嵌入式系統(tǒng)基礎教程

前言

近年來，隨著32位嵌入式微處理器的出現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)技術得到了迅猛的發(fā)展，其應用已經(jīng)深入到工業(yè)控制、交通運輸、商業(yè)和服務業(yè)、精準農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、家庭等各個領域。社會和科技的發(fā)展需要越來越多的掌握嵌入式系統(tǒng)技術的專業(yè)人才，應對這種需求，我國一些高校相繼開設了有關嵌入式系統(tǒng)技術的課程。編者從2004年開始探索在應用型本科教學中引入嵌入式系統(tǒng)技術，相繼在計算機、自動化和電子信息工程專業(yè)開設嵌入式系統(tǒng)課程，并在計算機專業(yè)中開設了嵌入式系統(tǒng)專業(yè)方向。在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，應用型本科學生急需一套理論與實踐很好結合、通俗易懂的嵌入式系統(tǒng)教材，在此基礎上，萌生了編寫本書的想法。編者力求將本書編寫為嵌入式系統(tǒng)的入門教材，主要體現(xiàn)如下特點：（1）深入淺出地介紹嵌入式系統(tǒng)的基本概念，并通過大量應用實例使讀者認識到嵌入式系統(tǒng)無處不在，以引起讀者的學習興趣。（2）避免冗長的理論介紹，注重講清概念和方法，便于學習入門，側重嵌入式系統(tǒng)應用能力的培養(yǎng)。（3）既介紹ARM的體系結構，又介紹采用ARM內核的典型微處理器芯片S3C2410A，也介紹了由S3C2410A微處理器構成的應用系統(tǒng)，使讀者既見樹木也見森林。（4）考慮目前嵌入式系統(tǒng)的應用軟件主要采用C語言編程，為了使學生更好地掌握嵌入式系統(tǒng)的應用軟件結構和嵌入式系統(tǒng)C語言編程的特點和風格，安排了ARM的C語言程序設計一章，注重講述嵌入式系統(tǒng)C語言編程的一些特殊方法。（5）不僅安排了嵌入式微處理器內部集成的基本接口及應用設計，也介紹了嵌入式微處理器擴展接口及應用設計，為應用開發(fā)打好基礎。（6）為了便于初學者學習，本書以比較容易學習的嵌入式實時操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ為切入點，介紹嵌入式操作系統(tǒng)。

內容概要

　　近年來，隨著32位嵌入式微處理器的出現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)技術得到了迅猛的發(fā)展，其應用已經(jīng)深入到工業(yè)控制、交通運輸、商業(yè)和服務業(yè)、精準農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、家庭等各個領域。社會和科技的發(fā)展需要越來越多的掌握嵌入式系統(tǒng)技術的專業(yè)人才，應對這種需求，我國一些高校相繼開設了有關嵌入式系統(tǒng)技術的課程。　　編者從2004年開始探索在應用型本科教學中引入嵌入式系統(tǒng)技術，相繼在計算機、自動化和電子信息工程專業(yè)開設嵌入式系統(tǒng)課程，并在計算機專業(yè)中開設了嵌入式系統(tǒng)專業(yè)方向。在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，應用型本科學生急需一套理論與實踐很好結合、通俗易懂的嵌入式系統(tǒng)教材，在此基礎上，萌生了編寫本書的想法?！　【幷吡η髮⒈緯帉憺榍度胧较到y(tǒng)的入門教材，主要體現(xiàn)如下特點：　?。?）深入淺出地介紹嵌入式系統(tǒng)的基本概念，并通過大量應用實例使讀者認識到嵌入式系統(tǒng)無處不在，以引起讀者的學習興趣?！　。?）避免冗長的理論介紹，注重講清概念和方法，便于學習入門，側重嵌入式系統(tǒng)應用能力的培養(yǎng)?！　。?）既介紹ARM的體系結構，又介紹采用ARM內核的典型微處理器芯片S3C2410A，也介紹了由S3C2410A微處理器構成的應用系統(tǒng)，使讀者既見樹木也見森林?！　。?）考慮目前嵌入式系統(tǒng)的應用軟件主要采用C語言編程，為了使學生更好地掌握嵌入式系統(tǒng)的應用軟件結構和嵌入武系統(tǒng)C語言編程的特點和風格，安排了ARM的C語言程序設計一章，注重講述嵌入式系統(tǒng)C語言編程的一些特殊方法?！　。?）不僅安排了嵌入式微處理器內部集成的基本接口及應用設計，也介紹了嵌入式微處理器擴展接口及應用設計，為應用開發(fā)打好基礎。

