嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用

前言

　　隨著嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)深入到社會(huì)生活與工作的方方面面，各種信息家電產(chǎn)品、信息高速公路（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等）、汽車電子、國防軍用等產(chǎn)品均包含有嵌入式系統(tǒng)?，F(xiàn)在每年有許多IT公司投入大量科研力量研究開發(fā)新的嵌入式產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)界每年均需要大量的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人才。出于對嵌入式高技術(shù)知識(shí)的追求，廣大在校學(xué)生紛紛選修嵌入式系統(tǒng)課程，以獲得嵌入式系統(tǒng)理論知識(shí)和開發(fā)技能，教育部門也積極推動(dòng)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)質(zhì)量和水平的提高?！　≡谡麄€(gè)社會(huì)對嵌入式系統(tǒng)需求背景下，本書作者在幾年的教學(xué)實(shí)踐與科研基礎(chǔ)上，編寫了這本面向本科生和研究生的嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教材?！　”緯腔?2位ARM的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系建設(shè)的理論教學(xué)部分，本書以嵌入式系統(tǒng)的基本開發(fā)技術(shù)為主線，以ARM處理器核及應(yīng)用廣泛的SAMSI，YNG公司的$3C2410（ARM9）為主要硬件平臺(tái)，系統(tǒng)講述了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基本知識(shí)、基本流程和基本方法及以ARM微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程。為了提高目前我國嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)水平而又不脫離教學(xué)實(shí)際，在本課程的理論內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排中，我們既強(qiáng)調(diào)嵌入式基礎(chǔ)教育，打好嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用的基礎(chǔ)，又面向?qū)嶋H工程應(yīng)用，加強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的實(shí)用性和工程性。　　本書按內(nèi)容分為7章，各章節(jié)具體內(nèi)容如下?！　〉?章主要介紹了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識(shí)。內(nèi)容包括：嵌入式系統(tǒng)基本概念、組成結(jié)構(gòu)、硬件組成、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件開發(fā)、開發(fā)流程和發(fā)展趨勢。通過本章的學(xué)習(xí)，可使讀者系統(tǒng)地建立起嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的整體概念和知識(shí)體系。

內(nèi)容概要

本書以嵌入式系統(tǒng)為核心，全面介紹了32位ARM嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，主要內(nèi)容包括：嵌入式系統(tǒng)基本概念、ARM體系結(jié)構(gòu)與調(diào)試方法、軟件與硬件開發(fā)技術(shù)、存儲(chǔ)與接口技術(shù)、總線與外圍設(shè)備、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與調(diào)度算法、液晶觸摸屏應(yīng)用程序開發(fā)實(shí)例。本書在內(nèi)容設(shè)計(jì)上，首先完整講述了嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)和ARM技術(shù)，然后結(jié)合基于ARM處理器的實(shí)際工程例程，講述了嵌入式應(yīng)用開發(fā)流程，形成了從易到難、相對完整、貼近實(shí)際工程應(yīng)用的嵌入式理論教學(xué)體系。結(jié)合本書的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可使讀者快速、全面地掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)。
本書可作為高等院校計(jì)算機(jī)、電類專業(yè)本科生或研究生嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的教材，也可作為基于ARM核嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的工程技術(shù)人員的參考資料。
★本書配有電子教案，需要者可登錄出版社網(wǎng)站，免費(fèi)下載。

