ARM嵌入式應用技術基礎

前言

　　當今，嵌入式系統(tǒng)應用已深入到國民經濟的各個方面，在工業(yè)控制、家用電器、智能儀器儀表、機電控制等領域，已不斷展現(xiàn)出其獨特魅力。與桌面計算機不同，嵌入式計算機系統(tǒng)以應用為中心，具有專用性、低成本、低功耗、高性能、高可靠性等特點。嵌入式系統(tǒng)日益廣泛的應用也讓人們認識到這項技術蘊含的巨大的市場潛力。市場的需求帶動了對技術人才的需求，在未來5年里嵌入式系統(tǒng)領域將有超過120萬的人才缺口，社會急需嵌入式系統(tǒng)相關專業(yè)的人才。　　1．從哪里學起　　學習嵌入式系統(tǒng)，需要掌握兩門最基本的技術：① 掌握主流嵌入式微處理器的結構與原理。② 必須掌握一個嵌入式操作系統(tǒng)。從哪里開始？建議從處理器芯片開始，學習主流芯片的內部結構和相應的匯編指令，學習在特定編程環(huán)境下對這款芯片應用匯編語言或C語言進行編程，本書就是盡力完成這些內容。接著繼續(xù)學習基于ARM的應用程序開發(fā)（如各種接口技術的應用），最后學習嵌入式系統(tǒng)并在嵌入式操作系統(tǒng)基礎上完成相關實驗，這種循序漸進的學習有助于理解問題，對于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)也有一個整體上的把握?！　≌勂鹦酒?，人們都知道曾經主導著應用潮流的51系列單片機。目前，處理器芯片常見的有ARM、PowerPC、MIPS、Motorola 68K、ColdFire、51系列等，全世界的年產量超過100億片，其中基于ARM內核的處理器在市場上的份額超過75%，ARM占據(jù)了絕對主流（有資料顯示手機中90%以上都是ARM處理器）。時至今日，8位的單片機已漸漸淡出電子產品市場。許多在51單片機領域奮斗多年的同志迫于就業(yè)壓力，不得不學習使用ARM。作為工科院校電子信息類的學生就更有必要和他人站在同一起跑線上。學習ARM，能讓你跟上時代潮流的步伐，能讓你找到一個高薪、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ARM公司設計，世界上幾乎所有的主要半導體廠商都生產基于ARM體系結構的通用芯片，或在其專用芯片中嵌入ARM的相關技術，如TI、Motorola、Intel、Atmel、Samsung、Philips、Altera、Nec、Sharp、NS等公司都有相應的產品。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，目前ARM芯片廣泛應用于工業(yè)控制、無線通信、網絡產品、消費類電子產品、安全產品等領域，如交換機、路由器、數(shù)控設備、機頂盒、STB及智能卡都采用了ARM技術，并在將來取得更廣泛的應用?！　∮捎谇度胧綄崟r操作系統(tǒng)具有高度的模塊化、擴展性和可靠性，使得嵌入式實時操作系統(tǒng)在目前的嵌入式應用中用得越來越廣泛，尤其在功能復雜、系統(tǒng)龐大的應用中顯得越來越重要。在嵌入式應用中使用嵌入式實時操作系統(tǒng)能充分發(fā)揮32位CPU的多任務潛力；提高開發(fā)效率，縮短開發(fā)周期；并且開發(fā)出來的產品具有高可靠性。目前來講，嵌入式操作系統(tǒng)有幾十種，常見的嵌入式操作系統(tǒng)有μCLinux、RTLinux、Windows CE、Palm OS、VxWorks、OSE、eCOS、μC/OS-II?！　τ诔鯇W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)的任務管理（包括任務控制、任務調度）、任務通信（包括同步和互斥、郵箱通信等）和中斷處理3大基本功能，并且還具備時鐘模塊和內存管理模塊供用戶使用?？梢哉f，μC/OS-II操作系統(tǒng)具有功能強大、內核簡單、性能穩(wěn)定、可移植性好、易于學習等特點，學習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，而且還可以應用到實際產品開發(fā)中去。

