ARM嵌入式應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)

前言

　　當(dāng)今，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用已深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面，在工業(yè)控制、家用電器、智能儀器儀表、機(jī)電控制等領(lǐng)域，已不斷展現(xiàn)出其獨(dú)特魅力。與桌面計(jì)算機(jī)不同，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，具有專(zhuān)用性、低成本、低功耗、高性能、高可靠性等特點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)日益廣泛的應(yīng)用也讓人們認(rèn)識(shí)到這項(xiàng)技術(shù)蘊(yùn)含的巨大的市場(chǎng)潛力。市場(chǎng)的需求帶動(dòng)了對(duì)技術(shù)人才的需求，在未來(lái)5年里嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)⒂谐^(guò)120萬(wàn)的人才缺口，社會(huì)急需嵌入式系統(tǒng)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的人才?！　?．從哪里學(xué)起　　學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)，需要掌握兩門(mén)最基本的技術(shù)：① 掌握主流嵌入式微處理器的結(jié)構(gòu)與原理。② 必須掌握一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)。從哪里開(kāi)始？建議從處理器芯片開(kāi)始，學(xué)習(xí)主流芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的匯編指令，學(xué)習(xí)在特定編程環(huán)境下對(duì)這款芯片應(yīng)用匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言進(jìn)行編程，本書(shū)就是盡力完成這些內(nèi)容。接著繼續(xù)學(xué)習(xí)基于ARM的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)（如各種接口技術(shù)的應(yīng)用），最后學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)并在嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，這種循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)有助于理解問(wèn)題，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)也有一個(gè)整體上的把握?！　≌勂鹦酒藗兌贾涝?jīng)主導(dǎo)著應(yīng)用潮流的51系列單片機(jī)。目前，處理器芯片常見(jiàn)的有ARM、PowerPC、MIPS、Motorola 68K、ColdFire、51系列等，全世界的年產(chǎn)量超過(guò)100億片，其中基于ARM內(nèi)核的處理器在市場(chǎng)上的份額超過(guò)75%，ARM占據(jù)了絕對(duì)主流（有資料顯示手機(jī)中90%以上都是ARM處理器）。時(shí)至今日，8位的單片機(jī)已漸漸淡出電子產(chǎn)品市場(chǎng)。許多在51單片機(jī)領(lǐng)域奮斗多年的同志迫于就業(yè)壓力，不得不學(xué)習(xí)使用ARM。作為工科院校電子信息類(lèi)的學(xué)生就更有必要和他人站在同一起跑線上。學(xué)習(xí)ARM，能讓你跟上時(shí)代潮流的步伐，能讓你找到一個(gè)高薪、如意的工作?！　RM嵌入式處理器是一種32位高性能、低功耗的RISC芯片，它由英國(guó)ARM公司設(shè)計(jì)，世界上幾乎所有的主要半導(dǎo)體廠商都生產(chǎn)基于ARM體系結(jié)構(gòu)的通用芯片，或在其專(zhuān)用芯片中嵌入ARM的相關(guān)技術(shù)，如TI、Motorola、Intel、Atmel、Samsung、Philips、Altera、Nec、Sharp、NS等公司都有相應(yīng)的產(chǎn)品。ARM微處理器一般都具有體積小、功耗低、成本低、性能高、速度快的特點(diǎn)，目前ARM芯片廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、無(wú)線通信、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品、安全產(chǎn)品等領(lǐng)域，如交換機(jī)、路由器、數(shù)控設(shè)備、機(jī)頂盒、STB及智能卡都采用了ARM技術(shù)，并在將來(lái)取得更廣泛的應(yīng)用?！　∮捎谇度胧綄?shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有高度的模塊化、擴(kuò)展性和可靠性，使得嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在目前的嵌入式應(yīng)用中用得越來(lái)越廣泛，尤其在功能復(fù)雜、系統(tǒng)龐大的應(yīng)用中顯得越來(lái)越重要。在嵌入式應(yīng)用中使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能充分發(fā)揮32位CPU的多任務(wù)潛力；提高開(kāi)發(fā)效率，縮短開(kāi)發(fā)周期；并且開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品具有高可靠性。目前來(lái)講，嵌入式操作系統(tǒng)有幾十種，常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)有μCLinux、RTLinux、Windows CE、Palm OS、VxWorks、OSE、eCOS、μC/OS-II?！　?duì)于初學(xué)者而言，μC/OS-II操作系統(tǒng)比較合適。μC/OS-II操作系統(tǒng)具備了嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)管理（包括任務(wù)控制、任務(wù)調(diào)度）、任務(wù)通信（包括同步和互斥、郵箱通信等）和中斷處理3大基本功能，并且還具備時(shí)鐘模塊和內(nèi)存管理模塊供用戶使用?？梢哉f(shuō)，μC/OS-II操作系統(tǒng)具有功能強(qiáng)大、內(nèi)核簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、可移植性好、易于學(xué)習(xí)等特點(diǎn)，學(xué)習(xí)μC/OS-II操作系統(tǒng)不但有助于理解嵌入式操作系統(tǒng)的基本原理，而且還可以應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中去。

