嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用教程

前言

“嵌入式無(wú)處不在”已成為現(xiàn)實(shí)。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的領(lǐng)域日益廣闊，與網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字家庭、工業(yè)控制、國(guó)防軍事、醫(yī)療系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、交通系統(tǒng)等行業(yè)融合正在加深，智能設(shè)備終端應(yīng)用市場(chǎng)的快速發(fā)展對(duì)嵌入式系統(tǒng)提出了持續(xù)需求，使得嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)在前所未有的機(jī)遇下快速地發(fā)展。因此，系統(tǒng)地開(kāi)設(shè)嵌入式系列課程是必要的，這樣就需要合適的配套教材，鑒于這種情況，作者參考了大量國(guó)內(nèi)外教材，結(jié)合應(yīng)用型本科院校的特點(diǎn)，編寫(xiě)了《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用教程》一書(shū)。全書(shū)著眼于“應(yīng)用”、立足于“工程開(kāi)發(fā)”，具有以下特點(diǎn)。1. 綜合性嵌入式系統(tǒng)是嵌入式硬件和嵌入式軟件的綜合體，硬件的設(shè)計(jì)服務(wù)于軟件功能，軟件的開(kāi)發(fā)也必須考慮硬件資源的有限性。根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的這一特點(diǎn)，本書(shū)采用“ARM9處理器+Linux操作平臺(tái)+應(yīng)用程序設(shè)計(jì)”的介紹方法。2. 基礎(chǔ)性本書(shū)詳細(xì)地講解了ARM9處理器的體系結(jié)構(gòu)和編程方法，尤其是舉例講解了指令系統(tǒng)中的指令集及匯編語(yǔ)言與C/C++混合編程的方法，以便讀者掌握好底層嵌入式開(kāi)發(fā)的技能。3. 實(shí)用性本書(shū)以S3C2440A芯片和Linux操作系統(tǒng)為例，舉例介紹了開(kāi)發(fā)環(huán)境的使用與調(diào)試方法，詳細(xì)介紹了嵌入式軟件的編程技術(shù)。例如介紹AC97音頻控制器和觸摸屏的設(shè)計(jì)實(shí)例。4. 針對(duì)性本書(shū)是編者幾年嵌入式教學(xué)的總結(jié)。主要是針對(duì)應(yīng)用型本科學(xué)生實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，在介紹ARM9處理器的原理及結(jié)構(gòu)的同時(shí)，注重了各功能模塊的應(yīng)用介紹。本書(shū)系統(tǒng)地介紹了嵌入式系統(tǒng)軟硬件的組成、工作原理和設(shè)計(jì)方法。全書(shū)分為4部分，共11章，主要內(nèi)容和篇章結(jié)構(gòu)安排如下。第1部分為理論部分，由第1章組成。介紹嵌入式系統(tǒng)的基本概念，包括嵌入式系統(tǒng)的定義、組成、特點(diǎn)、分類和應(yīng)用領(lǐng)域。

內(nèi)容概要

本書(shū)全面系統(tǒng)地描述了ARM9微處理器的嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，以Samsung公司的S3C2440A控制器為例，著重介紹了ARM9微處理器的結(jié)構(gòu)、開(kāi)發(fā)工具及Linux的程序設(shè)計(jì)等內(nèi)容。    全書(shū)共分4部分：第1部分(第1章)為理論部分，著重介紹嵌入式系統(tǒng)的概念，包括嵌入式的特點(diǎn)、分類和應(yīng)用。第2部分(第2～6章)為基礎(chǔ)部分，著重介紹ARM9處理器的體系結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、尋址方式、指令集；偽指令、匯編程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及與C/C++的混合編程；S3C2440A 控制器的結(jié)構(gòu)原理及外圍電路的設(shè)計(jì)方法等。第3部分(第7章)為開(kāi)發(fā)工具部分，著重介紹ADS1.2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境及嵌入式Linux的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的使用。第4部分(第8～10章)為操作系統(tǒng)部分，著重介紹Linux的程序設(shè)計(jì)。    全書(shū)內(nèi)容由淺入深，結(jié)構(gòu)合理，采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法。整篇講解立足點(diǎn)在應(yīng)用，具有基礎(chǔ)理論夠用、有針對(duì)性、實(shí)用性及綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)。    本書(shū)不僅適用于高等院校計(jì)算機(jī)、電子、自動(dòng)化及機(jī)電一體化等相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也適用于從事嵌入式系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)的技術(shù)人員及普通讀者參考。

