基于ARM嵌入式μCLinux系統(tǒng)原理及應(yīng)用

前言

隨著半導(dǎo)體技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展以及數(shù)字化產(chǎn)品的普及，Internet得到了廣泛深入的應(yīng)用。目前，嵌入式系統(tǒng)被應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)、手持通信設(shè)備、國防軍事以及自動(dòng)化控制等領(lǐng)域中。面對(duì)巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，嵌入式系統(tǒng)異軍突起，作為信息時(shí)代的產(chǎn)業(yè)技術(shù)，肩負(fù)重大的歷史使命，成為當(dāng)今信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)涉及多門知識(shí)的研究領(lǐng)域，包括操作系統(tǒng)（Linux)、微型計(jì)算機(jī)原理（ARM處理器）、C/匯編語言程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及各種應(yīng)用領(lǐng)域。目前，國內(nèi)外同類教材主要從嵌入式系統(tǒng)理論、Linux（或其他）操作系統(tǒng)、Linux環(huán)境的C編程、各種處理器結(jié)構(gòu)和原理等方面分別進(jìn)行描述，主要側(cè)重于技術(shù)開發(fā)，對(duì)原理、背景知識(shí)介紹較少，多數(shù)沒有和教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置配套，沒有習(xí)題，不利于自學(xué)、預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，不能充分滿足教學(xué)和系統(tǒng)學(xué)習(xí)的需要。本書以當(dāng)前最廉價(jià)、接口最豐富、采用占有率最高（80%以上）的ARM處理器芯片為基礎(chǔ)，將嵌入式系統(tǒng)理論和當(dāng)前最流行、最適于嵌入式應(yīng)用的Linux操作系統(tǒng)整合到一起，在闡述理論知識(shí)的同時(shí)，給出了簡(jiǎn)單明了的實(shí)驗(yàn)程序和綜合實(shí)例。本書主要從嵌入式理論和應(yīng)用實(shí)踐的角度展現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的基本理論、主要內(nèi)容和實(shí)際開發(fā)應(yīng)用方法，特別注重理論和實(shí)踐相結(jié)合，既具有面向教學(xué)，又具有面向開發(fā)與應(yīng)用的特點(diǎn)?？晒┣度胧綈酆谜?、從業(yè)者和高等學(xué)校師生專業(yè)進(jìn)修和教學(xué)參考之用。另外，本書特別對(duì)GCC使用方法、ARM體系結(jié)構(gòu)和接口結(jié)構(gòu)原理、接口電路設(shè)計(jì)及編程進(jìn)行了詳細(xì)講解。本書編寫過程中，特別增加了低功耗管理和存儲(chǔ)時(shí)序的內(nèi)容，以及各個(gè)接口的介紹更加詳細(xì)，接口驅(qū)動(dòng)程序更加豐富，程序注釋齊全、通俗易懂，內(nèi)容安排也更為合理。本書通過對(duì)一些相關(guān)芯片工作原理的介紹，增加了本書的可讀性。例如在對(duì)IIS總線接口的介紹時(shí)，添加了對(duì)音頻編解碼芯片1341的工作原理的介紹，使讀者更容易理解錄音和播放工作過程。

內(nèi)容概要

本書不但著重介紹了目前流行的ARM微處理器及應(yīng)用較為廣泛的μCLinux嵌入式操作系統(tǒng)，而且結(jié)合作者多年的研究和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)介紹了基于ARM芯片的嵌入式系統(tǒng)的原理、程序設(shè)計(jì)方法以及應(yīng)用程序的開發(fā)?！　”緯卜譃?2章。第1章～第3章介紹了嵌入式系統(tǒng)的基本概念，常用的ARM／Thumb指令系統(tǒng)及編譯工具GNU GCC的使用方法；第4章和第5章介紹了ARM芯片的體系結(jié)構(gòu)和各個(gè)外部設(shè)備接口（如Flash存儲(chǔ)器、SDRAM、中斷接口、DMA接口、定時(shí)及時(shí)鐘接口、音頻接口、串行接口、鍵盤顯示器接口、觸摸屏LCD接口和模擬接口等）的結(jié)構(gòu)、原理、接口電路及時(shí)序，并且介紹了接口的驅(qū)動(dòng)程序的編制方法；第6章～第10章介紹了主流的μCLinux操作系統(tǒng)的進(jìn)程管理、文件系統(tǒng)管理、設(shè)備管理以及用戶接口的設(shè)計(jì)過程，其中包括開發(fā)工具Hitool for μCLinux的使用方法介紹及簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)程序的編寫。第11章和第12章介紹了應(yīng)用程序開發(fā)實(shí)例和μCLinux在UP-NETARM 3000平臺(tái)上的移植過程?！　”緯饕獜那度胧嚼碚摗⒎椒ê蛻?yīng)用實(shí)踐的角度出發(fā)，以ARM處理器為基礎(chǔ)，展現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的基本理論的主要內(nèi)容和實(shí)際應(yīng)用開發(fā)方法。本書是精品課程配套教材，有教學(xué)支持網(wǎng)站（http：／／www1．hrbust．edu．cn／xueyuan／com／embedded／），取得了良好的教學(xué)效果，具有較好的推廣價(jià)值。　　本書可供嵌入式愛好者、從業(yè)者和高等學(xué)校師生專業(yè)進(jìn)修和教學(xué)參考之用，也可作為有關(guān)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的本科生或研究生的教材使用。

