嵌入式系統(tǒng)與應用

內(nèi)容概要

　　《高等學校計算機類課程應用型人才培養(yǎng)規(guī)劃教材：嵌入式系統(tǒng)與應用》以當前主流嵌入式系統(tǒng)技術(shù)為背景，以嵌入式系統(tǒng)原理為基礎(chǔ)，以嵌入式系統(tǒng)開發(fā)體系為構(gòu)架，針對嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的最新發(fā)展趨勢與嵌入式應用型人才知識結(jié)構(gòu)的需求，結(jié)合編者多年的教學和科研經(jīng)驗，系統(tǒng)全面地介紹了嵌入式系統(tǒng)的基本概念、軟硬件的基本體系結(jié)構(gòu)、軟硬件設(shè)計方法、相關(guān)開發(fā)工具及應用，同時配有相應的實驗指導以方便讀者開發(fā)實踐。通過對《高等學校計算機類課程應用型人才培養(yǎng)規(guī)劃教材：嵌入式系統(tǒng)與應用》的學習，不但可以使讀者掌握使用工具開發(fā)嵌入式軟硬件的方法，具備較為實用的技能，而且可以幫助讀者從總體的角度系統(tǒng)掌握嵌入式系統(tǒng)基本知識，選擇適當?shù)募夹g(shù)與方法，全面規(guī)劃和設(shè)計嵌入式系統(tǒng)?！陡叩葘W校計算機類課程應用型人才培養(yǎng)規(guī)劃教材：嵌入式系統(tǒng)與應用》可作為高等學校計算機及相關(guān)專業(yè)的“嵌入式系統(tǒng)與應用”課程教材，同時也可作為從事嵌入式產(chǎn)品開發(fā)的工程技術(shù)人員的自學與參考用書。

