ARM Cortex核TI微控制器原理與應(yīng)用

前言

　　筆者從1985年初接觸單片機(jī)到現(xiàn)在已有25年，親歷我國嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，也從事著嵌入式教學(xué)的探索，并于1997年出版了《單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計》。該書是國內(nèi)第一本單片機(jī)C語言教材，推廣單片機(jī)編程以C語言為主，匯編為輔，采用模塊化的編程方法。用C語言編程，程序可讀性強(qiáng)、可重用性高，提高了編程的效率。為了使程序的可移植性更強(qiáng)，上操作系統(tǒng)是進(jìn)一步發(fā)展的需要，但8位／16位單片機(jī)上操作系統(tǒng)還是有局限性的。正是由于想上操作系統(tǒng)，才關(guān)注到了ARM。從計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展來看，精簡指令集計算機(jī)（RISC）在低功耗、流水線執(zhí)行方面更具優(yōu)勢。ARM由于手機(jī)的火爆，已成為32位RISC處理器的事實標(biāo)準(zhǔn)?！　∽?002年出版了國內(nèi)第一本ARM圖書——《ARM嵌入式處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用基礎(chǔ)》后，筆者一直致力于ARM處理器的應(yīng)用推廣工作，所編寫的《ARM&Linux嵌入式系統(tǒng)教程》已在本科教學(xué)中使用。Linux的教學(xué)難度很大，一般要求學(xué)過操作系統(tǒng)。最早我們在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中耗費(fèi)了很大精力，教學(xué)生怎么用Linux，直到計算機(jī)操作系統(tǒng)課程有了Linux上機(jī)實驗，情況才有所好轉(zhuǎn)。但有限的理論和實驗課時，使得軟硬件很難兼顧。筆者在研究生教學(xué)中一直沒有放棄單片機(jī)，從研究生教學(xué)調(diào)查情況來看，還是微控制器MCU（俗稱單片機(jī)）用得較多。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用以微控制器為主。微控制器用量大，應(yīng)用面廣，已有很好的應(yīng)用基礎(chǔ)。一個MCU設(shè)計可以改造一個舊產(chǎn)品，也可以創(chuàng)新一個新產(chǎn)品。

內(nèi)容概要

　　基于32位ARM Cortex微控制器，講述嵌入式系統(tǒng)概念、軟硬件組成、開發(fā)過程，以及Cortex體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用程序開發(fā)設(shè)計方法。全書共分10章，介紹嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)和HARM Cortex-M體系結(jié)構(gòu)等理論內(nèi)容，TI公司的Cortex微控制器系統(tǒng)控制和片內(nèi)資源、人機(jī)交互、總線接I口、網(wǎng)絡(luò)接口、電機(jī)控制應(yīng)用程序設(shè)計等實踐內(nèi)容，以及物聯(lián)網(wǎng)涉及的傳感器和FIRFOD采集程序、ZigBee點(diǎn)對點(diǎn)通信和F132位網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)設(shè)計內(nèi)容。另外，附錄中介紹IJC／OS的移植方法。希望通過《ARM Cortex核TI微控制器原理與應(yīng)用》能普及高端MCU不要再面向寄存器編程，而要使用庫函數(shù)，這得益于Cortex MCU很好的開發(fā)環(huán)境。

