ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與開發(fā)實(shí)例

前言

　　隨著Internet的普及，我們已進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，進(jìn)入了后PC時(shí)代。不僅用PC能上網(wǎng)，而且用各種各樣的嵌入式設(shè)備都可以上網(wǎng)。后PC時(shí)代出現(xiàn)了信息電器，如掌上電腦、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、可視電話、移動(dòng)電話、TV機(jī)頂盒、電視會(huì)議機(jī)和數(shù)碼相機(jī)等嵌入式設(shè)備。能上網(wǎng)的嵌入式設(shè)備需要加上TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。由于8/16位單片機(jī)的速度不夠快及內(nèi)存不夠大，較難滿足嵌入式設(shè)備的上網(wǎng)要求，因此ATMEL公司推出高端嵌入式系統(tǒng)用的32位微控制器AT91系列。AT91系列微控制器是繼ATMEL公司成功推出AT89系列Flash單片機(jī)和AT90系列AVR單片機(jī)后的又一通用微控制器系列，即32位單片機(jī)?！　TMEL公司是率先在32位微控制器中使用ARM內(nèi)核的公司。它的AT91系列產(chǎn)品繼承了AT89和AT90系列的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，片內(nèi)具有我們熟悉的Flash存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、并行口、串行口和中斷控制器等。ATMEL公司還提供AT91集成函數(shù)庫，用C語言和匯編語言設(shè)計(jì)并提供源代碼，非常便于芯片的編程。本書力求使讀者對(duì)AT91系列微控制器有一全面的了解，內(nèi)容選材盡量豐富、完整，并介紹其開發(fā)工具和開發(fā)平臺(tái)。

內(nèi)容概要

本書主要介紹了如何在ARM開發(fā)板上進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。    全書層次由淺入深、循序漸進(jìn)，詳細(xì)介紹了AT91系列微控制器的體系結(jié)構(gòu)、ARM內(nèi)核的指令集、匯編程序編寫、軟件編程的開發(fā)平臺(tái)、操作系統(tǒng)移植等內(nèi)容，同時(shí)介紹了控制器的片內(nèi)資源，給出了具體的實(shí)用程序和設(shè)計(jì)實(shí)例。本書不僅有詳細(xì)的理論基礎(chǔ)知識(shí)介紹，還有大量的開發(fā)案例以供參考，學(xué)習(xí)性和實(shí)用性強(qiáng)。    本書適合從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的廣大科技人員閱讀，也可作為大專院校電子控制專業(yè)及其他相關(guān)專業(yè)的教材或參考資料。

書籍目錄

第1章 ARM概述  1.1 ARM技術(shù)的發(fā)展  1.2 ARM微處理器概述    1.2.1 RISC體系結(jié)構(gòu)    1.2.2 ARM微處理器的寄存器結(jié)構(gòu)    1.2.3 ARM微處理器的指令結(jié)構(gòu)  1.3 ARM微處理器系列    1.3.1 ARM7微處理器系列    1.3.2 ARM9微處理器系列    1.3.3 ARM9E微處理器系列    1.3.4 ARMl0E微處理器系列    1.3.5 SecurCore微處理器系列    1.3.6 StrongARM微處理器    1.3.7 Xscale微處理器  1.4 ARM微處理器的應(yīng)用選型  1.5 本章小結(jié)第2章 ARM920T編程模型  2.1  ARM920T內(nèi)核    2.1.1 CPU核簡(jiǎn)介    2.1.2 流水線結(jié)構(gòu)  2.2 ARM微處理器的工作狀態(tài)  2.3 處理器工作模式  2.4 寄存器組織    2.4.1 通用寄存器    2.4.2 程序狀態(tài)寄存器    2.4.3 Thumb狀態(tài)下的寄存器組織  2.5 異常（EXCEPTIONS）    2.5.1 ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的異常類型    2.5.2 對(duì)異常的響應(yīng)    2.5.3 從異常返回    2.5.4 外中斷IRQ異常舉例  2.6 ARM存儲(chǔ)器接口  2.7 ARM體系結(jié)構(gòu)的緩存（CACHE）    2.7.1  Cache的結(jié)構(gòu)    2.7.2 Cache的工作原理  2.8 ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器管理單元（MMU）  2.9 CPI5協(xié)處理器    2.9.1 寄存器R0和R1    2.9.2 轉(zhuǎn)換表基地址寄存器    2.9.3 域訪問控制寄存器    2.9.4 故障狀態(tài)寄存器    2.9.5 故障地址寄存器    2.9.6 Cache操作寄存器    2.9.7 TLB工作寄存器  2.10 本章小結(jié)第3章 ARM指令集和匯編程序設(shè)計(jì)  3.1 ARM指令的尋址方式    3.1.1 立即尋址    3.1.2 寄存器尋址    3.1.3 寄存器偏移尋址    3.1.4 寄存器間接尋址    3.1.5 基址變址尋址    3.1.6 相對(duì)尋址    3.1.7 多寄存器尋址    3.1.8 堆棧尋址    3.1.9 塊復(fù)制尋址  3.2 ARM指令集概述    3.2.1 ARM指令的格式    3.2.2 ARM指令的分類    3.2.3 ARM指令的條件域  3.3 ARM指令集    3.3.1 跳轉(zhuǎn)指令    3.3.2 數(shù)據(jù)處理指令    3.3.3 乘法指令與乘加指令    3.3.4 程序狀態(tài)寄存器訪問指令    3.3.5 存儲(chǔ)器訪問指令    3.3.6 數(shù)據(jù)交換指令    3.3.7 移位指令    3.3.8 異常產(chǎn)生指令    3.3.9 協(xié)處理器指令    3.4 THUMB指令介紹    3.5 ARM匯編語言的偽指令與偽操作  ……第4章 基于ARM9的BOOT LOADER分析第5章 AT91系列微控制器的片內(nèi)資源第6章 電源管理控制器第7章 外部總線接口（EBI）第8章 中斷控制器第9章 并行口和串行口第10章 定時(shí)器第11章 ATMEL系列ARM開發(fā)實(shí)尩第12章 ARM開發(fā)及調(diào)試第13章 AT91微控制器開發(fā)平臺(tái)附錄A 映像文件的組成和執(zhí)行機(jī)理附錄B X-Modem協(xié)議附錄C AT91庫函數(shù)說明

