ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)及應(yīng)用

前言

嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子及信息行業(yè)發(fā)展最快、應(yīng)用最廣、最有前景的應(yīng)用技術(shù)之一。多媒體手機(jī)、掌上PDA、電視機(jī)頂盒、數(shù)碼相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)路由器等都離不開(kāi)嵌入式系統(tǒng)。在眾多的嵌入式處理器中，ARM（Advanced RISC Machines）處理器已成為主流應(yīng)用處理器和嵌入式系統(tǒng)的代表。當(dāng)前，基于ARM內(nèi)核的32位RISC處理器以內(nèi)核耗電少、成本低、功能強(qiáng)以及特有的16／32位雙指令集，成為移動(dòng)通信、手持計(jì)算、多媒體數(shù)字消費(fèi)等嵌入式解決方案中的重要角色。多家知名半導(dǎo)體公司都推出了基于ARM內(nèi)核的系列處理器產(chǎn)品，越來(lái)越多的開(kāi)發(fā)人員利用ARM平臺(tái)進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作。目前很多嵌入式系統(tǒng)方面的書籍定位于某種嵌入式處理器的原理和應(yīng)用，專講一種處理器開(kāi)發(fā)工具的使用，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，不能滿足其在嵌入式系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、軟／硬件選型、方案設(shè)計(jì)等方面的需要。本書正是針對(duì)這一問(wèn)題而編寫的。本書共分10章，其中第1章介紹了嵌入式系統(tǒng)的概念、組成、發(fā)展趨勢(shì)及嵌入式處理器的分類，并對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)作了簡(jiǎn)單介紹；第2章主要介紹了構(gòu)成ARM體系結(jié)構(gòu)的CPU模塊、存儲(chǔ)模塊、I／O模塊和時(shí)鐘模塊；第3章重點(diǎn)講解了ARM硬件模塊的開(kāi)發(fā)，并給出了典型的硬件模塊開(kāi)發(fā)實(shí)例；第4章主要討論了軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，包括匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)和C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，同時(shí)對(duì)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行了介紹；第5章分析了嵌入式系統(tǒng)中的中斷機(jī)制及其應(yīng)用；第6章講述了Windows Embedded CE嵌入式操作系統(tǒng)的管理和設(shè)計(jì)流程；第7章講解了Windows CE應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的工具和具體步驟；第8章介紹了Windows CE驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)，并以IIC接口驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)為例，講解了具體的設(shè)計(jì)步驟；第9章主要介紹Nios Ⅱ軟核處理器以及支持Nios Ⅱ軟核處理器的FPGA系列，并詳細(xì)介紹了SOPC的開(kāi)發(fā)流程；第10章詳細(xì)講述了嵌入式項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)方法，包括產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程、文檔、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的工程與項(xiàng)目管理。本書可作為高等院校相關(guān)專業(yè)研究生、本科生及高職院校相關(guān)專業(yè)的教材，也可供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。

內(nèi)容概要

　　本書介紹了嵌入式系統(tǒng)的概念、組成、發(fā)展趨勢(shì)及嵌入式處理器的分類，并對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)作了簡(jiǎn)單介紹。全書共分10章，首先針對(duì)ARM體系結(jié)構(gòu)的CPU模塊、存儲(chǔ)模塊、I／O模塊和時(shí)鐘模塊等硬件模塊的基礎(chǔ)知識(shí)和開(kāi)發(fā)進(jìn)行了介紹，并給出了典型的硬件模塊開(kāi)發(fā)的例子。然后介紹了Windows
Embedded
CE嵌入式操作系統(tǒng)的管理、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)。此外，《ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》還介紹了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)——可編程片上系統(tǒng)（SOPC）及SOPC的開(kāi)發(fā)流程。最后針對(duì)工程應(yīng)用詳細(xì)講述了嵌入式項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)方法，包括產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程、文檔、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的工程與項(xiàng)目管理。
　　本書可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的教材使用，也可供有志從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的工程師參考。

