嵌入式系統(tǒng)技術(shù)

前言

　　1.關(guān)于嵌入式系統(tǒng)　　嵌入式系統(tǒng)是嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的簡稱，包括軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)。關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的定義有多種說法，但其最主要特征可以歸納為：嵌入式系統(tǒng)是一個“看不見的計算機(jī)”系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域有網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)類電子及工業(yè)控制和測試。尤其是消費(fèi)類電子產(chǎn)品，呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展態(tài)勢和活力，各種各樣的新產(chǎn)品層出不窮?！　∏度胧较到y(tǒng)的開發(fā)需要研發(fā)人員熟悉軟件開發(fā)工具、硬件平臺和相關(guān)調(diào)試工具。嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的逐漸拓展，使得社會對嵌入式開發(fā)人員的需求日漸增多。2.本書的編寫特點(diǎn)1）以一個典型的嵌入式產(chǎn)品為主線為突出高等職業(yè)教育特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的工學(xué)結(jié)合，經(jīng)過廣泛的調(diào)研和篩選，本教材確定以PDA這一典型的嵌入式產(chǎn)品為主線，將嵌入式系統(tǒng)中軟硬件相關(guān)知識進(jìn)行分解，并通過相關(guān)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目完成對知識點(diǎn)的講解和訓(xùn)練。需要強(qiáng)調(diào)的是，本書并不是一本關(guān)于PDA的專業(yè)書籍，PDA在書中只是一個載體，通過它來貫穿嵌入式軟硬件的內(nèi)容，書中內(nèi)容要比PDA本身更廣泛，也更深入?！　?）反映嵌入式系統(tǒng)的最新發(fā)展　　近年來，隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用已進(jìn)入32位時代。尤其是以ARM為代表的RISC產(chǎn)品，占據(jù)了嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域很大一部分市場。各種以ARM技術(shù)為核心的嵌入式產(chǎn)品廣泛進(jìn)入人們的生活。本書力求反映ARM技術(shù)的最新發(fā)展，同時還將嵌入式系統(tǒng)中的最新技術(shù)弓l入到書中來?！　?）以實(shí)用為目的，適于高校教學(xué)需求　　目前基于ARM的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用類書籍很多，但并不適合作為高等職業(yè)教育教材使用。其原因在于很多書籍內(nèi)容技術(shù)性太強(qiáng)，其主要讀者對象是開發(fā)工程師，內(nèi)容偏重于芯片，手冊的功能較強(qiáng)。本書的編寫原則是依據(jù)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中的內(nèi)容，將相關(guān)重點(diǎn)突出，知識點(diǎn)重新整理規(guī)劃后形成的，是一本內(nèi)容清晰、結(jié)構(gòu)合理、使用方便的教材?！　袃?nèi)容的編撰更適應(yīng)目前高等教育中教學(xué)方法的改變，即突出學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。學(xué)生在教師的重點(diǎn)指導(dǎo)下，可以獨(dú)立完成課程的學(xué)習(xí)，更好地適應(yīng)以學(xué)生為主體的教學(xué)方式。書中對重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，案例也更接近于工程應(yīng)用的實(shí)際情況。各章練習(xí)題不僅僅有助于理解和鞏固相關(guān)知識點(diǎn)，還有查閱資料、調(diào)研市場、撰寫報告等類型的作業(yè)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者更深入地了解嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展。

內(nèi)容概要

　　全書共11章，分為三個部分。第一部分介紹嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識及刪微處理器的相關(guān)內(nèi)容，對嵌入式系統(tǒng)中的常見硬件做了剖析，是開發(fā)嵌入式產(chǎn)品的硬件基礎(chǔ)。第二部分介紹嵌入式系統(tǒng)軟件，通過大量實(shí)例講解了ARM的指令系統(tǒng)及嵌入式系統(tǒng)軟件的設(shè)計方法。第三部分介紹嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)過程中的具體問題而編寫，內(nèi)容實(shí)用，實(shí)例針對性強(qiáng)?！肚度胧较到y(tǒng)技術(shù)：基于ARM的嵌入式系統(tǒng)》通俗易懂，其中很多內(nèi)容是作者在多年教學(xué)實(shí)踐中積累下來的，可作為技能型、應(yīng)用型教育相關(guān)專業(yè)“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)”課程的教材，也可作為專業(yè)人員的參考書。

