ARM與DSP綜合設(shè)計及應(yīng)用

前言

一、ARM與DSPARM與DSP是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的兩類處理器，在這里，ARM主要指采用ARM內(nèi)核的各種嵌入式微處理器和微控制器，DSP主要指具有針對高速運算而進行各種優(yōu)化處理的數(shù)字信號處理器。本書除了主要講解ARM處理器的設(shè)計之外，還兼顧分析了DSP的設(shè)計方法，對于初學者關(guān)心的ARM與DSP的區(qū)別、先學誰好、誰更有前途等問題，本書給出了一些回答，本書將讓讀者更容易理解兩者之間在開發(fā)上的共性，兩者并不矛盾，在開發(fā)上兩者是一致的，只是面向的具體應(yīng)用不同而已。ARM微處理器采用RISC架構(gòu)，具有低成本、高性能的特點，支持Thumb（16位）／ARM（32位）雙指令集，在不影響執(zhí)行效率的情況下又可以減少程序存儲空間，ARM目前主流的構(gòu)架包括有ARMv4、ARMv5、ARMv6以及最新的ARMv7等，基于這4種架構(gòu)的ARM微處理器又可分為ARM7、ARM9、ARM9E、ARMlOE、Xscale（Intel）以及ARMll等主流系列。DSP作為一種功能強大的特種微處理器，在數(shù)據(jù)、語音、視頻、信號的高速數(shù)學運算和實時處理方面起著舉足輕重的作用。廣義上，DSP即數(shù)字信號處理（Digital Signal Processing），其重點是利用各種理論與算法，對信號進行處理、分析、識別以及推理。狹義上，DSP即數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor）。該類處理器在設(shè)計過程中，從結(jié)構(gòu)上和硬件上專門為復雜數(shù)據(jù)運算進行了優(yōu)化設(shè)計，并提供了數(shù)字式濾波、數(shù)據(jù)塊移動等復雜數(shù)據(jù)處理指令。與普通的微處理器相比，具有更強的數(shù)據(jù)運算能力。DSP嵌入式系統(tǒng)面向的是信號的處理，而普通嵌入式系統(tǒng)面向的多是任務(wù)的流程與控制（例如人機交互），即前者面向的重點是“信號”，后者面向的重點是“任務(wù)”。DSP嵌入式系統(tǒng)常用于代替模擬系統(tǒng)，實現(xiàn)以前模擬電路實現(xiàn)的諸如數(shù)字濾波、自適應(yīng)濾波、快速傅里葉變換、希爾伯特變換、小波變換、相關(guān)運算、頻譜分析、卷積、模式匹配、加窗、波形產(chǎn)生等功能。DSP嵌入式系統(tǒng)面向的是數(shù)據(jù)運算，而普通嵌入式系統(tǒng)面向的是數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)（例如網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場總線通信）。數(shù)據(jù)運算非常廣泛，例如調(diào)制解調(diào)、自適應(yīng)均衡、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、回波抵消、多路復用、傳真、擴頻通信、糾錯編碼、可視電話、個人通信系統(tǒng)、移動通信、個人數(shù)字助手（PDA）、X.25分組交換開關(guān)等，以及在圖形與圖像處理方面，例如二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像增強、動畫與數(shù)字地圖、機器人視覺、模式識別、工作站等。DSP嵌入式系統(tǒng)面向的是高速控制，而普通嵌入式系統(tǒng)面向的低速控制。DSP嵌入式系統(tǒng)常用于電動機變頻控制、矢量控制、PID控制等對實時性要求高的場合。二、硬件與軟件硬件與軟件是嵌入式系統(tǒng)兩大組成部分，缺一不可。對于嵌入式系統(tǒng)的初學者和開發(fā)人員，盡管可以選擇硬件或軟件其中之一作為主要學習和研究方向，但由于嵌入式系統(tǒng)的特殊性，并不能像普通PC應(yīng)用開發(fā)那樣可以清楚地把硬件與軟件開發(fā)完全獨立開來。通常情況下，在嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計時，不僅要考慮硬件系統(tǒng)自身的可行性，同時還需要考慮該硬件模塊在嵌入式操作系統(tǒng)環(huán)境下的驅(qū)動程序開發(fā)和應(yīng)用程序開發(fā)的可行性和難易程度。在嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計時，同時需要有嵌入式系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)，特別是在進行驅(qū)動程序開發(fā)時。