書籍目錄

第1章  嵌入式系統(tǒng)概論
  1.1  嵌入式系統(tǒng)
    1.1.1  嵌入式系統(tǒng)概述
    1.1.2  嵌入式系統(tǒng)的定義
  1.2  嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展
  1.3  嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)
  1.4  嵌入式系統(tǒng)的基本分類
  1.5  嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)
  1.6  嵌入式處理器
  1.7  嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
    1.7.1  嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀
    1.7.2  嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向
  1.8  嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)研究領(lǐng)域
    1.8.1  嵌入式系統(tǒng)的主干學(xué)科領(lǐng)域
    1.8.2  與嵌入式系統(tǒng)關(guān)系密切的技術(shù)領(lǐng)域
  本章小結(jié)
  習(xí)題與思考題
第2章  ARM核及ARM處理器的體系結(jié)構(gòu)
  2.1  ARM的發(fā)展歷史
  2.2  ARM系列處理器概述
    2.2.1  ARM處理器家族
    2.2.2  ARM核與體系結(jié)構(gòu)版本
    2.2.3  ARM體系結(jié)構(gòu)版本的變種
    2.2.4  ARM體系結(jié)構(gòu)版本的命名規(guī)則
  2.3  ARM芯片選型
  2.4  ARM處理器的結(jié)構(gòu)
    2.4.1  ARM處理器的RSIC特征
    2.4.2  流水線
    2.4.3  ARM的工作模式和工作狀態(tài)
    2.4.4  ARM寄存器的組織
  2.5  ARM存儲(chǔ)器的組織
    2.5.1  ARM存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)類型和存儲(chǔ)格式
    2.5.2  ARM的存儲(chǔ)體系
    2.5.3  片內(nèi)存儲(chǔ)器的用法
    2.5.4  協(xié)處理器CP15
  2.6  存儲(chǔ)管理單元
  2.7  ARM處理器的Cache
  2.8  快速上下文切換擴(kuò)展
  2.9  寫緩存區(qū)
  2.10  哈佛結(jié)構(gòu)
  2.11  桶型移位器
  2.12  看門狗定時(shí)器
  2.13  邊界對準(zhǔn)與端序
  2.14  地址重映射
  2.15  ARM處理器的片上總線標(biāo)準(zhǔn)AMBA
  2.16  AMBA 2.0片上總線的主控單元和從動(dòng)單元
  2.17  AMBA2.0總線的時(shí)序
  2.18  ARM7處理器核的S3C4510B
    2.18.1  復(fù)位
    2.18.2  總線周期
    2.18.3  ARM7TDMI處理器的總線優(yōu)先級
    2.19 I／O端口統(tǒng)一編址與特殊功能寄存器
  本章小結(jié)
  習(xí)題與思考題
第3章  ARM指令集與程序設(shè)計(jì)
  3.1  ARM體系結(jié)構(gòu)指令集
  3.2  ARM處理器的尋址方式和指令系統(tǒng)
    3.2.1  ARM指令集的編碼格式和語法
    3.2.2  ARM處理器的尋址方式
    3.2.3  ARM指令的分類說明
  3.3  ARM的異常中斷處理
    3.3.1  ARM的異常中斷響應(yīng)過程
    3.3.2  從異常中斷處理程序返回
  3.4  ARM匯編語言程序設(shè)計(jì)
    3.4.1  ARM匯編語言程序的格式
    3.4.2  ARM匯編語言程序編寫規(guī)范
    3.4.3  ARM匯編語言指示符
    3.4.4  ARM過程調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)ATPCS和AAPCS
  3.5  典型ARM匯編語言程序舉例
    3.5.1  入門的范例
    3.5.2  基本結(jié)構(gòu)
  3.6  ARM匯編、C和C++混合編程
    3.6.1  內(nèi)嵌匯編
    3.6.2  C／C++與匯編程序的相互調(diào)用
    3.6.3  軟中斷和半主機(jī)方式ARM匯編程序設(shè)計(jì)
  3.7  GNU格式的ARM匯編語言程序設(shè)計(jì)
    3.7.1  GNU格式的ARM匯編語言程序的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
    3.7.2  GNU格式ARM匯編語言程序舉例
  本章小結(jié)
  習(xí)題與思考題
第4章  嵌入式系統(tǒng)外部設(shè)備
  4.1  嵌入式系統(tǒng)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器
    4.1.1  靜態(tài)存儲(chǔ)器和同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器
    4.1.2  嵌入式處理器上配接SDRAM
  4.2  閃速存儲(chǔ)器
  4.3  嵌入式系統(tǒng)總線
    4.3.1  I2C總線
    4.3.2  SPI總線接口
    4.3.3  CAN總線
    4.3.4  PCI04總線
  4.4  嵌入式系統(tǒng)接口
    4.4.1  UART接口
    4.4.2  通用輸入／輸出接口
