單片機及嵌入式系統(tǒng)

前言

進入21世紀，社會信息化不斷向縱深發(fā)展，各行各業(yè)的信息化進程不斷加速。我國的高等教育也進入了一個新的歷史發(fā)展時期，尤其是高校的計算機基礎教育，正在步入更加科學。更加合理。更加符合21世紀高校人才培養(yǎng)目標的新階段。為了進一步推動高校計算機基礎教育的發(fā)展，教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會近期發(fā)布了

內容概要

　　《單片機及嵌入式系統(tǒng)》以國內應用最廣的MCS-51單片機為基礎，介紹嵌入式計算機系統(tǒng)的結構及傳統(tǒng)設計方法?！秵纹瑱C及嵌入式系統(tǒng)》中著重講述在進行嵌入式系統(tǒng)設計時的基本概念和基本方法，同時還專門介紹基于SOC的嵌入式系統(tǒng)及如何設計SOC，并以此為基礎構成嵌入式系統(tǒng)?！秵纹瑱C及嵌入式系統(tǒng)》側重于對學生的工程思維能力的培養(yǎng)。通過《單片機及嵌入式系統(tǒng)》的學習，學生可以掌握設計一個小型嵌入式計算機系統(tǒng)的方法?！　　秵纹瑱C及嵌入式系統(tǒng)》可作為高校理工科專業(yè)的教學用書，也可供一般工程技術人員參考。

書籍目錄

第1章嵌入式計算機系統(tǒng)設計概述1.1概述1.1.1嵌入式計算機系統(tǒng)的定義1.1.2嵌入式計算機系統(tǒng)的構成1.2嵌入式計算機系統(tǒng)的設計要求和設計步驟1.2.1系統(tǒng)設計的基本要求1.2.2系統(tǒng)設計的步驟1.2.3嵌入式系統(tǒng)的硬軟件協(xié)同設計1.2.4系統(tǒng)設計中應注意的問題習題第2章MCS-51單片機的基本結構2.1MCS-51單片機的構成2.1.IMCS-51單片機家族2.1.2MCS-51單片機的內部結構2.1.3MCS-51單片機外部引線2.2MCS-51單片機的內部結構2.2.1MCS-51的CPU2.2.2MCS-51單片機的存儲器組織2.2.3MCS-51的輸入輸出接口2.3MCS-51單片機的時序2.3.1MCS-51的三種周期2.3.2指令執(zhí)行時序2.4MCS-51單片機的相關問題2.4.1復位2.4.2時鐘電路2.4.3編程和校驗2.5MCS-51指令系統(tǒng)及匯編語言程序設計2.5.1MCS-51的指令編碼2.5.2指令系統(tǒng)中用到的符號2.5.3指令尋址方式2.5.4MCS-51的指令系統(tǒng)2.5.5匯編語言程序設計2.5.6匯編語言程序的開發(fā)過程2.6MCS-51的總線擴展2.6.1MCS-51單片機構成的最小系績2.6.2MCS-51的總線擴展2.7MCS-51的外部存儲器2.7.1存儲器的分類2.7.2存儲器的主要性能指標2.7.3RAM的連接使用2.7.4只讀存儲器2.8輸入輸出技術2.8.1外設接口的編址方式2.8.2外設接口的基本模型2.8.3程序控制輸入輸出2.8.4查詢方式2.8.5中斷方式2.8.6中斷控制器82592.9MCS-51定時器／計數(shù)器2.9.1工作方式2.9.2定時器／計數(shù)器的控制寄存器2.9.3定時器／計數(shù)器的應用2.10MCS-51的串行接口2.10.1概述2.10.2MCS-51單片機串行口的控制寄存器2.10.3串行口的工作方式2.10.4串行口的應用習題第3章嵌入式系統(tǒng)總線及接口技術3.1總線概述3.1.1總線概述3.1.2內總線3.1.3外總線3.2總線驅動與控制3.2.1總線競爭與負載計算3.2.2總線驅動與控制的實現(xiàn)3.3MCS-51的總線擴展3.3.1概述3.3.2擴展總線的形成3.4擴展總線上的典型外設接口3.4.1可編程并行接口82553.4.2鍵盤接口3.4.3打印機接口3.4.4顯示器接口3.4.5光電隔離輸入輸出接口3.4.6數(shù)／模(D／A)變換器接口3.4.7模／數(shù)變換器接口3.4.8電機接口習題第4章嵌入式計算機系統(tǒng)軟件4.1嵌入式系統(tǒng)軟件概述4.1.1最小系統(tǒng)4.1.2駐留監(jiān)控程序4.2嵌入式系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)內核開發(fā)4.2.1嵌入式操作系統(tǒng)的特點4.2.2實時內核所涉及的概念..4.2.3實時內核的開發(fā)4.2.4嵌入式操作系統(tǒng)的移植4.3用戶程序的開發(fā)4.3.1用戶程序的基本要求4.3.2用戶程序的開發(fā)過程4.3.3高級語言與匯編語言混合編程習題第5章嵌入式系統(tǒng)的可靠性設計5.1概述5.1.1可靠性的基本指標5.1.2故障因素5.2故障檢測技術5.2.1嵌入式系統(tǒng)的脫機自檢5.2.2嵌入式系統(tǒng)的在線故障檢測5.3硬件可靠性設計5.3.1硬件故障5.3.2影響硬件可靠性的因素5.3.3硬件可靠性措施5.4軟件可靠性設計5.4.1軟件故障的特點5.4.2軟件可靠性指標5.4.3軟件錯誤的來源5.4.4軟件可靠性模型5.4.5提高軟件可靠性的方法5.5系統(tǒng)的抗干擾設計5.5.1抗干擾的三要素5.5.2干擾的來源及耦合方式5.5.3系統(tǒng)的抗干擾措施5.6總線的有關問題5.6.1總線上的交叉串擾5.6.2總線的延時5.6.3總線上的反射與終端網(wǎng)絡5.7可靠性的總體設計5.7.1設計過程5.7.2可靠性的分配方法習題第6章基于SOC的嵌入式系統(tǒng)6.1概述6.1.1PXA27X一般介紹6.1.2IntelXScale結構6.2ARM處理器6.2.1ARM處理器系列6.2.2ARM處理器工作模式及寄存器6.2.3ARM指令系統(tǒng)6.2.4ARM的異常中斷處理6.3IntelPXA27X介紹6.3.1PXA27X的結構6.3.2PXA27X的內部存儲器6.3.3PXA27X的外部存儲器控制器6.3.4PXA27X的中斷控制器6.3.5PXA27X的鍵盤接口6.3.6PXA27X的通用輸入輸出接口GPIO6.4PXA27X的開發(fā)與應用6.4.1PXA27X開發(fā)平臺6.4.2PXA27X的應用習題第7章基于專用芯片的嵌入式系統(tǒng)7.1概述7.1.1數(shù)字系統(tǒng)設計的發(fā)展7.1.2IP核7.1.3數(shù)字系統(tǒng)的設計方法7.2設計語言與工具7.2.1EDA工具軟件分類7.2.2硬件描述語言HDL7.2.3SystemC7.2.4QuartusII7.3基于VHDL的CPU設計7.3.1單元電路的設計7.3.2CPU設計概要7.4SOC設計7.4.1概述7.4.2SOC片內總線7.4.3IP核設計與復用7.4.4SOC設計舉例7.5基于可配置處理器的SOC設計7.5.1問題的由來7.5.2TensilicaXtensa可配置處理器習題參考文獻