書籍目錄

第1章 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)1.1 嵌入式系統(tǒng)概念1.1.1 嵌入式系統(tǒng)定義1.1.2 嵌入式系統(tǒng)組成1.1.3 嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)1.1.4 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用1.1.5 實時系統(tǒng)1.2 嵌入式處理器1.2.1 嵌入式處理器分類1.2.2 典型的嵌入式處理器1.3 嵌入式操作系統(tǒng)1.3.1 操作系統(tǒng)概念和分類1.3.2 實時操作系統(tǒng)1.3.3 常見的嵌入式操作系統(tǒng)1.4 實時操作系統(tǒng)的內(nèi)核1.4.1 任務(wù)管理1.4.2 任務(wù)間的通信和同步1.4.3 存儲器管理1.4.4 定時器和中斷管理習(xí)題第2章 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程2.1 嵌入式軟件開發(fā)的特點(diǎn)2.2 嵌入式軟件的開發(fā)流程2.3 嵌入式系統(tǒng)調(diào)試2.4 板級支持包習(xí)題第3章 Cortex-M體系結(jié)構(gòu)3.1 ARM體系結(jié)構(gòu)概述3.1.1 ARM體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)3.1.2 流水線3.1.3 ARM處理器核3.1.4 結(jié)構(gòu)框圖3.1.5 典型的連接方式3.1.6 ARMJTAG調(diào)試接口3.2 編程模型3.2.1 Thumb一2指令集體系結(jié)構(gòu)（ISA）3.2.2 寄存器3.2.3 工作模式和特權(quán)級別3.2.4 Cortex-M3堆棧3.2.5 數(shù)據(jù)類型3.2.6 存儲器和存儲器映射I／O3.3 ARM基本尋址方式3.4 Thumb一2指令集說明3.4.1 條件執(zhí)行3.4.2 指令分類說明3.4.3 Thumb一2指令集的特點(diǎn)3.4.4 ARM匯編語言程序設(shè)計3.5 存儲器映射3.5.1 存儲系統(tǒng)簡介3.5.2 存儲器映射空間3.5.3 位綁定操作3.6 中斷和異常3.6.1 異常類型3.6.2 優(yōu)先級的定義3.6.3 向量表3.6.4 中斷輸入及掛起行為3.6.5 NVIC與中斷控制3.6.6 中斷／異常的響應(yīng)序列3.6.7 尾鏈中斷3.6.8 遲到異常處理3.6.9 異常返回值3.6.10 中斷延遲3.7 ARMCortex-M的優(yōu)勢習(xí)題第4章 ARMCortex-M微控制器4.1 stellaris微控制器分類4.2 Stellaris微控制器特性4.3 Stellaris微控制器結(jié)構(gòu)4.3.1 內(nèi)部資源概述4.3.2 芯片引腳描述4.3.3 存儲器組織4.4 系統(tǒng)控制器單元4.4.1 系統(tǒng)控制4.4.2 復(fù)位控制4.4.3 時鐘控制4.4.4 功耗控制4.5 Stellaris微控制器最小系統(tǒng)4.6 Stellaris外設(shè)驅(qū)動庫4.7 微控制器開發(fā)工具4.7.1 CCSv4集成開發(fā)環(huán)境簡介4.7.2 RealVJew MDK開發(fā)工具簡介4.7.3 IAREwARM集成開發(fā)環(huán)境簡介4.7.4 開發(fā)工具簡介習(xí)題第5章 片內(nèi)資源的編程技術(shù)5.1 通用輸入／輸出端口GPIO5.1.1 GPIO概述5.1.2 功能描述5.1.3 與GPIO有關(guān)的庫函數(shù)5.1.4 LED顯示例程5.2 按鍵中斷5.2.1 中斷基礎(chǔ)知識5.2.2 中斷控制5.2.3 與中斷有關(guān)的庫函數(shù)5.2.4 按鍵中斷例程5.3 定時器5.3.1 定時器概述5.3.2 功能描述5.3.3 與定時器有關(guān)的庫函數(shù)5.3.4 通用定時器示例程序5.3.5 看門狗定時器……第6章 人機(jī)交互的接口及編程第7章 總線接口及編程第8章 網(wǎng)絡(luò)接口及編程第9章 電機(jī)控制的接口及編程第10章 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與傳輸附錄 AuC.OS-11移植參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　?、咔度胧较到y(tǒng)提供的功能以及面對的應(yīng)用和過程都是預(yù)知的、相對固定的，而不像通用計算機(jī)那樣有很大的隨意性。既然是專用的系統(tǒng)，在可編程方面就不需要那么靈活。一般不會用嵌入式系統(tǒng)作為開發(fā)應(yīng)用軟件的環(huán)境，也不會運(yùn)行一些大型的軟件。因此，一般而言，嵌入式系統(tǒng)對CPU計算能力的要求并不像通用計算機(jī)那么高?！　、嘣S多嵌入式系統(tǒng)都有實時要求，需要有對外部事件迅速作出反應(yīng)的能力。特別是在操作系統(tǒng)中有所反映，從而使嵌入式軟件的開發(fā)與常規(guī)軟件的開發(fā)有顯著的區(qū)別。典型的嵌入式實時操作系統(tǒng)與常規(guī)的操作系統(tǒng)有著顯著的區(qū)別，并因此成為操作系統(tǒng)的一個重要分支和一個獨(dú)特的研究方向?！　、崆度胧较到y(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力。即使設(shè)計完成以后，用戶通常也不能對其中的程序功能進(jìn)行修改，必須有一套交叉開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)?！　、馔ㄓ糜嬎銠C(jī)的開發(fā)人員通常是計算機(jī)科學(xué)或者計算機(jī)工程方面的專業(yè)人士，而嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員卻往往是各個應(yīng)用領(lǐng)域中的專家，這就要求嵌入式系統(tǒng)所支持的開發(fā)工具易學(xué)、易用、可靠和高效。

編輯推薦

　　《ARM Cortex核TI微控制器原理與應(yīng)用》特色：　　取材于最新資料，總結(jié)實際競賽和科研經(jīng)驗，實例較多，且實用性強(qiáng)?！　】勺鳛楸究粕脱芯可度胧较到y(tǒng)類課程的教材，也適合于沒有操作系統(tǒng)知識的單片機(jī)開發(fā)人員學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)?？勺鳛楸究粕脱芯可度胧较到y(tǒng)類課程的教材，也適合于沒有操作系統(tǒng)知識的單片機(jī)開發(fā)人員學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)。

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