書籍目錄

第1章 嵌入式系統(tǒng)概述
1.1 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)
1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義
1.1.2 嵌入式系統(tǒng)的基本組成
1.1.3 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)
1.1.4 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
1.2 嵌入式微處理器
1.2.1 嵌入式微處理器簡(jiǎn)介
1.2.2 ARM微處理器
1.2.3 嵌入式DSP處理器
1.2.4 網(wǎng)絡(luò)處理器
1.2.5 嵌入式片上系統(tǒng)
1.3 嵌入式操作系統(tǒng)
1.3.1 操作系統(tǒng)的基本概念
1.3.2 嵌入式操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1.3.3 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)基礎(chǔ)
1.3.4 常見(jiàn)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及應(yīng)用
1.4 本章小結(jié)
思考與練習(xí)
第2章 ARM體系結(jié)構(gòu)
2.1 ARM處理器簡(jiǎn)介
2.1.1 ARM處理器的型號(hào)和特點(diǎn)
2.1.2 ARM處理器結(jié)構(gòu)
2.2 ARM寄存器描述
2.2.1 ARM處理器的工作狀態(tài)
2.2.2 ARM處理器的運(yùn)行模式
2.2.3 ARM狀態(tài)下的寄存器組
2.2.4 程序狀態(tài)寄存器
2.2.5 異常處理
2.3 存儲(chǔ)器映射I／O
2.3.1 地址空間
2.3.2 存儲(chǔ)器格式
2.3.3 非對(duì)齊的存儲(chǔ)器訪問(wèn)
2.3.4 存儲(chǔ)器映射
2.4 本章小結(jié)
思考與練習(xí)
第3章 ARM硬件模塊開(kāi)發(fā)
3.1 ARM硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)
3.1.1 最小系統(tǒng)及常用硬件模塊
3.1.2 硬件設(shè)計(jì)基本原則
3.1.3 ARM調(diào)試系統(tǒng)
3.2 SDRAM模塊設(shè)計(jì)
3.2.1 SDRAM芯片引腳描述
3.2.2 SDRAM的模塊原理圖
3.2.3 SDRAM的工作模式
3.2.4 SDRAM的初始化操作
3.2.5 SDRAM的基本讀寫操作
3.2.6 SDRAM控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換
3.3 Flash模塊設(shè)計(jì)
3.3.1 Flash的特點(diǎn)和分類
3.3.2 Nor－Flash及Nand－Flash芯片引腳描述
3.3.3 Flash硬件設(shè)計(jì)
3.3.4 Flash存儲(chǔ)器的操作
3.4 LCD模塊設(shè)計(jì)
3.4.1 LCD工作原理
3.4.2 LCD硬件電路設(shè)計(jì)
3.4.3 LCD驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
3.5 USB模塊設(shè)計(jì)
3.5.1 USB發(fā)展簡(jiǎn)介
3.5.2 IJSB工作原理及特點(diǎn)
3.5.3 USB硬件電路設(shè)計(jì)
3.5.4 USB驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
3.6 I／O接口模塊設(shè)計(jì)
3.6.1 GPIO
3.6.2 UART
3.6.3 SPI接口
3.6.4總線
3.7 本章小結(jié)
思考與練習(xí)
第4章 ARM編程與調(diào)試
4.1 ARM指令系統(tǒng)
4.1.1 ARM指令介紹
4.1.2 ARM指令尋址方式
4.1.3 ARM指令集介紹
4.1.4 Thumb指令集
4.2 ARM匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)
4.2.1 ARM匯編語(yǔ)言格式簡(jiǎn)介
4.2.2 ARM匯編語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)
4.3 ARMC語(yǔ)言設(shè)計(jì)
4.3.1 C語(yǔ)言編程技術(shù)
4.3.2 C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程
4.3.3 ARMC／C++編譯器
4.4 ADS開(kāi)發(fā)平臺(tái)
4.4.1 ADS開(kāi)發(fā)平臺(tái)的特點(diǎn)
4.4.2 CodeWarrior軟件的使用方法
4.4.3 AXD調(diào)試軟件的使用方法
4.5 SDT開(kāi)發(fā)平臺(tái)
4.6 基于JTAG的調(diào)試系統(tǒng)
4.6.1 JTAG調(diào)試接口簡(jiǎn)介
4.6.2 JTAG調(diào)試系統(tǒng)的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)
4.6.3 常用JTAG調(diào)試工具
4.7 仿真器調(diào)試系統(tǒng)
4.7.1 初始化存儲(chǔ)器
4.7.2 在線仿真
4.7.3 典型調(diào)試問(wèn)題及解決方法
4.8 本章小結(jié)
思考與練習(xí)
第5章 中斷在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用
5.1 中斷概述
5.1.1 中斷原理
5.1.2 中斷的分類
5.1.3 中斷優(yōu)先級(jí)及其判別
5.1.4 中斷處理過(guò)程
5.2 Windows CE下的中斷處理分析
5.2.1 Windows CE中斷的相關(guān)概念
5.2.2 Windows CE中斷處理過(guò)程分析
5.3 本章 小結(jié)
思考與練習(xí)
第6章 Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)
6.1 操作系統(tǒng)概述
6.1.1 操作系統(tǒng)的發(fā)展
6.1.2 操作系統(tǒng)的分類和結(jié)構(gòu)
6.1.3 嵌入式操作系統(tǒng)
6.1.4 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
6.1.5 典型的嵌入式操作系統(tǒng)
6.2 Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)概述
612.1 Windows CE的特點(diǎn)
6.2.2 Windows CE的應(yīng)用
6.2.3 Windows CE的體系結(jié)構(gòu)和功能
6.3 Windows CE的管理
6.3.1 進(jìn)程、線程
6.3.2 內(nèi)存管理
6.3.3 設(shè)備管理器與文件系統(tǒng)
6.3.4 用戶界面與圖形系統(tǒng)
6.3.5 注冊(cè)表
6.3.6 電源管理
6.4 Windows CE操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.4.1 Platform Builder集成開(kāi)發(fā)環(huán)境
6.4.2 定制Windows CE
6.4.3 Windows CE目錄結(jié)構(gòu)
6.4.4 Windows CE的構(gòu)建系統(tǒng)
6.5 Windows CEBSP開(kāi)發(fā)
6.5.1 BSP概述
6.5.2 開(kāi)發(fā)Boot Loader
6.5.3 開(kāi)發(fā)OAL
6.6 應(yīng)用實(shí)例
6.7 本章小結(jié)
思考與練習(xí)
第7章 Windows CE應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
7.1 Windows CE應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)介
7.2 Windows CE系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具
7.2.1 Windows CE系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具概要
7.2.2 使用EVC開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序
7.2.3 使用Visual Studio 2005開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序
7.2.4 使用Platform Builder開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序