書(shū)籍目錄

第1章  嵌入式系統(tǒng)概述  1.1  嵌入式系統(tǒng)定義    1.1.1  嵌入式系統(tǒng)的概念    1.1.2  嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)  1.2  嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展概述    1.2.1  嵌入式系統(tǒng)的歷史與發(fā)展    1.2.2  嵌入式系統(tǒng)的功能  1.3  嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件特征    1.3.1  嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)    1.3.2  硬件抽象層    1.3.3  嵌入式操作系統(tǒng)  1.4  嵌入式系統(tǒng)的分類  1.5  嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用  1.6  本章小結(jié)  1.7  習(xí)題1第2章  ARM微處理器概述與編程模型  2.1  ARM微處理器概述    2.1.1  ARM微處理器的特點(diǎn)    2.1.2  ARM微處理器系列  2.2  ARM微處理器結(jié)構(gòu)    2.2.1  RISC體系結(jié)構(gòu)    2.2.2  ARM微處理器的寄存器結(jié)構(gòu)    2.2.3  ARM微處理器的指令結(jié)構(gòu)    2.2.4  ARM微處理器的應(yīng)用選型  2.3  ARM微處理器的工作狀態(tài)  2.4  ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器格式    2.4.1  指令長(zhǎng)度及數(shù)據(jù)類型    2.4.2  存儲(chǔ)管理單元  2.5  處理器模式  2.6  寄存器組織    2.6.1  ARM狀態(tài)下的寄存器組織    2.6.2  Thumb狀態(tài)下的寄存器組織    2.6.3  程序狀態(tài)寄存器  2.7  異常    2.7.1  ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的異常類型    2.7.2  異常優(yōu)先級(jí)    2.7.3  異常的響應(yīng)及返回    2.7.4  應(yīng)用程序中的異常處理  2.8  本章小結(jié)  2.9  習(xí)題2第3章  ARM9指令系統(tǒng)  3.1  ARM處理器的尋址方式    3.1.1  寄存器尋址    3.1.2  立即尋址    3.1.3  寄存器間接尋址    3.1.4  變址尋址    3.1.5  寄存器移位尋址    3.1.6  多寄存器尋址    3.1.7  堆棧尋址    3.1.8  相對(duì)尋址  3.2  ARM指令集    3.2.1  指令格式    3.2.2  條件碼    3.2.3  ARM 存儲(chǔ)器訪問(wèn)指令    3.2.4  ARM 數(shù)據(jù)處理類指令    3.2.5  ARM 分支指令    3.2.6  ARM 協(xié)處理器指令    3.2.7  ARM 軟件中斷指令  3.3  Thumb指令集  3.4  本章小結(jié)  3.5  習(xí)題3第4章  嵌入式程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)  4.1  偽指令    4.1.1  通用偽指令    4.1.2  與ARM指令相關(guān)的偽指令    4.1.3  與Thumb指令相關(guān)的偽指令  4.2  匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式    4.2.1  書(shū)寫(xiě)格式    4.2.2  匯編語(yǔ)言中表達(dá)式和運(yùn)算符  4.3  匯編程序應(yīng)用    4.3.1  匯編程序基本結(jié)構(gòu)    4.3.2  子程序調(diào)用  4.4  匯編語(yǔ)言與C/C++的混合編程    4.4.1  在C/C++程序中內(nèi)嵌匯編指令的語(yǔ)法格式    4.4.2  C/C++與匯編語(yǔ)言的混合編程應(yīng)用  4.5  本章小結(jié)  4.6  習(xí)題4第5章  嵌入式內(nèi)部可編程模塊  5.1  存儲(chǔ)控制模塊    5.1.1  存儲(chǔ)器控制器    5.1.2  NAND Flash控制器    5.1.3  存儲(chǔ)器實(shí)例  5.2  GPIO    5.2.1  端口功能    5.2.2  端口配置寄存器    5.2.3  端口其他寄存器    5.2.4  I/O應(yīng)用實(shí)例  5.3  中斷系統(tǒng)    5.3.1  中斷優(yōu)先級(jí)    5.3.2  中斷控制寄存器    5.3.3  中斷編程實(shí)例  5.4  DMA    5.4.1  S3C2440A芯片的DMA方式    5.4.2  S3C2440A芯片的DMA寄存器    5.4.3  S3C2440A芯片的DMA實(shí)例  5.5  定時(shí)部件    5.5.1  看門狗定時(shí)器原理及實(shí)例    5.5.2  RTC部件    5.5.3  Timer部件    5.5.4  定時(shí)部件應(yīng)用實(shí)例  5.6  UART    5.6.1  UART的操作    5.6.2  UART接口寄存器    5.6.3  UART實(shí)例  5.7  ADC及觸摸屏接口    5.7.1  功能描述    5.7.2  ADC及觸摸屏接口特殊寄存器    5.7.3  A/D轉(zhuǎn)換實(shí)例  5.8  本章小結(jié)  5.9  習(xí)題5第6章  嵌入式接口技術(shù)應(yīng)用  6.1  LCD顯示器接口    6.1.1  LCD的控制器    6.1.2  S3C2440A芯片的LCD專用寄存器    6.1.3  S3C2440A芯片LCD寄存器的設(shè)置  6.2  I2C總線    6.2.1  S3C2440A的I2C接口    6.2.2  I2C總線接口特殊寄存器    6.2.3  I2C編程舉例  6.3  I2S總線    6.3.1  發(fā)送接收模式    6.3.2  