書籍目錄

第1章 嵌入式系統(tǒng)概論1.1 嵌入式系統(tǒng)的概念1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的感性認識1.1.2 嵌入式系統(tǒng)定義1.1.3 嵌入式系統(tǒng)的基本組成1.1.4 嵌入式系統(tǒng)的特點1.2 嵌入式微處理器1.2.1 嵌入式微處理器的類型1.2.2 嵌入式微處理器的選型1.3 嵌入式操作系統(tǒng)1.3.1 操作系統(tǒng)1.3.2 嵌入式操作系統(tǒng)的特點1.3.3 常見的嵌入式操作系統(tǒng)1.3.4 嵌入式操作系統(tǒng)的選擇1.4 嵌入式系統(tǒng)應用軟件開發(fā)1.4.1 嵌入式系統(tǒng)應用軟件開發(fā)的特點1.4.2 嵌入式系統(tǒng)應用軟件的結構體系1.5 嵌入式系統(tǒng)的應用1.5.1 嵌入式系統(tǒng)的應用模式1.5.2 嵌入式系統(tǒng)的應用領域習題第2章 ARM微處理器的體系結構2.1 ARM微處理器2.1.1 ARM微處理器概述2.1.2 ARM系列微處理器2.1.3 ARM微處理器的特點2.2 ARM的體系結構2.2.1 ARM微處理器的CPU結構2.2.2 ARM微處理器的精簡指令集2.2.3 ARM微處理器的多級流水線2.3 ARM微處理器的工作狀態(tài)和運行模式2.3.1 ARM微處理器的工作狀態(tài)2.3.2 ARM微處理器的運行模式2.4 ARM微處理器的寄存器組織2.4.1 ARM狀態(tài)下的寄存器2.4.2 Thumb狀態(tài)下的寄存器2.5 ARM支持的數(shù)據(jù)類型和存儲模式2.5.1 ARM支持的數(shù)據(jù)類型2.5.2 ARM支持的存儲模式2.5.3 ARM支持的I/O尋址2.6 ARM微處理器的異常2.6.1 ARM的異常類型2.6.2 異常的響應及返回2.6.3 異常的描述2.6.4 異常服務程序2.7 典型ARM微處理器芯片S3C2410A2.7.1 S3C2410A芯片概述2.7.2 S3C2410A芯片的內部結構2.7.3 S3C2410A芯片的引腳及功能2.7.4 S3C2410A芯片與80C51單片機的比較2.8 基于$3C2410A微處理器的典型實驗平臺2.8.1 實驗平臺概述2.8.2 實驗平臺的組成2.9 嵌入式系統(tǒng)應用實例設計2.9.1 應用系統(tǒng)概述2.9.2 硬件結構框圖2.9.3 軟件流程圖2.9.4 測試結果習題第3章 ARM指令系統(tǒng)與匯編語言程序設計3.1 ARM指令系統(tǒng)概述3.1.1 ARM指令系統(tǒng)的特點3.1.2 ARM匯編指令的基本格式3.1.3 ARM指令的條件域3.2 ARM指令的尋址方式3.3 ARM指令的分類介紹3.3.1 數(shù)據(jù)處理指令3.3.2 加載／存儲指令3.3.3 轉移指令3.3.4 程序狀態(tài)寄存器訪問指令3.3.5 軟件中斷指令3.4 Thumb指令集3.5 ARM的偽指令3.6 ARM匯編語言程序設計舉例3.6.1 分支結構3.6.2 循環(huán)結構3.6.3 主子結構習題第4章 ARM的C語言程序設計4.1 概述4.1.1 嵌入式系統(tǒng)應用程序的編程語言4.1 I2嵌入式系統(tǒng)C語言程序設計需考慮的問題4.2 數(shù)據(jù)類型4.2.1 C語言的數(shù)據(jù)類型4.2.2 