嵌入式系統(tǒng)原理與設計

前言

　　在當前的數字信息技術和網絡技術高速發(fā)展的后PC時代，嵌入式系統(tǒng)已經廣泛地滲透到科學研究、工程應用、軍事技術、交通、通信，以及人們日常生活中的家電、娛樂、藝術、社會文化等各個領域中，掀起了一場數字化技術革命。在未來的社會，嵌入式系統(tǒng)的應用將越來越廣泛，人們可以不接觸計算機，但不能不接觸嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)將存在于人們日常生活的各個角落：我們家里將通過一個嵌入式系統(tǒng)控制中心，管理所有家電，控制家庭和外界網絡的連接，使我們的生活更為方便；出門旅行時，飯店的門把手里面安裝有電子識別控制系統(tǒng)，利用嵌入式系統(tǒng)根據您手上的特征，判斷是否應該開門；坐車時，汽車電腦可以通過GPS來判斷當前的具體位置，利用嵌入式智能系統(tǒng)判斷應該走哪條路線更為方便；甚至如果您生病住院，醫(yī)院的設備儀器里面都可能裝有嵌入式系統(tǒng)，用來選擇和控制儀器，提高手術的成功率和方便程度?！　蟮?，PC的增長率目前已由20世紀90年代中期的年遞增率35％下降到現(xiàn)在的15％。用市場的觀點來看，PC已經從高速增長進入到平穩(wěn)發(fā)展的市場頂峰時期，單純由PC機帶領的電子產業(yè)蒸蒸日上的時代已經成為歷史，取而代之的是美國Business Week雜志所提出的“后PC時代”概念的嵌入式系統(tǒng)，且眾多專家預測嵌入式系統(tǒng)可持續(xù)繁榮發(fā)展一個世紀。據IDC預測，嵌入式系統(tǒng)的市場正在以每年30％的速度遞增，我國嵌入式系統(tǒng)市場預計每年將直接創(chuàng)造千億元的效益，所帶動的相關工業(yè)產值將超過上萬億元，已經成為電子信息產業(yè)新的經濟增長點?！　∏度胧较到y(tǒng)概念大致出現(xiàn)于20世紀70年代，發(fā)展到今天經歷了四個階段：一是單芯片的可編程控制器形式的系統(tǒng)，同時具有與檢測、伺服、智能設備相配合的功能，這些系統(tǒng)主要應用于工控系統(tǒng)中，通常不帶操作系統(tǒng)，由匯編語言實現(xiàn)直接控制；二是以嵌入式CPU為基礎，以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)，主要特點是CPU種類繁多、系統(tǒng)開銷小、效率高、操作系統(tǒng)具有一定的兼容性和擴展性、應用軟件較專業(yè)，但通用性差、用戶界面不夠友好；三是以嵌入式操作系統(tǒng)為標志的嵌入式系統(tǒng)，它可運行于各種不同類型的微處理器上，兼容性好，操作系統(tǒng)內核精小、效率高，并且具有高度的模塊化和擴展性，開發(fā)應用程序簡單，應用軟件豐富；第四階段是以Internet為標志的嵌入式系統(tǒng)，這是一個正在迅速發(fā)展的階段。目前大多數嵌入式系統(tǒng)還孤立于：Internet之外，但隨著Internet的發(fā)展以及. Internet技術與信息家電、工業(yè)控制技術等結合日益密切，嵌入式系統(tǒng)與Internet的結合將代表著嵌入式技術的真正未來。

內容概要

本書系統(tǒng)深入地介紹了嵌入式系統(tǒng)原理與設計方面的知識。從嵌入式系統(tǒng)概念、應用領域、設計開發(fā)流程和發(fā)展趨勢等基礎知識出發(fā)，以ARM處理器為例，介紹了嵌入式處理器的知識及使用；以幾種通用的嵌入式操作系統(tǒng)為例，著重介紹了嵌入式操作系統(tǒng)的基本知識；并根據在嵌入式硬件及軟件設計方面的實際經驗，圖文并茂地介紹了嵌入式應用程序設計。    本書可以作為高等學校電工電子、自動化、計算機技術應用等類工科專業(yè)本科生、研究生教材或參考書，也可以作為相關專業(yè)工程技術人員的技術參考書。