內(nèi)容概要

本書(shū)與《ARM嵌入式接口技術(shù)應(yīng)用》、《ARM嵌入式應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)》組成一個(gè)小系列，是以ARM7內(nèi)核處理器和uC／OS．Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)為主線，采用“入門(mén)篇”—“提高篇”—“實(shí)戰(zhàn)篇”的結(jié)構(gòu)體系，引導(dǎo)初學(xué)者一步一步地登入ARM與嵌入式的應(yīng)用殿堂。本書(shū)為其中的“入門(mén)篇”，從基本概念和原理入手，循序漸進(jìn)地講解了嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)、ARM處理器基礎(chǔ)、ARM的指令系統(tǒng)、ARM的編程技術(shù)、操作范例、ADS1．2開(kāi)發(fā)工具的使用、AXD調(diào)試工具的使用、初始化代碼研究和LPC2220（ARM7）處理器等各項(xiàng)基礎(chǔ)知識(shí)，以幫助讀者成功地掌握ARM的應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)。本書(shū)通過(guò)多個(gè)范例對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了有針對(duì)性的深入分析和詳細(xì)解說(shuō)，使得讀者在深刻理解基礎(chǔ)理論的同時(shí)，也鍛煉了實(shí)際動(dòng)手能力并掌握了相關(guān)技巧。    本書(shū)內(nèi)容豐富、深入淺出、實(shí)用性強(qiáng)，適合作為高等院校嵌入式系統(tǒng)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)教材和教學(xué)參考用書(shū)。另外，本書(shū)對(duì)ARM7相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)作了比較全面的歸納和總結(jié)，也適合有一定嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作經(jīng)驗(yàn)的同仁使用。

