿。

在本书的编写过程中，参考了许多相关的书籍和资料，编者在此对这些参考文献的

作者表示感谢。同时感谢清华大学出版社在本书出版过程中所给予的支持和帮助。

因水平有限，书中难免存在错漏和不妥之处，望读者指正，以利改进和提高。

编 者

2019 年 10 月