內(nèi)容概要

本書主要分為嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩大部分進行介紹。第一部分為嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計，詳細而深入地講解ARM、DSP和FPGA三種嵌入式處理器的硬件設(shè)計，內(nèi)容包括嵌入式系統(tǒng)概要、S3C2440硬件設(shè)計基礎(chǔ)、嵌入式系存儲器電路設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)通信接口設(shè)計、DSP及FPGA嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計；第二部分為嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計，詳細而全面地介紹DSP軟件設(shè)計、Windows CE軟件設(shè)計以及Linux軟件設(shè)計，內(nèi)容包括DSP嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計、Windows CE的VC++程序設(shè)計、Windows CE的GUI庫及設(shè)計模式、Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺、Linux嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動程序設(shè)計、Linux嵌入系統(tǒng)QT程序設(shè)計。另外，本書最后還剖析了嵌入式系統(tǒng)在自動測控系統(tǒng)中的應(yīng)用實例。    本書適合于從事ARM與DSP開發(fā)人員作為參考手冊，也適合于計算機、自動化和電氣等相關(guān)專業(yè)的高校師生作為單片機與嵌入式系統(tǒng)課程的教材或參考書。

書籍目錄

前言第1章 嵌入式系統(tǒng)概要　1.1 嵌入式系統(tǒng)發(fā)展及應(yīng)用　1.2 嵌入式系統(tǒng)硬件　1.3 嵌入式系統(tǒng)軟件第2章 S3C2440硬件設(shè)計基礎(chǔ)　2.1 ARM嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計基礎(chǔ)　2.2 S3C2440微處理器特點　2.3 基于S3C2440的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　2.4 電源模塊設(shè)計　2.5 JTAG接口設(shè)計　2.6 GPIO接口設(shè)計　2.7 LCD控制器接口設(shè)計　2.8 CMOS攝像頭接口設(shè)計　2.9 復位電路設(shè)計　2.10 S3C2440外部晶振接口設(shè)計和電源管理第3章 嵌入式系統(tǒng)存儲器電路設(shè)計　3.1 SDRAM電路設(shè)計　3.2 Flash電路設(shè)計　3.3 存儲卡接口電路設(shè)計　3.4 鐵電存儲器（F-RAM）電路設(shè)計第4章 嵌入式系統(tǒng)通信接口設(shè)計　4.1 以太網(wǎng)接口電路設(shè)計　4.2 RS-232接口電路設(shè)計　4.3 USB接口電路設(shè)計第5章 DSP與FPGA嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計　5.1 DSP嵌入式系統(tǒng)概述　5.2 TMS320C54X嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計　5.3 TMS320C54X嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計　5.4 FPGA嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計第6章 DSP嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計　6.1 DSP集成開發(fā)平臺CCS應(yīng)用　6.2 DSP軟件設(shè)計基礎(chǔ)　6.3 DSP軟件設(shè)計實例第7章 WindowsCE的VC++程序設(shè)計　7.1 VisualStudip2005對智能設(shè)備開發(fā)的支持　7.2 智能設(shè)備模擬器　7.3 智能設(shè)備的MFC程序開發(fā)　7.4 設(shè)備MFC8.0體系結(jié)構(gòu)　7.5 對話框設(shè)備項目　7.6 單文檔設(shè)備項目　7.7 控件的應(yīng)用　7.8 菜單與工具條的應(yīng)用第8章 WindowsCE的GUl庫及設(shè)計模式　8.1 SmartWin++簡介　8.2 設(shè)計模式與SmartWin++系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　8.3 SmartWin++的控件第9章 Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺　9.1 Linux開發(fā)基礎(chǔ)　9.2 Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺配置　9.3 Linux程序設(shè)計第10章 Linux嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動程序設(shè)計　10.1 Linux設(shè)備驅(qū)動程序　10.2 Linux經(jīng)典Hello world驅(qū)動程序　10.3 Linux字符設(shè)備驅(qū)動程序?qū)嵗?0.4 Linux嵌入式系統(tǒng)GPIO驅(qū)動程序第11章 Linux嵌入系統(tǒng)Qt程序設(shè)計　11.1 Linux桌面Qt開發(fā)環(huán)境　11.2 Linux嵌入式開發(fā)環(huán)境　11.3 Qt信號與槽介紹　11.4 K Develop集成開發(fā)Qt程序設(shè)計　11.5 Qt主應(yīng)用程序的實現(xiàn)　11.6 qtopia嵌入式應(yīng)用程序　11.7 KDevDesigner應(yīng)用程序界面設(shè)計　11.8 QtDesigner應(yīng)用程序界面設(shè)計第12章 嵌入式系統(tǒng)在自動測控系統(tǒng)中的應(yīng)用　12.1 嵌入式系統(tǒng)三相交流電動機正反轉(zhuǎn)控制　12.2 嵌入式系統(tǒng)步進電動機控制　12.3 嵌入式軟PLC設(shè)計參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章　嵌入式系統(tǒng)概要1.1 嵌入式系統(tǒng)發(fā)展及應(yīng)用1.嵌入式系統(tǒng)簡介本書認為嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）就是可以嵌入到其他系統(tǒng)中的微處理器應(yīng)用系統(tǒng)。在構(gòu)成上，嵌入式系統(tǒng)以微處理器及軟件為核心部件，這兩者缺一不可。在特征上，嵌入式系統(tǒng)具有方便、靈活地嵌入到其他應(yīng)用系統(tǒng)的特征，即具有很強的可嵌入性。嵌入式系統(tǒng)本身是一個可獨立執(zhí)行的系統(tǒng)，但更重要的是它可作為一個部件嵌入到其他應(yīng)用系統(tǒng)中。 嵌入式系統(tǒng)也還有其他的定義，根據(jù)IEEE（國際電動機工程師協(xié)會）的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機器和設(shè)備運行的裝置”（原文為devices used to control，monitor，or assist the operation．ofequipment，machinery orplants）。這主要是從應(yīng)用上加以定義的，從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機械等附屬裝置。不過，LEEE的定義并不能充分體現(xiàn)出嵌入式系統(tǒng)的精髓，目前國內(nèi)一個普遍被認同的定義是：以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。按嵌入式微處理器類型劃分，嵌入式系統(tǒng)可分為以單片機為核心組成的嵌入式單片機系統(tǒng)，以工業(yè)計算機板為核心組成的嵌入式計算機系統(tǒng)，以DSP為核心組成的嵌入式數(shù)字信號處理器系統(tǒng)，以FPGA及軟CPU（SOPC）為核心組成的嵌入式SOPC系統(tǒng)等。由于嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)容很廣，在含義上與傳統(tǒng)的單片機系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)有很多重疊部分。為了方便區(qū)分，在實際應(yīng)用中通常給嵌入式系統(tǒng)加了一些不成文的限定：（1）嵌入式系統(tǒng)的微處理器通常是由32位以及32位以上的RISC處理器組成，例如ARM、MIPS等。（2）嵌入式系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)通常是以嵌入式操作系統(tǒng)為核心，外加用戶應(yīng)用程序。（3）嵌入式系統(tǒng)在特征上具有明顯的可嵌入性。從狹義上說，嵌入式系統(tǒng)都應(yīng)該具備上述三個特征。從廣義上說，只要具備上述三個特征中的部分特征，也可以看做是嵌入式系統(tǒng)。

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《ARM與DSP綜合設(shè)計及應(yīng)用》是由中國電力出版社出版的。

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