書籍目錄

第1章 嵌入式系統(tǒng)導(dǎo)論　1.1 概述 　1.2 嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)　1.3 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程　小結(jié)　習(xí)題第2章 ARM／Thumb微處理器結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)　2.1 ARM微處理器概述　2.2 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)　2.3 ARM／Thumb指令系統(tǒng)　小結(jié)　習(xí)題第3章 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)　3.1 G 簡(jiǎn)介　3.2 C／C++交叉編譯器arm-elf-g 　3.3 交叉連接器arm-elf-ld　3.4 工程管理器make　3.5 交叉匯編器arm-elf-as　3.6 匯編語言編程　3.7 簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)　3.8 混合語言編程　小結(jié)　習(xí)題第4章 S3C44B0X PU管理及附加電路　4.1 S3C44B0X簡(jiǎn)介　4.2 時(shí)鐘和功耗管理　4.3 CPUcWrapper和總線特性　4.4 存儲(chǔ)器管理　4.5 存儲(chǔ)時(shí)序圖　4.6 MICETEKcEV44B0II開發(fā)板簡(jiǎn)介　小結(jié)　習(xí)題第5章 S3C44B0X接口電路設(shè)計(jì)與編程　5.1 存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)及編程　5.2 中斷系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)及編程　5.3 通用I／O接口電路設(shè)計(jì)及編程　5.4 DMA接口電路原理及編程　5.5 PWM計(jì)時(shí)器接口電路原理及編程　5.6 看門狗計(jì)時(shí)器接口電路原理及編程　5.7 日歷時(shí)鐘接口電路設(shè)計(jì)及編程　5.8 LCD控制器　5.9 觸摸屏電路設(shè)計(jì)及編程　5.10 異步串行通信接口　5.11 A／D轉(zhuǎn)換器　5.12 D／A轉(zhuǎn)換器　5.13 IIS總線接口　小結(jié)　習(xí)題第6章 嵌入式Linux開發(fā)第7章 進(jìn)程／線程管理第8章 存儲(chǔ)管理第9章 文件系統(tǒng)第10章 設(shè)備管理第11章 應(yīng)用程序開發(fā)第12章 μCLinux在UP-NETARM3000平臺(tái)上的移植附錄A S3C44B0X特殊功能寄存器地址對(duì)應(yīng)表附錄B 部分Linux命令附錄C LinuxView簡(jiǎn)介參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 嵌入式系統(tǒng)導(dǎo)論隨著社會(huì)信息化的日益加強(qiáng)，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)全面滲透到日常生活的每一個(gè)角落。人們需要的已經(jīng)不僅僅是那種放在桌上處理文檔、進(jìn)行工作管理和生產(chǎn)控制的計(jì)算“機(jī)器”。任何一個(gè)普通人都可能擁有大小不一、形狀各異、包含了嵌入式技術(shù)的電子產(chǎn)品。小到MP3、PDA（個(gè)人數(shù)字助理）等微型數(shù)字產(chǎn)品，大到網(wǎng)絡(luò)家電、智能家電和車載電子設(shè)備等都已廣泛應(yīng)用于人們的日常生活之中。目前，各種各樣的新型嵌入式系統(tǒng)設(shè)備在應(yīng)用數(shù)量上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了通用計(jì)算機(jī)。在工業(yè)和服務(wù)領(lǐng)域中，使用嵌入式技術(shù)的數(shù)字機(jī)床、智能工具、工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人正在逐漸改變著傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)方式。本章主要內(nèi)容如下：（1）嵌入式系統(tǒng)的概念；（2）嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)、分類及應(yīng)用領(lǐng)域；（3）主流嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)；（4）嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。1.1 概述1.1.1 什么是嵌入式系統(tǒng)1.嵌入式系統(tǒng)的定義借用芙國的電氣工程師學(xué)會(huì)（IEE）的一個(gè)定義（http：//www.iee.org/policy/areas/y2k/w一43.cfm）：嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機(jī)器和車間運(yùn)行的裝置”。2.嵌入式系統(tǒng)的特性嵌入式系統(tǒng)具備下列特性。（1）通常只執(zhí)行特定功能，這一點(diǎn)與一般桌上型辦公設(shè)備或數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有很大區(qū)別。（2）以微型計(jì)算機(jī)與周邊器件構(gòu)成核心，其規(guī)?？稍诖蠓秶鷥?nèi)變化，如從8051芯片到X86芯片。（3）要求嚴(yán)格的時(shí)序和穩(wěn)定性，這是因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)控制的大型系統(tǒng)中，程序運(yùn)行稍有差錯(cuò)則可能使得整個(gè)系統(tǒng)失去控制，甚至釀成災(zāi)害。

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