7.2.5 各種開(kāi)發(fā)工具的比較
7.3 Windows CE應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)流程
7.3.1 安裝SDK
7.3.2 代碼編寫和調(diào)試
7.4 Windows CE應(yīng)用程序接口
7.4.1 Windows程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
7.4.2 Win32API
7.4.3 MFC
7.4.4 ATL
7.4.5.NET Compact Framework
7.4.6 接口選擇原則
7.5 開(kāi)發(fā)Windows CE應(yīng)用程序的注意事項(xiàng)
7.6 基于VS2005的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)例
7.7 本章小結(jié)
思考與練習(xí)
第8章 Windows CE驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)
8.1 Windows CE驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)
8.1.1 Windows CE驅(qū)動(dòng)程序概述
8.1.2 Windows CE驅(qū)動(dòng)程序模型
8.1.3 Windows CE驅(qū)動(dòng)程序分類
8.1.4 Windows CE驅(qū)動(dòng)程序源代碼
8.2 流接口驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
8.2.1 流接口驅(qū)動(dòng)程序的架構(gòu)
8.2.2 設(shè)備文件名
8.2.3 流接口函數(shù)
8.2.4 DMA實(shí)現(xiàn)
8.3 設(shè)備管理器和電源管理
8.3.1 設(shè)備管理器
8.3.2 電源管理
8.4 Windows CE中的服務(wù)
8.4.1 Windows CE服務(wù)程序概述
8.4.2 Windows CE服務(wù)的啟動(dòng)和終止
8.4.3 服務(wù)控制
8.5 IIC接口驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)例
8.5.1 IIC總線概要及其特點(diǎn)
8.5.2 IIC總線與硬件設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互
8.5.3 初始化IIC中斷和編寫ISR
8.5.4 編寫流驅(qū)動(dòng)程序
8.5.5 IIC驅(qū)動(dòng)程序的封裝和添加
8.6 本章小結(jié)
思考與練習(xí)
第9章 基于Nios Ⅱ嵌入式SOPC設(shè)計(jì)
9.1 SOPC及其技術(shù)
9.2 Nios Ⅱ軟核處理器
9.2.1 NiosⅡ軟核處理器簡(jiǎn)介
9.2.2 可配置嵌入式軟核處理器的優(yōu)勢(shì)
9.3 SOPC的FPGA簡(jiǎn)介
9.3.1 Cyclone系列
9.3.2 Cyclone II系列
9.3.3 Stratix系列
9.3.4 Stratix Ⅱ系列
9.3.5 Xilinx公司的Virtex-II Pro FPGA
9.4 SOPC開(kāi)發(fā)流程及開(kāi)發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介
9.4.1 硬件開(kāi)發(fā)
9.4.2 軟件開(kāi)發(fā)
9.4.3 SOPC基本開(kāi)發(fā)流程簡(jiǎn)介
9.5 Nios Ⅱ應(yīng)用程序及其外設(shè)HAL驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)
9.5.1 Nios Ⅱ IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境
9.5.2 HAL系統(tǒng)庫(kù)
9.5.3 使用HAL開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序
9.5.4 開(kāi)發(fā)HAL下的設(shè)備驅(qū)動(dòng)
9.6 本章小結(jié)
思考與練習(xí)
第10章 嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)方法
10.1 嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目主要開(kāi)發(fā)流程
10.1.1 需求分析
10.1.2 總體方案設(shè)計(jì)
10.1.3 詳細(xì)設(shè)計(jì)階段
10.1.4 項(xiàng)目測(cè)試及中試
10.1.5 項(xiàng)目結(jié)題
10.2 嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介
10.2.1 由上而下與由下而上
10.2.2 UML系統(tǒng)建模
10.2.3 面向?qū)ο蟮乃枷?br />10.3 本章小結(jié)
思考與練習(xí)
后記
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.1.3 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)作為區(qū)別于一般計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有其自身特點(diǎn)：（1）嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，通常具有功耗低、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用計(jì)算機(jī)中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，使得嵌入式系統(tǒng)趨于小型化，移動(dòng)能力大大增強(qiáng)，與網(wǎng)絡(luò)的耦合越來(lái)越緊密。（2）嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。（3）嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，爭(zhēng)取在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中更具有競(jìng)爭(zhēng)力。（4）嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也與具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，便具有較長(zhǎng)的生命周期。（5）為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存儲(chǔ)于磁盤等載體中。（6）嵌入式系統(tǒng)本身不具備自行開(kāi)發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改，必須有一套開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā)。1.1.4 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)方面：（1）提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。嵌入式系統(tǒng)一般配備標(biāo)準(zhǔn)的一種或多種網(wǎng)絡(luò)通信接口，以適應(yīng)嵌入式分布處理結(jié)構(gòu)和上網(wǎng)的要求。嵌入式系統(tǒng)還必須配備有TCP／IP協(xié)議簇軟件支持的通信接口來(lái)滿足外部聯(lián)網(wǎng)的要求。（2）小尺寸、低成本和低功耗。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)選用最佳的編程模式并不斷地改進(jìn)算法，優(yōu)化編譯器性能，以限制內(nèi)存容量和復(fù)用接口芯片，來(lái)滿足小尺寸、低成本和低功耗的特性。（3）人性化的人機(jī)界面。自然的人機(jī)交互界面使嵌入式設(shè)備更具有親和力，也更容易為用戶所接受和使用。（4）完善的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。應(yīng)采用更強(qiáng)大的嵌入式處理器來(lái)滿足電氣結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的應(yīng)用產(chǎn)品，同時(shí)采用多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開(kāi)發(fā)技術(shù)來(lái)控制功能復(fù)雜性，簡(jiǎn)化應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，保障軟件質(zhì)量和縮短開(kāi)發(fā)周期。