    4.4.3  USB接口
    4.4.4  以太網(wǎng)接口
  4.5  嵌入式系統(tǒng)的外部設(shè)備
    4.5.1  鍵盤
    4.5.2  液晶顯示器
    4.5.3  觸摸屏
  本章小結(jié)
  習(xí)題與思考題
第5章  嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具
  5.1  基于ARM的嵌入式開發(fā)工具概述
    5.1.1  交叉開發(fā)
    5.1.2  指令集模擬器
    5.1.3  ROM仿真器
    5.1.4  片上調(diào)試技術(shù)與背景調(diào)試模式(BDM)
    5.1.5  半主機(jī)調(diào)試方式
    5.1.6  評估電路板
  5.2  各種ARM開發(fā)工具簡介
    5.2.1 ARM SDT
    5.2.2  ARM ADS
    5.2.3  RealView MDK
    5.2.4  ARM的Multi－ICE仿真器
    5.2.5  ULINK 2.0仿真器
  5.3  基于ARM的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方法
  5.4  Embest ARM實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)
    5.4.1  教學(xué)系統(tǒng)介紹
    5.4.2  uVision IDE集成開發(fā)環(huán)境
    5.4.3  ULINK USB－JTAG仿真器
    5.4.4  Embest Edukit－Ⅲ嵌入式教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
    5.4.5  教學(xué)系統(tǒng)的安裝
  5.5  集成開發(fā)環(huán)境使用說明
    5.5.1  μVision IDE主框架窗口
    5.5.2  工程管理
    5.5.3  工程基本配置
    5.5.4  工程的編譯鏈接
    5.5.5  加載調(diào)試
    5.5.6  Flash編程工具
  本章小結(jié)
第6章  嵌入式操作系統(tǒng)概論
  6.1  嵌入式操作系統(tǒng)概述
    6.1.1  基本特點(diǎn)
    6.1.2  搶占式內(nèi)核
  6.2  嵌入式操作系統(tǒng)分類
  6.3  實(shí)時(shí)系統(tǒng)
    6.3.1  概念
    6.3.2  實(shí)時(shí)系統(tǒng)的屬性和指標(biāo)
    6.3.3  實(shí)時(shí)系統(tǒng)的分類
    6.3.4  實(shí)時(shí)調(diào)度
  6.4  嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)程序BootLoader
    6.4.1  嵌入式系統(tǒng)的啟動(dòng)方式
    6.4.2  BootLoader的程序結(jié)構(gòu)與調(diào)試
    6.4.3  BootLoader人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)
  6.5  嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核
    6.5.1  實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核
    6.5.2  網(wǎng)絡(luò)支持
    6.5.3  用戶交互環(huán)境界面
  6.6  嵌入式Linux系統(tǒng)
    6.6.1  基于Linux的嵌入式系統(tǒng)
    6.6.2  μCLinux
    6.6.3  實(shí)時(shí)RTLinux
    6.6.4  嵌入式RTLinux的創(chuàng)建
  本章小結(jié)
第7章  嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
  7.1  Linux的歷史和現(xiàn)狀
  7.2  協(xié)同開發(fā)模式
  7.3  基于Edukit－Ⅲ開發(fā)板的開發(fā)環(huán)境介紹
    7.3.1  交叉編譯工具鏈的創(chuàng)建
    7.3.2  Linux宿主機(jī)環(huán)境設(shè)置及項(xiàng)目空間建立
    7.3.3  Windows工作機(jī)環(huán)境設(shè)置
  7.4  嵌入式系統(tǒng)移植
    7.4.1  系統(tǒng)移植概述
    7.4.2  基于Edukit－Ⅲ開發(fā)板的BootLoader實(shí)現(xiàn)
    7.4.3  嵌入式Linux內(nèi)核移植
    7.4.4  嵌入式根文件系統(tǒng)創(chuàng)建
    7.4.5  系統(tǒng)燒寫過程
    7.4.6  系統(tǒng)測試結(jié)果
  7.5  觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
    7.5.1  嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序
    7.5.2  觸摸屏硬件原理
    7.5.3  觸摸屏驅(qū)動(dòng)流程設(shè)計(jì)
    7.5.4  觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)分析
    7.5.5  配置和編譯驅(qū)動(dòng)程序
    7.5.6  測試觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序
  本章小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
參考網(wǎng)站