書籍目錄

第1章 嵌入式系統(tǒng)概論  1.1 嵌入式系統(tǒng)的基本概念  1.2 嵌入式處理器  1.3 嵌入式操作系統(tǒng)  1.4 嵌入式系統(tǒng)設計與開發(fā)過程  1.5 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第2章 ARM嵌入式處理器  2.1 ARM的由來  2.2 ARM處理器系列  2.3 ARM處理器體系結構  2.4 ARM處理器的應用選型  2.5 S3C4510B概述第3章 ARM指令系統(tǒng)及程序設計基礎  3.1 ARM指令集概述  3.2 ARM尋址方式  3.3 ARM指令集  3.4 Thumb指令集  3.5 ARM程序設計基礎  3.6 匯編語言與C語言混合編程第4章 嵌入式操作系統(tǒng)  4.1 操作系統(tǒng)的基本概念  4.2 uC／OS-Ⅱ  4.3 uCLinux  4.4 WindowsCE第5章 嵌入式最小系統(tǒng)設計  5.1 電源、晶振及復位電路  5.2 存儲器接口  5.3 中斷接口  5.4 JTAG接口第6章 人機交互接口設計  6.1 鍵盤輸入接口  6.2 LCD顯示接口  6.3 觸摸屏交互接口第7章 通信接口設計  7.1 串行接口  7.2 12C接口  7.3 以太網接口  7.4 USB接口第8章 輸入輸出接口設計第9章 嵌入式以太網智能測控系列實例參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義　　如果說PC機的出現(xiàn)構建了信息產業(yè)的框架，推動了整個信息產業(yè)和人類文明的發(fā)展和前進，那么嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展將會更加完善這個框架，并成為信息產業(yè)發(fā)展的加速器。我國擁有世界上最大的電子產品消費市場，手機、彩電、VCD、家用電器等的擁有量都居世界第一。隨著經濟水平的提高和消費結構的改變，人們對電子產品的要求越來越高，如產品的靈活性、可控性、耐用性、高性價比等，這些都可以通過合理、有效的嵌入式系統(tǒng)設計和優(yōu)化來實現(xiàn)。另外，現(xiàn)代化的醫(yī)療、測控儀器和機電產品對系統(tǒng)的可靠性、實時性要求較高，更需要有專用的嵌入式系統(tǒng)的支持，這些需求都極大地刺激了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展和產業(yè)化的進程?！　∷^嵌入式系統(tǒng)（Embedded System），實際上是“嵌入式計算機系統(tǒng)”的簡稱，它是相對于通用計算機系統(tǒng)而言的。在有些系統(tǒng)里也有計算機，但是計算機只是作為某個專用系統(tǒng)中的一個部件而存在的。像這樣“嵌入”到更大、專用的系統(tǒng)中的計算機系統(tǒng)，稱為“嵌入式計算機”、“嵌入式計算機系統(tǒng)”或“嵌入式系統(tǒng)”?！　≡谌粘Ｉ钪?，早已存在許多嵌入式系統(tǒng)的應用，如天天必用的移動電話、戴在手腕上的電子表、烹調用的微波爐、辦公室里的打印機、汽車里的供油噴射控制系統(tǒng)、防鎖死剎車系統(tǒng)（ABS），以及現(xiàn)在流行的個人數字助理（1）DA）、數碼相機、數碼攝像機等，它們內部都有一個中央處理器（CPU）?？梢哉f嵌入式系統(tǒng)無處不在，從家庭的洗衣機、電冰箱、小汽車，到辦公室里的遠程會議系統(tǒng)等，都屬于可以使用嵌入式技術進行開發(fā)和改造的產品。嵌入式系統(tǒng)本身是一個相對模糊的定義。目前比較流行的嵌入式系統(tǒng)定義有三種?！　。?）IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義：嵌入式系統(tǒng)是用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設備的裝置（原文為Devices used to control，monitor，0r assist the operation 0f equipment，machinery or plants）。

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