章節(jié)摘錄

　　1.2.2 ARM微處理器的寄存器結(jié)構(gòu)　　ARM處理器只有37個(gè)寄存器，被分為若干組(BANK)，這些寄存器包括：　　31個(gè)通用寄存器，也包括計(jì)數(shù)器（PC指針），均為32種?！　?個(gè)狀態(tài)寄存器，用以標(biāo)識(shí)CPU的工作狀態(tài)及程序的運(yùn)行狀態(tài)，均為32位?！　⊥瑫r(shí)ARM處理器有7種不同的處理器模式，在每一種處理器模式下均有一組相應(yīng)的寄存器與之對(duì)應(yīng)，即在任意一種處理器模式下，可訪問的寄存器包括15個(gè)通用寄存器(R0～R14)、 一至兩個(gè)狀態(tài)寄存器(CPSR、SPSR)和程序計(jì)數(shù)器(RI5)。在所有的寄存器中，有些是在7種處理器模式下共用的同一個(gè)物理寄存器，而有些則在不同的處理器模式下有不同的物理寄存器。　　關(guān)于ARM處理器的寄存器結(jié)構(gòu)，這里只是簡(jiǎn)要介紹，在后面的相關(guān)章節(jié)中將會(huì)詳細(xì)描述?！　?.2.3 ARM礅處理器的指令結(jié)構(gòu)　　ARM微處理器在一種體系結(jié)構(gòu)中支持兩種指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令為32位的長度，Thumb指令為16位的長度。當(dāng)時(shí)諾基亞認(rèn)為32位CPU要求的存儲(chǔ)ARM指令代碼量太大，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面不能忍受。ARM公司根據(jù)這個(gè)需求開發(fā)了　　Thumb技術(shù)：32位的CPU內(nèi)核配合16 位的指令集技術(shù)。Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，但與等價(jià)的ARM代碼相比，可節(jié)省30％～40％的存儲(chǔ)空間，同時(shí)具備32位代碼的優(yōu)點(diǎn)?！　humb指令與ARM指令的時(shí)間效率和空間效率關(guān)系為：　　Thumb指令代碼占用的存儲(chǔ)空間約為ARM代碼的60%～70%?！　humb指令代碼所用的指令數(shù)比ARM指令集中的代碼量多30%～40%?！　∈褂?2位的存儲(chǔ)器時(shí)，ARM指令執(zhí)行速度比Thumb指令執(zhí)行速度快人約40%?！　∷?6位的存儲(chǔ)器時(shí)，Thumb指令執(zhí)行速度比ARM指令執(zhí)行速度快大約45%?！　〈鎯?chǔ)器使用Thumb指令集比使用ARM指令集的功耗大約低30％。

編輯推薦

　　力求使讀者對(duì)AT91系列微控制器有一全面的了解，內(nèi)容選材盡量豐富、完整，并介紹其開發(fā)工具和開發(fā)平臺(tái)。

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