書(shū)籍目錄

第1章　嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)  1.1　認(rèn)識(shí)嵌入式系統(tǒng)    1.1.1　嵌入式系統(tǒng)的定義    1.1.2　嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的4個(gè)階段    1.1.3　嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀    1.1.4　嵌入式系統(tǒng)的組成    1.1.5　嵌入式系統(tǒng)實(shí)例　1.2　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息表示方式    1.2.1　進(jìn)位計(jì)數(shù)制與轉(zhuǎn)換    1.2.2　計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示    1.2.3　基本的邏輯運(yùn)算　1.3　本節(jié)附錄    1.3.1　進(jìn)制系統(tǒng)詳述    1.3.2　二進(jìn)制系統(tǒng)的乘除運(yùn)算第2章　ARM處理器基礎(chǔ)  2.1　ARM7處理器概述  2.2　ARM處理器的數(shù)據(jù)格式    2.2.1　存儲(chǔ)空間格式    2.2.2　ARM處理器的程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)  2.3　處理器模式與內(nèi)部寄存器    2.3.1　處理器模式    2.3.2　內(nèi)部寄存器    2.3.3　程序狀態(tài)寄存器  2.4　AIM的異常處理    2.4.1　進(jìn)入／退出異常    2.4.2　6種異常模式    2.4.3　異常中斷向量與優(yōu)先級(jí)  2.5  本節(jié)附錄    2.5.1　ARM處理器系列    2.5.2　Thumb狀態(tài)下的寄存器集第3章　ARM的指令系統(tǒng)　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　寄存器移位尋址    3.1.4　寄存器間接尋址    3.1.5　基址尋址    3.1.6　多寄存器尋址　3.2　ARM指令概述    3.2.1　指令格式    3.2.2　指令的后綴    3.2.3　堆棧概念　3.3　ARM指令集    3.3.1　數(shù)據(jù)處理指令    3.3.2　存儲(chǔ)器訪問(wèn)指令    3.3.3　分支跳轉(zhuǎn)指令    3.3.4　協(xié)處理指令    3.3.5　雜項(xiàng)指令    3.3.6　ARM偽指令　3.4　刪匯編指令實(shí)戰(zhàn)　3.5　本節(jié)附錄    3.5.1　Thumb狀態(tài)切換到ARM狀態(tài)    3.5.2　Thumb指令集與ARM指令集的區(qū)別第4章　ARM的編程技術(shù)  4.1  匯編語(yǔ)言    4.1.1　ARM匯編程序的格式    4.1.2　偽指令語(yǔ)句    4.1.3　匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)及舉例  4.2　C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)    4.2.1　使用Semihostin9的服務(wù)    4.2.2　移植ADSl.2中的C語(yǔ)言函數(shù)庫(kù)    4.2.3　編程規(guī)范  4.3　匯編語(yǔ)言與C／C++語(yǔ)言的混合編程    4.3.1  內(nèi)嵌匯編語(yǔ)言指令    4.3.2　匯編與c／C++程序的變量相互訪問(wèn)    4.3.3　匯編與c／C++程序的函數(shù)相互調(diào)用  4.4　ARM編程實(shí)戰(zhàn)……第5章　操作范例第6章　ADS1.2開(kāi)發(fā)工具的使用第7章　AXD調(diào)試工具的使用第8章　初始化代碼研究第9章　LPC2220（ARM7）處理器參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)　　嵌入式前景廣闊，就業(yè)渠道多，無(wú)疑是當(dāng)前最熱門(mén)最有發(fā)展前途的行業(yè)。特別是隨著消費(fèi)家電的智能化，3G在中國(guó)的迅速發(fā)展，嵌入式更顯重要。本章將帶領(lǐng)大家從“古”到今、由外及里、層層深入地認(rèn)識(shí)嵌入式系統(tǒng)?！　”菊碌闹饕獌?nèi)容：　　嵌入式系統(tǒng)定義、組成、發(fā)展階段與現(xiàn)狀?！　∑饰鲆粋€(gè)嵌入式系統(tǒng)實(shí)例?！　∮?jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息表示方式?！　?.1 認(rèn)識(shí)嵌入式系統(tǒng)　　以數(shù)字科技（微電子是其重要組成部分）為基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)為框架的嵌入式系統(tǒng)目前已普遍應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、智能儀器儀表等眾多領(lǐng)域，如手機(jī)、PDA、MP3、手持設(shè)備、智能電話、機(jī)頂盒等，可以說(shuō)嵌入式技術(shù)無(wú)處不在。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)在很大程度上改變了人們的生活、工作和娛樂(lè)方式，而且這些改變還在加速。　　可以肯定地講，我們每一個(gè)人都已經(jīng)使用過(guò)嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品，圖1.1 就是生活中比較常見(jiàn)的嵌入式產(chǎn)品。嵌入式系統(tǒng)廣泛的適應(yīng)能力和多樣性，使得稍微“智能”點(diǎn)的電子產(chǎn)品基本上都采用了嵌入式系統(tǒng)。

編輯推薦

　　簡(jiǎn)單化教學(xué)，實(shí)例化教學(xué)　　配套學(xué)習(xí)指導(dǎo)　　配套多媒體教學(xué)課件　　ARM嵌入式應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ) 入門(mén)篇　　ARM嵌入式接口技術(shù)應(yīng)用 提高篇　　ARM嵌入式應(yīng)用實(shí)戰(zhàn) 實(shí)戰(zhàn)篇　　循序漸進(jìn)地講述ARM嵌入式基本知識(shí)和技能　　帶你輕松步入嵌入式殿堂　　專(zhuān)業(yè)實(shí)用的ARM平臺(tái)和實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用　　撥開(kāi)你學(xué)習(xí)中的迷霧　　使你成為出色的嵌入式工程師

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