書籍目錄

第一部分 嵌入式系統(tǒng)硬件第1章 一個典型的嵌入式系統(tǒng)1.1 嵌入式系統(tǒng)1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義1.1.2 嵌入式微處理器1.1 .3嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程1.1.4 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)1.1.5 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的特殊要求1.1.6 嵌入式系統(tǒng)對人才的能力要求1.1.7 嵌入式系統(tǒng)行業(yè)對人才的需求1.2 ARM1.2.1 ARM公司簡介1.2.2 ARM體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展1.2 .3ARM系列產(chǎn)品1.2.4 基于ARM技術(shù)的典型芯片1.3 嵌入式硬件與軟件系統(tǒng)1.3.1 嵌入式硬件系統(tǒng)1.3.2 嵌入式軟件系統(tǒng)1.4 ADS1.2 的使用1.4.1 ADS集成開發(fā)環(huán)境CodeWarrior1.4.2 編譯和鏈接1.4.3 ADS1.2 調(diào)試器AXD綜合實(shí)訓(xùn)本章 小結(jié)練習(xí)題第2章 ARM微處理器2.1 PDA中的ARM微處理器2.2 ARM微處理器的工作模式2.2.1 ARM微處理器的工作模式2.2.2 微處理器工作模式的切換2.3 ARM微處理器的工作狀態(tài)2.3.1 ARM微處理器的工作狀態(tài)2.3.2 ARM微處理器工作狀態(tài)的切換2.4 ARM微處理器的寄存器2.4.1 AIM狀態(tài)下的寄存器2.4.2 Thumb狀態(tài)下的寄存器2.5 ARM微處理器的異常2.5.1 ARM微處理器的異常種類2.5.2 進(jìn)入異常處理2.5 3退出異常處理2.5.4 異常向量2.5.5 異常的優(yōu)先級2.5.6 工程實(shí)例2.6 ARM系統(tǒng)中的存儲器2.6.1 字節(jié)、半字與字2.6.2 大端與小端方式2.6.3 對齊綜合實(shí)訓(xùn)本章 小結(jié)練習(xí)題第3章 存儲器3.1 PDA中的存儲器3.2 存儲器使用的一般規(guī)則3.2.1 常用術(shù)語3.2.2 存儲器的三級結(jié)構(gòu)3.2.3 存儲器的分類3.2.4 存儲器的性能指標(biāo)3.3 動態(tài)隨機(jī)存儲器3.3.1 DRAM3.3.2 SDRAM3.4 閃速存儲器3.4.1 NOR閃存3.4.2 NAND閃存3.5 存儲卡3.5.1 CF卡3.5.2 SD卡3.5.3 記憶棒綜合實(shí)訓(xùn)本章 小結(jié)練習(xí)題第4章 輸入輸出設(shè)備4.1 PDA中的輸入輸出設(shè)備4.2 液晶顯示器4.2.1 顯示器的分類4.2.2 液晶的工作原理4.2.3 液晶顯示器4.2.4 字符型液晶顯示器4.2.5 圖形液晶顯示器4.3 觸摸屏4.3.1 觸摸屏的分類4.3.2 四線電阻式觸摸屏4.3.3 五線電阻式觸摸屏4.3.4 電容式觸摸屏綜合實(shí)訓(xùn)本章 小結(jié)練習(xí)題第5章 通信接口5.1 PDA中的通信接口5.2 串行接口5.2.1 串行通信的相關(guān)概念5.2.2 RS.2 32C串行接口5.2.3 串行接口的相關(guān)寄存器5.3USB接口5.3.1 IJSB接口的相關(guān)概念5.3.2 USB互連5.3.3 USB主機(jī)5.3.4 USB設(shè)備5.3.5 USB的不同接口與信號線5.4 藍(lán)牙5.4.1 藍(lán)牙的相關(guān)概念5.4.2 藍(lán)牙通信的原理5.4.3 藍(lán)牙核心系統(tǒng)5.5 IEEE802.115.5.1 IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)概念5.5.2 IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)5.5.3 