音頻串行接口格式    6.3.3  I2S總線接口特殊寄存器    6.3.4  I2S編程實(shí)例  6.4  AC97控制器    6.4.1  AC97控制器操作    6.4.2  AC97控制器特殊寄存器    6.4.3  AC97應(yīng)用實(shí)例  6.5  S3C2440A的攝像頭    6.5.1  S3C2440A的攝像頭接口    6.5.2  攝像頭接口特殊寄存器    6.5.3  攝像頭接口應(yīng)用實(shí)例  6.6  本章小結(jié)  6.7  習(xí)題6第7章  軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境  7.1  ADS1.2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境    7.1.1  使用ADS創(chuàng)建工程    7.1.2  用AXD進(jìn)行代碼調(diào)試  7.2  嵌入式Linux的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境    7.2.1  安裝交叉編譯環(huán)境    7.2.2  嵌入式Linux程序開(kāi)發(fā)工程管理  7.3  本章小結(jié)  7.4  習(xí)題7第8章  嵌入式系統(tǒng)Boot Loader技術(shù)  8.1  Boot Loader的基本概念    8.1.1  Boot Loader的相關(guān)設(shè)備和機(jī)制    8.1.2  Boot Loader的啟動(dòng)過(guò)程    8.1.3  Boot Loader的操作模式    8.1.4  Boot Loader的總體設(shè)計(jì)  8.2  Boot Loader(vivi)的代碼分析  8.3  本章小結(jié)  8.4  習(xí)題8第9章  嵌入式Linux操作系統(tǒng)移植  9.1  嵌入式Linux基本概念  9.2  嵌入式Linux內(nèi)核移植    9.2.1  內(nèi)核修改    9.2.2  內(nèi)核配置    9.2.3  內(nèi)核編譯  9.3  建立Linux根文件系統(tǒng)  9.4  下載目標(biāo)文件  9.5  本章小結(jié)  9.6  習(xí)題 9第10章  嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)  10.1  嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)    10.1.1  嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序分類    10.1.2  最簡(jiǎn)單的內(nèi)核模塊  10.2  嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)重要技術(shù)    10.2.1  內(nèi)存與I/O端口    10.2.2  同步機(jī)制    10.2.3  阻塞與非阻塞    10.2.4  時(shí)間問(wèn)題    10.2.5  中斷處理  10.3  字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序    10.3.1  字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)    10.3.2  字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)實(shí)例——LED驅(qū)動(dòng)  10.4  網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序    10.4.1  Linux 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡(jiǎn)介    10.4.2  網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)    10.4.3  網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序分析  10.5  設(shè)備驅(qū)動(dòng)實(shí)例    10.5.1  ADC設(shè)備驅(qū)動(dòng)實(shí)例    10.5.2  PWM設(shè)備驅(qū)動(dòng)實(shí)例    10.5.3  觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)實(shí)例  10.6  本章小結(jié)  10.7  習(xí)題10第11章  嵌入式Linux應(yīng)用程序設(shè)計(jì)  11.1  嵌入式Linux C語(yǔ)言應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)    11.1.1  編寫(xiě)源程序    11.1.2  交叉編譯程序    11.1.3  調(diào)試程序  11.2  文件I/O編程    11.2.1  文件I/O操作例程    11.2.2  文件I/O操作API  11.3  網(wǎng)絡(luò)編程    11.3.1  網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)及例程    11.3.2  網(wǎng)絡(luò)通信API  11.4  應(yīng)用實(shí)例    11.4.1  ADC應(yīng)用實(shí)例    11.4.2  PWM蜂鳴器控制應(yīng)用實(shí)例    11.4.3  觸摸屏應(yīng)用實(shí)例  11.5  本章小結(jié)  11.6  題11參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

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《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用教程》：21世紀(jì)高等學(xué)校嵌入式系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃教材

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