これだけ！ 組み込みシステム （単行本）

最近の洗濯機やカメラ、スマートフォンなどの家電や電子機器には、複雑な動作をプログラムした組み込みシステムが搭載されています。本書は、スマホやIoTなどを裏から支える、組み込みシステムの基礎からハードやソフトの開発までをわかりやすく解説します。CPUから無線、回路設計、組み込みOS、プログラミングまで幅広い知識のなかから、「まずはここだけ！」というポイントに絞っているので、最初に読む入門書として最適です。

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第1章 電気機器から電子機器へ
1-1 電源のオン／オフ切り替え
1-2 複数のスイッチで機能を選択する
1-3 自動化を実現するためのしくみ
1-4 データ加工の基本モデルとアナログ・コンピュータ
1-5 初期のデジタル・コンピュータ
1-6 コンピュータの基本概念
1-7 プログラム・コンピュータ
1-8 CPUとは
1-9 CPUの誕生
1-10 組み込みシステムの始まり

第2章 コンピュータシステムを知る
2-1 コンピュータシステムの構成
2-2 メインメモリの役割
2-3 バスの役割
2-4 入出力インタフェースの役割
2-5 メモリアドレスのコントロール―CPUの基本処理・
2-6 データの取り込み―CPUの基本処理・
2-7 データの出力と演算―CPUの基本処理・
2-8 CPUのプログラム実行サイクル
2-9 機械語と高級言語
2-10 基本となる入力→加工→出力のサイクル

第3章 組み込みシステムとは何か
3-1 組み込みシステムの定義とは
3-2 専用機器の多様化と情報機器化の流れ
3-3 パソコンのソフトウエア構成
3-4 専用のソフトウエアと汎用のソフトウエア
3-5 組み込みソフトウエアの構成
3-6 OSの基本的な役割
3-7 アプリケーション・プログラムとミドルウエア
3-8 汎用機器と専用機器の起動と終了方法の違い
3-9 専用機器のハードウエア・リソースの制約
3-10 スマホにおける組み込みシステム

第4章 組み込みシステムの構成
4-1 組み込みシステムの基本構成
4-2 開発の対象となる回路
4-3 周辺ロジック部の役割
4-4 周辺ロジック部を構成する機能デバイス
4-5 インタフェース部の考え方とコントローラ
4-6 外部デバイス／装置とのインタフェース
4-7 電源部の役割
4-8 階層的に構成される電源回路
4-9 データのバックアップ

第5章 ハードウエアの構成方法
5-1 専用機器のハードウエア構成方法
5-2 商品化のためのハードウエアに必要な要素
5-3 CPUの分類
5-4 周辺機能も備えたワンチップマイコン
5-5 ボードコンピュータを用いる
5-6 USICを用いた周辺ロジック
5-7 FPGAを用いた周辺ロジック
5-8 FPGAにCPUを内蔵するエンベデッドプロセッサ
5-9 PSoCを用いて1チップでアナログ回路までをカバーする

第6章 知っておきたいCPUの周辺機能
6-1 MPUに見る周辺機能
6-2 タイマユニットとコンペアマッチタイマ
6-3 タイマパルスユニット
6-4 リアルタイムクロックとウォッチドッグタイマ
6-5 シリアルコミュニケーションインタフェースとUART
6-6 シリアルI/O
6-7 USB
6-8 イーサネットコントローラ
6-9 LCDコントローラ
6-10 ADC、DAC

第7章 現在の組み込みシステムに求められる無線通信機能
7-1 IoTとは
7-2 IPv6と電子機器用携帯番号
7-3 RFID / NFC
7-4 Bluetooth
7-5 ZigBee
7-6 Wi-Fi
7-7 スマートメーターとWi-SUN

第8章 組み込みシステムのハードウエア開発
8-1 機器の目的と処理内容を定義する
8-2 操作方法を定義する
8-3 ハードウエア開発の流れ
8-4 ハードウエア仕様の作成
8-5 デバイスの選定
8-6 回路設計
8-7 論理シミュレーション
8-8 試作機の検証
8-9 量産化工程

第9章 組み込みソフトウエアとOS
9-1 組み込みソフトウエアの基本構成
9-2 起動と終了における処理
9-3 キースキャン処理
9-4 メイン処理における分類処理と実行処理
9-5 組み込みOSの必要性
9-6 割り込み処理―マルチプロセスとリアルタイム処理に必要なOSの機能・
9-7 プロセス管理―マルチプロセスとリアルタイム処理に必要なOSの機能・
9-8 プロセス間通信―マルチプロセスとリアルタイム処理に必要なOSの機能・
9-9 組み込みOSでサポートされる豊富なミドルウエア

第10章 組み込みシステムのソフトウエア開発
10-1 プログラムのモジュール化とソフトウエア開発の流れ
10-2 ミドルウエアとアプリケーションの切り分け
10-3 細分化されたプログラムの詳細仕様の設定
10-4 クロス開発
10-5 ソフトウエアデバッガ
10-6 ROMエミュレータとICE
10-7 オンチップデバッガ（JTAG）
10-8 移植性を向上させるコンポーネントベース設計
10-9 理想的な開発をサポートするOS
10-10 ITRONとT-Kernel