無線網(wǎng)卡綜合實(shí)訓(xùn)本章 小結(jié)練習(xí)題第6章 電源管理6.1 電源管理的意義和作用6.2 電源管理的方法6.2.1 嵌入式硬件系統(tǒng)的電源管理6.2.2 嵌入式操作系統(tǒng)的電源管理本章 小結(jié)練習(xí)題第二部分 嵌入式系統(tǒng)軟件第7章 ARM的指令系統(tǒng)7.1 ARM匯編語言的基本組成7.1.1 匯編程序的基本結(jié)構(gòu)7.1.2 條件執(zhí)行7.1.3 數(shù)據(jù)處理指令的尋址7.1.4 存儲器尋址7.1.5 堆棧尋址7.2 ARM指令系統(tǒng)7.2.1 分支跳轉(zhuǎn)指令7.2.2 數(shù)據(jù)處理指令7.2.3 乘法指令7.2.4 內(nèi)存數(shù)據(jù)訪問指令7.2.5 批量內(nèi)存數(shù)據(jù)訪問指令7.2.6 狀態(tài)寄存器訪問指令7.2.7 信號量操作指令7.3 Tltlumb指令系統(tǒng)7.3.1 Thumb指令的幾點(diǎn)說明7.3.2 數(shù)據(jù)處理指令7.3.3 內(nèi)存數(shù)據(jù)訪問指令7.4 偽指令7.4.1 地址定義偽指令7.4 .2數(shù)據(jù)定義偽指令7.4.3 符號定義偽指令7.4.4 匯編控制偽指令7.4.5 其他偽指令綜合實(shí)訓(xùn)本章 小結(jié)練習(xí)題第8章 嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計8.1 嵌入式操作系統(tǒng)8.1.1 嵌入式操作系統(tǒng)的產(chǎn)品8.1.2 嵌入式操作系統(tǒng)的主要構(gòu)成8.2 軟硬件系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計8.2.1 嵌入式系統(tǒng)軟硬件的劃分8.2.2 嵌入式系統(tǒng)軟硬件的協(xié)同設(shè)計8.3 嵌入式軟件系統(tǒng)設(shè)計8.3.1 嵌入式軟件的開發(fā)8.3.2 匯編語言與C／C++語言的混合編程8.3.3 ARM指令與Thumb指令的混合編程8.4 ARM異常處理程序8.4.1 復(fù)位異常處理程序8.4.2 未定義指令異常處理程序8.4.3 軟件中斷處理程序8.4.4 預(yù)取中止與數(shù)據(jù)中止異常處理程序8.4.5 IRQ和FIQ異常處理程序綜合實(shí)訓(xùn)本章 小結(jié)練習(xí)題第9章 嵌入式系統(tǒng)的啟動代碼9.1 產(chǎn)品中的啟動代碼9.2 啟動代碼9.2.1 啟動代碼簡介9.2.2 啟動代碼中常用的通信協(xié)議9.3 ARM應(yīng)用系統(tǒng)中的啟動代碼9.3.1 典型啟動代碼9.3.2 關(guān)于啟動代碼的幾個問題本章 小結(jié)練習(xí)題第10章 ARM編譯器與鏈接器10.1 ARM編譯器與鏈接器概述10.2　ARM編譯器10.2.1 ARMC／C++編譯器10.2.2 ARM編譯器的關(guān)鍵字10.2.3 語言擴(kuò)展10.2.4 C和C++程序?qū)崿F(xiàn)細(xì)節(jié)10.3　ARM中的C／C++庫10.3.1 C／C++的運(yùn)行時庫10.3.2 使用C運(yùn)行時庫生成應(yīng)用程序10.3.3 不使用C運(yùn)行時庫生成應(yīng)用程序10.3.4 裁減C運(yùn)行時庫以適應(yīng)新的運(yùn)行環(huán)境10.4　ARM鏈接器10.4.1 ARMC／C++鏈接器10.4.2 ARM的映像文件10.4.3 鏈接器對代碼的優(yōu)化10.4.4簡單的鏈接實(shí)例10.4.5 鏈接器使用的符號10.4.6 使用另一個映像文件中的符號10.4.7 鏈接器對C／C++庫的訪問10.5 分散加載10.5.1 分散加載簡介10.5.2 分散加載描述文件本章 小結(jié)練習(xí)題第三部分 嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試第11章 嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試工具11.1 嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試11.1.1 