کتاب صوتی نرم‌افزار سیستم‌های مجتمع برای SoC: از مفاهیم تا پیاده‌سازی عملی

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره نرم‌افزار سیستم‌های مجتمع برای SoC: از مفاهیم تا پیاده‌سازی عملی

موضوع کلی: مهندسی نرم‌افزار سیستم‌های مجتمع (Embedded Systems)

موضوع میانی: معماری و طراحی نرم‌افزار سیستم‌های روی تراشه (SoC)

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر سیستم‌های مجتمع و SoC
• 2. چرخه توسعه نرم‌افزار برای سیستم‌های مجتمع
• 3. نقش مهندسی نرم‌افزار در طراحی SoC
• 4. معماری‌های متداول SoC: نگاهی جامع
• 5. تفاوت‌های نرم‌افزار عمومی و نرم‌افزار مجتمع
• 6. زبان‌های برنامه‌نویسی برای سیستم‌های مجتمع (C/C++ و اسمبلی)
• 7. مقدمه‌ای بر میکروکنترلرها و میکروپروسسورها
• 8. آشنایی با ساختار حافظه در SoC
• 9. مفاهیم پایه ورودی/خروجی (I/O)
• 10. مدل‌های برنامه‌نویسی رویدادمحور و زمان‌بندی‌شده
• 11. ابزارهای توسعه نرم‌افزار مجتمع: کامپایلر، دیباگر، IDE
• 12. آشنایی با زنجیره ابزار (Toolchain)
• 13. سیستم‌های عامل بیدرنگ (RTOS): چرا و چگونه؟
• 14. معماری‌های CPU رایج (ARM Cortex-M/R/A، RISC-V)
• 15. ثبات‌های پردازنده و کاربرد آن‌ها
• 16. سازماندهی حافظه و نقشه حافظه (Memory Map)
• 17. دسترسی مستقیم به حافظه (DMA)
• 18. مدیریت پشته و هیپ
• 19. بیت‌کاری و عملیات منطقی در C
• 20. بهینه‌سازی کد C برای سخت‌افزار مجتمع
• 21. برنامه‌نویسی اسمبلی: مبانی و کاربردها
• 22. بردار ریست و فرآیند بوت اولیه
• 23. حالت‌های عملیاتی پردازنده (User/Supervisor/Privileged)
• 24. مدیریت ساعت و PLL
• 25. مفاهیم پورت‌های ورودی/خروجی (GPIO)
• 26. مالتی‌پلکسینگ پین‌ها و توابع جایگزین
• 27. مدیریت توان در سطح سخت‌افزار
• 28. ارتباطات داخلی تراشه: باس‌ها (AXI, AHB, APB)
• 29. حافظه‌های Cache: مفاهیم و مدیریت
• 30. واحد حفاظت از حافظه (MPU)
• 31. مفهوم وقفه‌ها (Interrupts) و استثناها (Exceptions)
• 32. جدول بردار وقفه (IVT)
• 33. پردازنده‌های بردار وقفه (ISR)
• 34. اولویت‌بندی وقفه‌ها
• 35. وقفه‌های تو در تو و مدیریت آن‌ها
• 36. تأخیر وقفه و زمان پاسخگویی
• 37. چالش‌های برنامه‌نویسی ISR: ایمنی ریسه
• 38. وقفه‌های نرم‌افزاری و کاربرد آن‌ها
• 39. دیباگ کردن مسائل مربوط به وقفه
• 40. مدیریت خطا و استثنا در سیستم‌های مجتمع
• 41. اصول طراحی درایور دستگاه
• 42. درایور GPIO: پیاده‌سازی عملی
• 43. درایور تایمر و شمارنده
• 44. تولید پالس با مدولاسیون عرض پالس (PWM)
• 45. ارتباط سریال همگام‌سازی‌نشده (UART/USART)
• 46. ارتباط سریال واسط محیطی همگام (SPI)
• 47. ارتباطات دو سیمه (I2C)
• 48. مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) و دیجیتال به آنالوگ (DAC)
• 49. درایور پورت‌های USB (Host/Device)