內容概要

本書與《ARM嵌入式接口技術應用》、《ARM嵌入式應用實戰(zhàn)》組成一個小系列，是以ARM7內核處理器和uC／OS．Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)為主線，采用“入門篇”—“提高篇”—“實戰(zhàn)篇”的結構體系，引導初學者一步一步地登入ARM與嵌入式的應用殿堂。本書為其中的“入門篇”，從基本概念和原理入手，循序漸進地講解了嵌入式系統(tǒng)基礎知識、ARM處理器基礎、ARM的指令系統(tǒng)、ARM的編程技術、操作范例、ADS1．2開發(fā)工具的使用、AXD調試工具的使用、初始化代碼研究和LPC2220（ARM7）處理器等各項基礎知識，以幫助讀者成功地掌握ARM的應用技術基礎知識。本書通過多個范例對相關知識進行了有針對性的深入分析和詳細解說，使得讀者在深刻理解基礎理論的同時，也鍛煉了實際動手能力并掌握了相關技巧。    本書內容豐富、深入淺出、實用性強，適合作為高等院校嵌入式系統(tǒng)相關專業(yè)的培訓教材和教學參考用書。另外，本書對ARM7相關技術基礎知識作了比較全面的歸納和總結，也適合有一定嵌入式系統(tǒng)設計和開發(fā)工作經驗的同仁使用。

書籍目錄

第1章　嵌入式系統(tǒng)基礎知識  1.1　認識嵌入式系統(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)實例　1.2　計算機系統(tǒng)的信息表示方式    1.2.1　進位計數(shù)制與轉換    1.2.2　計算機中數(shù)的表示    1.2.3　基本的邏輯運算　1.3　本節(jié)附錄    1.3.1　進制系統(tǒng)詳述    1.3.2　二進制系統(tǒng)的乘除運算第2章　ARM處理器基礎  2.1　ARM7處理器概述  2.2　ARM處理器的數(shù)據(jù)格式    2.2.1　存儲空間格式    2.2.2　ARM處理器的程序與數(shù)據(jù)存儲  2.3　處理器模式與內部寄存器    2.3.1　處理器模式    2.3.2　內部寄存器    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  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　存儲器訪問指令    3.3.3　分支跳轉指令    3.3.4　協(xié)處理指令    3.3.5　雜項指令    3.3.6　ARM偽指令　3.4　刪匯編指令實戰(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  4.1  匯編語言    4.1.1　ARM匯編程序的格式    4.1.2　偽指令語句    4.1.3　匯編語言程序設計及舉例  4.2　C語言程序設計    4.2.1　使用Semihostin9的服務    4.2.2　移植ADSl.2中的C語言函數(shù)庫    4.2.3　編程規(guī)范  4.3　匯編語言與C／C++語言的混合編程    4.3.1  內嵌匯編語言指令    4.3.2　匯編與c／C++程序的變量相互訪問    4.3.3　匯編與c／C++程序的函數(shù)相互調用  4.4　ARM編程實戰(zhàn)……第5章　操作范例第6章　ADS1.2開發(fā)工具的使用第7章　AXD調試工具的使用第8章　初始化代碼研究第9章　LPC2220（ARM7）處理器參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章 嵌入式系統(tǒng)基礎知識　　嵌入式前景廣闊，就業(yè)渠道多，無疑是當前最熱門最有發(fā)展前途的行業(yè)。特別是隨著消費家電的智能化，3G在中國的迅速發(fā)展，嵌入式更顯重要。本章將帶領大家從“古”到今、由外及里、層層深入地認識嵌入式系統(tǒng)。　　本章的主要內容：　　嵌入式系統(tǒng)定義、組成、發(fā)展階段與現(xiàn)狀?！　∑饰鲆粋€嵌入式系統(tǒng)實例?！　∮嬎銠C系統(tǒng)的信息表示方式?！　?.1 認識嵌入式系統(tǒng)　　以數(shù)字科技（微電子是其重要組成部分）為基礎、計算機科學技術為框架的嵌入式系統(tǒng)目前已普遍應用于工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設備、醫(yī)療設備、智能儀器儀表等眾多領域，如手機、PDA、MP3、手持設備、智能電話、機頂盒等，可以說嵌入式技術無處不在。經過幾十年的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經在很大程度上改變了人們的生活、工作和娛樂方式，而且這些改變還在加速?！　】梢钥隙ǖ刂v，我們每一個人都已經使用過嵌入式系統(tǒng)的產品，圖1.1 就是生活中比較常見的嵌入式產品。嵌入式系統(tǒng)廣泛的適應能力和多樣性，使得稍微“智能”點的電子產品基本上都采用了嵌入式系統(tǒng)。

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