章節(jié)摘錄

　　以嵌入式計(jì)算機(jī)為技術(shù)核心的嵌入式系統(tǒng)是繼網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后，又一個(gè)IT領(lǐng)域新的技術(shù)發(fā)展方向，由于嵌入式系統(tǒng)具有體積小、性能強(qiáng)、功耗低、可靠性高以及面向行業(yè)具體應(yīng)用等突出特征，目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于軍事國防、消費(fèi)電子、信息家電、網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制等各個(gè)領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用可以說是無所不在。就我們周圍的日常生活用品而言，各種電子手表、電話、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、洗衣機(jī)、電視機(jī)、電飯鍋、微波爐、空調(diào)都有嵌入式系統(tǒng)的存在。可以毫不夸張地說我們生活在一個(gè)充滿嵌入式系統(tǒng)的世界；據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般家用汽車的嵌入式計(jì)算機(jī)在24個(gè)以上，豪華汽車在60個(gè)以上。美國福特汽車公司的高級經(jīng)理也曾宣稱，“福特出售的（汽車的）‘計(jì)算能力’已超過了IBM（計(jì)算機(jī)）”，由此可見嵌入式計(jì)算機(jī)的應(yīng)用規(guī)模、應(yīng)用深度和應(yīng)用廣度。　　嵌入式系統(tǒng)的核心部件是各種類型的嵌入式處理器。隨著嵌入式系統(tǒng)不斷深入到人們生活中的各個(gè)領(lǐng)域，嵌入式處理器也進(jìn)而得到前所未有的飛速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全世界嵌入式處理器的品種總量已經(jīng)超過1500多種，流行體系結(jié)構(gòu)也有近百個(gè)系列，現(xiàn)在幾乎每個(gè)半導(dǎo)體制造商都生產(chǎn)嵌入式處理器，越來越多的公司有自己的處理器設(shè)計(jì)部門?！　∏度胧教幚砥骷夹g(shù)的基礎(chǔ)是通用計(jì)算機(jī)技術(shù)。現(xiàn)在許多嵌入式處理器也是從早期PC機(jī)的應(yīng)用發(fā)展演化過來的。　　嵌入式系統(tǒng)具有芯片集成度高、硬件軟件最小化、高度自動(dòng)化、響應(yīng)速度快以及性能可靠等基本特點(diǎn)，特別適合于要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)的場合。從應(yīng)用角度考察，目前相當(dāng)一部分嵌入式產(chǎn)品都具有計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)電子一體化融合的特征。從本質(zhì)上來說，嵌入式系統(tǒng)和嵌入式設(shè)備是有區(qū)別的。嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)比PC更加小型化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，只是它通常被嵌入到應(yīng)用設(shè)備或應(yīng)用系統(tǒng)中成為一個(gè)專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；而嵌入式設(shè)備是指某一包含嵌入式系統(tǒng)的專用設(shè)備。通常，在典型的嵌入式設(shè)備中幾乎感覺不到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存在。我們?nèi)粘Ｋ姷模篜DA、手機(jī)、微波爐等都屬于嵌入式設(shè)備。

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