后記

早在兩年前就開(kāi)始準(zhǔn)備這本書了，但是由于工作忙，再加上其他的一些事情，這本書的出版一再推遲，這里我要感謝西安電子科技大學(xué)出版社的支持和幫助，正是他們的鼓勵(lì)，讓我順利寫完了這本書！在我國(guó)，電子領(lǐng)域雖然進(jìn)步很大，但和發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有不小的差距。在目前提倡發(fā)展自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和國(guó)家產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的大環(huán)境下，我們獲得了很好的機(jī)遇。嵌入式系統(tǒng)為技術(shù)研發(fā)提供了一種很好的工具和平臺(tái)，在工業(yè)、醫(yī)療、軍事、農(nóng)業(yè)等各行各業(yè)中具有良好的應(yīng)用前景，特別是隨著智能社會(huì)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的推廣，將獲得更好更多的應(yīng)用?，F(xiàn)在嵌入式技術(shù)發(fā)展進(jìn)步很快，這方面也有很多很好的著作。本書主要針對(duì)初學(xué)嵌入式系統(tǒng)的讀者，對(duì)整個(gè)嵌入式系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了整理。由于時(shí)間和水平有限，書中難免有不完善和疏漏的地方，請(qǐng)大家批評(píng)指正。另外，本書在編寫過(guò)程中參考了很多相關(guān)資料，包括網(wǎng)上的許多資料，由于篇幅限制，在此一并表示感謝。

編輯推薦

《ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》：高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)“十一五”規(guī)劃教材。

圖書封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)及應(yīng)用 PDF格式下載

---