書籍目錄

第1章 嵌入式系統(tǒng)概述 1.1 嵌入式系統(tǒng)的概念 1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程 1.1.2 嵌入式系統(tǒng)的定義 1.1.3 嵌入式系統(tǒng)的主要特征 1.1.4 嵌入式系統(tǒng)與PC的區(qū)別 1.2嵌入式系統(tǒng)的組成 1.2.1嵌入式硬件組成 1.2.2嵌入式軟件組成 1.3嵌入式系統(tǒng)的類型 1.3.1縮減PC系統(tǒng) 1.3.2 高端嵌入式系統(tǒng) 1.3.3單片機系統(tǒng) 1.4嵌入式系統(tǒng)的應用領(lǐng)域與發(fā)展趨勢 1.4.1 嵌入式系統(tǒng)的應用領(lǐng)域 1.4.2嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 本章小結(jié) 習題 第2章 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)模式與方法 2.1 嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)知識 2.1.1 存儲器管理單元 2.1.2板級支持包 2.1.3 Boot loader與OSLoader 2.1.4 ICE與ICD 2.1.5 編譯器與交叉編譯器 2.1.6 JTAG 2.1.7 模擬器與仿真器 2.2嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)模式 2.2.1 面向硬件的開發(fā)模式 2.2.2 面向操作系統(tǒng)的開發(fā)模式 2.3嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計方法 2.3.1 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法 2.3.2嵌入式系統(tǒng)編程 2.3.3嵌入式系統(tǒng)測試 2.3.4 嵌入式軟件的復用 2.3.5嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境 本章小結(jié) 習題 第3章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu) 3.1 ARM概述 3.2 ARM的版本 3.3 ARM微處理器系列 3.4 ARM微處理器結(jié)構(gòu) 3.4.1 ARM微處理器的工作狀態(tài) 3.4.2 ARM微處理器的工作模式 3.4.3 ARM微處理器的寄存器組織 3.4.4 ARM微處理器的存儲器格式 3.4.5 ARM微處理器的異常中斷 3.5基于ARM9的S3C2410AX微處理器 本章小結(jié) 習題 第4章ARM指令系統(tǒng) 4.1 ARM指令概述 4.1.1 ARM指令的分類 4.1.2 ARM指令的條件域 4.2 ARM微處理器的尋址方式 4.2.1立即數(shù)尋址 4.2.2 寄存器尋址 4.2.3 寄存器移位尋址 4.2.4 寄存器間接尋址 4.2.5 寄存器基址尋址 4.2.6 多寄存器尋址 4.2.7相對尋址 4.2.8堆棧尋址 4.2.9塊拷貝尋址 4.3 ARM指令集 4.3.1 ARM指令的基本格式 4.3.2 ARM指令集的內(nèi)容 4.4 Thumb指令集 4.4.1 Thumb指令集的內(nèi)容 4.4.2 Thumb指令集與ARM指令集的區(qū)別 本章小結(jié) 習題 第5章 ARM應用軟件開發(fā)環(huán)境 5.1 RealView MDK集成開發(fā)環(huán)境 5.1.1 安裝與啟動 5.1.2 工程項目的管理 5.1.3 工程項目的配置 5.1.4編譯 5.1.5仿真調(diào)試 5.2匯編語言編程 5.2.1 匯編語言程序中常用的符號 5.2.2 匯編語言程序中的表達式和運算符 5.2.3 ARM匯編器所支持的偽指令 5.2.4 匯編語言的程序結(jié)構(gòu) 5.3嵌入式C語言編程 5.4匯編語言與C／C++的混合編程 5.4.1 在C／C++代碼中嵌入?yún)R編指令 5.4.2 在匯編程序和C／C++程序之間進行變量的互訪 5.4.3 匯編程序、C／C++程序間的相互調(diào)用 5.5 RealView MDK環(huán)境下ARM程序開發(fā)舉例 本章小結(jié) 習題 第6章 應用接口設(shè)計 6.1 嵌入式微處理器系統(tǒng)核心的硬件設(shè)計 6.1.1 芯片選擇 6.1.2 時鐘與電源管理 6.1.3中斷系統(tǒng) 6.2存儲器接口 6.2.1S3C2410A的存儲器組織 6.2.2 S 3C241 0A的SDRAM存儲器接口 6.2.3 S 3C241 0A的Nand Flash存儲器接口 6.2.4S3C241 0A的Nor Flash存儲器接口 6.3 通用I／O接口 6.3.1 S 3C241 0A的通用I／O接口 6.3.2 通用I／O接口相關(guān)的寄存器 6.3.3 通用I／O接口設(shè)計 6.3.4 通用I／O接口驅(qū)動程序 6.3.5 通用I／O接口的應用實例 6.4鍵盤接口 6.4.1 矩陣式鍵盤接口 6.4.2 標準的計算機通用鍵盤接口 6.5顯示器接口 6.5.1 LED數(shù)碼管顯示接口 6.5.2 LCD顯示接口 6.6觸摸屏接口 6.6.1 觸摸屏的工作原理 6.6.2 觸摸屏的接口模式 6.6.3 