調(diào)試器和仿真器11.1.2 調(diào)試器或仿真器的選擇11.2 ARM的調(diào)試工具11.2.1 ARMulator11.2.2 ARM11.2 3ARM仿真器11.3 ARM集成開發(fā)環(huán)境及調(diào)試解決方案11.3.1.ARM集成開發(fā)環(huán)境11.3.2.ARM嵌入式系統(tǒng)調(diào)試解決方案本章 小結(jié)練習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　應(yīng)用軟件的多少取決于嵌入式操作系統(tǒng)的類型。這也是一個會直接影響產(chǎn)品性能的重要因素。如果產(chǎn)品屬于消費(fèi)類電子，則應(yīng)該優(yōu)先考慮在市場上認(rèn)可度好、應(yīng)用較廣而且應(yīng)用軟件豐富的嵌入式操作系統(tǒng)。而對于專用于工業(yè)控制或測試的嵌入式系統(tǒng)，由于沒有應(yīng)用軟件的擴(kuò)展問題，所以并不需要過多考慮這類問題。除了以上因素外，在實(shí)際應(yīng)用時還有許多其他可能需要考慮的因素，如市場因素、商業(yè)因素等。　　1.1.3 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程　　嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展與計算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展基本同步，任何在計算機(jī)領(lǐng)域出現(xiàn)的新技術(shù)都會很快進(jìn)入嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)中一些新技術(shù)的使用，也會對其他計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生影響?！　?.嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)和興起（1960-1970）　　20世紀(jì)60年代，以晶體管、磁芯存儲為基礎(chǔ)的計算機(jī)開始用于航空及軍事領(lǐng)域。在軍事領(lǐng)域中，為了滿足可靠性、體積及重量等方面的嚴(yán)格要求，為各類武器系統(tǒng)設(shè)計出了五花八門的專用嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)。　　2.嵌入式系統(tǒng)開始走向繁榮（1971——1989）　　嵌入式系統(tǒng)大發(fā)展是在微處理器問世之后。集成電路制造工藝水平越來越高，芯片制造商開始把嵌入式應(yīng)用所需要的微處理器、I／O接口、A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器集成到一個芯片中，制造出面向應(yīng)用的各種微控制器。而軟件技術(shù)的進(jìn)步使嵌入式系統(tǒng)也日臻完善?！　?.嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用走向縱深（1990一現(xiàn)在）　　進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，在分布控制、柔性制造、數(shù)字化通信和消費(fèi)類電子等巨大需求的牽引下，嵌入式系統(tǒng)的硬件、軟件技術(shù)進(jìn)一步加速發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。手機(jī)、MP4、數(shù)碼相機(jī)、DVD播放機(jī)、數(shù)字電視、路由器、交換機(jī)等都是典型的嵌入式系統(tǒng)?！　《瘢度胧较到y(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)覆蓋了不同的工業(yè)領(lǐng)域，人們的生活也越來越離不開嵌入式產(chǎn)品。

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