章節(jié)摘錄

1.2.2系統(tǒng)設計的步驟當前嵌入式計算機系統(tǒng)設計通常有兩種方式：傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設計和基于SOC的系統(tǒng)設計。傳統(tǒng)的系統(tǒng)設計方法包括元器件級上的系統(tǒng)設計和系統(tǒng)集成。下面首先介紹元器件級上的系統(tǒng)設計方法。由于嵌入式系統(tǒng)是具有上述諸原則（特點）的專用系統(tǒng)，經(jīng)常在體積、重量等諸多方面有特殊的要求，因此，元器件級上的系統(tǒng)設計用得更多一些；然后，再說明系統(tǒng)集成的設計方法。有關基于s（）C的系統(tǒng)設計將留在最后兩章再作說明。1.元器件級上的系統(tǒng)設計步驟顧名思義，元器件級上的系統(tǒng)設計就是從選擇最基本的元器件開始進行整個嵌入式系統(tǒng)的設計。由于嵌入式系統(tǒng)是目標非常明確的專用系統(tǒng)，其設計過程多采用自上而下的瀑布法，設計的步驟大致如下：1）評估用戶的需求采用計算機的必要性用戶的需求采用計算機的必要性從兩個側面來考慮：其一是經(jīng)濟效益。就是說仔細分析，當用戶采用了這樣的嵌入式計算機系統(tǒng)后，提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量、質量、降低了成本和能耗等，這一些情況最終可以折算出使用了計算機后一年可獲取多少經(jīng)濟效益。若三年的經(jīng)濟效益可以收回研制開發(fā)計算機系統(tǒng)的成本，則采用就是必要的、值得的。其二是社會效益。就是說在有些情況下采用計算機沒有明顯的經(jīng)濟效益，但是有很好的社會效益，則那里采用計算機也是必要的。例如，有的地方環(huán)境十分惡劣（如高溫、高濕、腐蝕、粉塵、污染和危險等），不適合人在那里工作，則可采用計算機去代替人的工作。在軍事上，采用了計算機提高了精度、提高了反應速度、增強了戰(zhàn)斗力。這一切也可說明采用計算機是必要的。就以往所遇到的情況來說，還沒有遇到不必要的情況。尤其是現(xiàn)在的單片機、DSP等構成嵌入式計算機系統(tǒng)的核心部件，價格愈來愈便宜且功能愈來愈強，今后的應用將更加廣泛。2）用戶需求調查與分析當確定要為用戶設計開發(fā)嵌入式計算機系統(tǒng)后，接下來重要的一步就是對用戶的需求進行認真仔細的調查和分析。這一步極為重要，因為此后系統(tǒng)設計的所有工作都是以用戶的需求為依據(jù)的。用戶的需求沒有做到，則設計一定是失敗的；用戶沒有要求的設計中做了，有可能是錦上添花，也可能是畫蛇添足。因此，最重要的在于滿足用戶的需求，包括功能上和性能上的要求。性能要求中，一定會有實時性、可靠性方面的具體要求。

編輯推薦

《大學計算機基礎教育規(guī)劃教材》根據(jù)教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會編制的《關于進一步加強高等學校計算機基礎教學的意見暨計算機基礎課程教學基本要求》中的最新課程體系和教學基本要求組織編寫。“1+X”即“大學計算機基礎”+若干必修／選修課程?！洞髮W計算機基礎教育規(guī)劃教材》主編：馮博琴，2006-201 0年教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會副主任委員，首屆國家級教學名師。

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