觸摸屏相關(guān)的寄存器 6.6.4觸摸屏的接口設(shè)計 6.6.5 觸摸屏的驅(qū)動程序設(shè)計 6.6.6觸摸屏接口實例 6.7 A／D接口 6.7.1 A／D轉(zhuǎn)換的基本原理 6.7.2S3C241 0A的A／D轉(zhuǎn)換控制器 6.7.3 A／D接口電路 6.7.4 A／D轉(zhuǎn)換的程序設(shè)計 6.8 IIS音頻接口 6.8.1 IIS總線格式 6.8.2S3C241 0A內(nèi)置的IIS控制器 6.8.3 IIA控制相關(guān)的寄存器 6.8.4 IIS接口電路 6.8.5 IIS的接口程序設(shè)計 本章小結(jié) 習題 第7章通信接口設(shè)計 7.1 UART接口 7.1.1 UART通信數(shù)據(jù)格式 7.1.2 S 3C241 0A的UART接口 7.1.3 UART相關(guān)的寄存器 7.1.4 UART接口設(shè)計 7.1.5 UART接口驅(qū)動程序 7.2 IIC接口 7.2.1 IIC通信數(shù)據(jù)格式 7.2.2 S 3C241 0A的IIC接口 7.2.3 IIC相關(guān)的寄存器 7.2.4 IIC接口設(shè)計 7.2.5 IIC接口驅(qū)動程序 7.3 SPI接口 7.3.1 SPI接口 7.3.2 S 3C2410h的SPI控制器 7.3.3 SPI相關(guān)的寄存器 7.3.4 SPI接口的初始化程序 …… 第8章 基于嵌入式Linux的應用開發(fā) 第9章 嵌入式應用系統(tǒng)的開發(fā)實例 附錄A S3C241 0A方框圖 附錄B S3C2410A引腳圖 附錄C S3C2410A引腳功能 附錄D S3C2410A的IO引腳功能 附錄E S3C2410A專用寄存器 附錄F S3C2410A啟動代碼的配置 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   5.外圍應用接口 在進行嵌入式產(chǎn)品設(shè)計時，往往需要根據(jù)需求外擴許多應用接口，如USB、IIC、SPI、GPIO、IIS、UART等，這就需要處理器能提供方便的應用接口擴展支持。許多ARM芯片內(nèi)置有USB控制器，有些芯片甚至同時有USB Host和USB Slave控制器。在某些芯片供應商提供的說明書中，往往聲明的是最大可能的GPIO數(shù)量，但是有許多引腳是和地址線、數(shù)據(jù)線、串口線等引腳復用的，因此在系統(tǒng)設(shè)計時需要計算實際可以使用的GPIO數(shù)量。在某些需求要設(shè)計音頻應用的產(chǎn)品中，處理器提供IIS總線接口是必需的。有些ARM芯片內(nèi)置LCD控制器，有的甚至內(nèi)置64K彩色TFT LCD控制器。在設(shè)計PDA和手持式顯示記錄設(shè)備時，選用內(nèi)置LCD控制器的ARM芯片，如S3C2410較為適宜。有些ARM芯片內(nèi)部集成有DMA（Direct MemoryAccess）控制器，可以和硬盤等外部設(shè)備高速交換數(shù)據(jù)，同時減少數(shù)據(jù)交換時對CPU資源的占用。有些ARM芯片內(nèi)置2～8通道8～12位通用ADC，可以用于電池檢測、觸摸屏和溫度監(jiān)測等。有些ARM芯片有2～8路PWM輸出，可以用于電機控制或語音輸出等場合。 6.擴展總線 大部分ARM芯片具有外部SDRAM和SRAM擴展接口，不同的ARM芯片可以擴展的芯片數(shù)量，即片選線數(shù)量不同，外部數(shù)據(jù)總線有8位、16位或32位。某些用做特殊用途的ARM芯片，如德國Micronas的PUC3030A沒有外部擴展功能。 7.電源管理 許多嵌入式產(chǎn)品需要使用電池供電，同時需要在無人值守的環(huán)境下進行長時間工作，因此處理器的功耗是處理器選擇的一個重要性能指標。ARM芯片的耗電量與工作頻率成正比，系統(tǒng)的功耗可以通過電源模式的變化來獲得最好的控制，因此嵌入式處理器能提供多種電源管理模式是非常重要的。例如S3C2410A，可提供正常、低速、空閑及掉電4種電源管理模式，可以通過這4種模式的轉(zhuǎn)換使電源功耗達到最優(yōu)。 8.芯片的封裝方式 ARM芯片現(xiàn)在主要的封裝有QFP、TQFP、PQFP、LQFP、BGA、LBGA等形式，BGA封裝具有芯片面積小的特點，可以減小PCB的面積，但是需要專用的焊接設(shè)備，無法手工焊接。另外，一般BGA封裝的ARM芯片無法用雙面板完成PCB布線，需要多層PCB布線。 9.內(nèi)部存儲器容量 有些ARM芯片有內(nèi)置存儲器，大小不等，在不需要大容量存儲器時，可以考慮選用帶有內(nèi)置存儲器的芯片。 除了上述技術(shù)指標外，選擇嵌入式處理器時，還需要了解該芯片在市場上供貨是否正常，能否方便地購買到該芯片的開發(fā)工具（如評估板、IDE等），相關(guān)的開發(fā)資料是否容易獲得，能否得到芯片供應商或者工具提供商的技術(shù)支持及成本等因素。 6.1.2時鐘與電源管理 時鐘與電源是整個嵌入式產(chǎn)品硬件系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)。計算機電路均為時序電路，都必須有一個時鐘信號才能正常工作；電源系統(tǒng)為整個產(chǎn)品提供能量，如果電源系統(tǒng)處理得好，整個系統(tǒng)的故障會減少很多。

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