• 50. درایور اترنت و کنترلر MAC
• 51. درایور ارتباطات CAN Bus و LIN Bus
• 52. درایور حافظه‌های فلش (NOR/NAND)
• 53. درایور صفحه نمایش و گرافیک
• 54. درایور سنسورها: دما، شتاب‌سنج، ژیروسکوپ
• 55. معماری درایورهای مبتنی بر لایه HAL
• 56. توسعه درایورهای سفارشی برای IPهای خاص SoC
• 57. رابط‌های I/O پیشرفته (PCIe، SDIO)
• 58. اصول تست و اعتبارسنجی درایورها
• 59. مقدمه‌ای بر RTOS و مزایای آن
• 60. مدیریت وظایف (Tasks) در RTOS
• 61. زمان‌بند (Scheduler) RTOS: انواع و الگوریتم‌ها
• 62. اولویت‌بندی وظایف و مسائل مربوط به آن
• 63. ارتباط بین وظایف: صف‌ها (Queues)
• 64. ارتباط بین وظایف: صندوق‌های پستی (Mailboxes)
• 65. همگام‌سازی وظایف: سمافورها (Semaphores)
• 66. همگام‌سازی وظایف: mutexها و جلوگیری از وارونگی اولویت
• 67. مدیریت حافظه در RTOS: تخصیص پویا
• 68. مدیریت زمان و تأخیرها در RTOS
• 69. وقفه و RTOS: تعامل ISR با وظایف
• 70. مدیریت منابع مشترک و بن‌بست (Deadlock)
• 71. مدیریت خطا و بازیابی در RTOS
• 72. RTOSهای متن‌باز و تجاری (FreeRTOS, Zephyr, VxWorks)
• 73. اصول پورت کردن RTOS به سخت‌افزار جدید
• 74. ابزارهای تحلیل و دیباگ RTOS
• 75. سیستم‌های فایل در RTOS (FatFS)
• 76. معماری‌های نرم‌افزاری برای SoC (لایه بندی، رویدادمحوری)
• 77. الگوهای طراحی (Design Patterns) در سیستم‌های مجتمع
• 78. اصول طراحی نرم‌افزار با قابلیت اطمینان بالا (Reliability)
• 79. امنیت در سیستم‌های مجتمع: تهدیدات و آسیب‌پذیری‌ها
• 80. بوت امن (Secure Boot) و زنجیره اعتماد (Chain of Trust)
• 81. رمزنگاری و مدیریت کلید در SoC
• 82. محیط‌های اجرای قابل اعتماد (TEE): TrustZone
• 83. مدیریت توان پیشرفته: DVFS و حالت‌های خواب
• 84. تکنیک‌های بهینه‌سازی مصرف انرژی در نرم‌افزار
• 85. اصول طراحی برای ایمنی عملکردی (Functional Safety)
• 86. ارتباطات بی‌سیم: بلوتوث کم مصرف (BLE)، Wi-Fi
• 87. اینترنت اشیا (IoT) و ارتباطات ابری برای SoC
• 88. هوش مصنوعی و یادگیری ماشین روی لبه (Edge AI/ML)
• 89. پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) در SoC
• 90. سخت‌افزار/نرم‌افزار هم‌طراحی (Hardware/Software Co-design)
• 91. مجازی‌سازی در SoC و هایپروایزرها
• 92. معماری‌های چند هسته‌ای (Multi-core) و برنامه‌نویسی موازی
• 93. اصول تست و اعتبارسنجی نرم‌افزار SoC
• 94. دیباگ پیشرفته: شبیه‌سازها، JTAG، Trace
• 95. اصول کنترل نسخه (Version Control) و CI/CD برای سیستم‌های مجتمع
• 96. مدیریت پروژه و توسعه چابک در سیستم‌های مجتمع
• 97. توسعه در محیط‌های تعبیه‌شده لینوکس (Embedded Linux)
• 98. زبان Rust برای برنامه‌نویسی سیستم‌های مجتمع
• 99. چالش‌های مقیاس‌پذیری و نگهداری نرم‌افزار SoC
• 100. آینده نرم‌افزار SoC و روندهای نوظهور