ARM的C編譯器支持的基本數(shù)據(jù)類型4.3 常量與變量4.3.1 常量4.3.2 變量4.4 預處理指令4.4.1 文件包含預處理指令4.4.2 宏定義預處理指令4.4.3 條件編譯預處理指令4.4.4 預處理指令#pragma4.5 位運算4.5.1 “按位與”運算4.5.2 “按位或”運算4.5.3 “移位”運算4.6 函數(shù)4.6.1 函數(shù)概述4.6.2 中斷函數(shù)4.6.3 可重入函數(shù)4.7 應用程序的結構4.8 C語言應用程序舉例習題第5章 ADS 1.2集成開發(fā)環(huán)境簡介5.1 ADS 1.2集成開發(fā)環(huán)境的組成與功能5.1.1 ADS 1.2 集成開發(fā)環(huán)境的組成5.1.2 CodeWarrior和AXD5.2 ADS 1.2集成開發(fā)環(huán)境的安裝5.3 ADS 1.2集成開發(fā)環(huán)境的使用5.3.1 開發(fā)環(huán)境的配置5.3.2 程序的編輯、編譯和鏈接5.3.3 程序的調試和運行5.4 ADS 1.2集成開發(fā)環(huán)境的應用5.4.1 ARM匯編語言程序的編輯、匯編鏈接、調試運行5.4.2 ARM C語言程序的編輯、編譯鏈接、調試運行習題第6章 S3C2410A的基本接口及應用設計6.1 S3C2410A的串行接口與串行通信6.1.1 S3C2410AUART的內部結構6.1.2 S3C2410AUART的功能6.1.3 波特率的計算6.1.4 UART的初始化6.1.5 UART數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收的編程6.1.6 串行通信編程舉例6.2 S3C2410A的通用I／O接口及應用6.2.1 GPIO的原理與結構6.2.2 GPIO的初始化及輸入／輸出操作6.2.3 GPIO的應用舉例6.3 S3C2410A的A／D轉換接口6.3.1 A／D轉換的基本概念6.3.2 S3C2410A的A／D轉換器6.3.3 A／D轉換的應用編程6.4 S3C2410A的L.CD接口6.4.1 LCD的工作原理6.4.2 S3C2410A的LCD控制器6.4.3 S3C2410A的L,CD應用編程6.5 S3C2410A的觸摸屏接口及應用6.5.1 觸摸屏的工作原理6.5.2 S3C2410A的觸摸屏控制接口6.5.3 觸摸屏控制接口的特殊功能寄存器6.5.4 觸摸屏應用編程習題第7章 刪的存儲器系統(tǒng)7.1 存儲器系統(tǒng)概述7.1.1 存儲器系統(tǒng)的分層結構7.1.2 常用的存儲器7.2 S3C2410A微處理器的存儲系統(tǒng)7.2.1 S3C2410A的存儲空間7.2.2 S3C2410A存儲空間的映射7.2.3 S3C2410A的存儲控制寄存器7.3 NAND Flash存儲器的擴展7.3.1 NAND Flash存儲器概述7.3.2 NAND Flash的運行模式7.3.3 NAND Flash芯片簡介7.3.4 NAND Flash的接口設計7.3.5 NAND Flash的控制寄存器7.4 SDRAM存儲器的擴展7.4.1 SDRAM存儲器概述7.4.2 SDRAM芯片簡介7.4.3 SDRAM的接口設計習題第8章 嵌入式實時操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ8.1 μC／OS-Ⅱ實時操作系統(tǒng)概述8.1.1 μC／OS-Ⅱ的特點8.1.2 μC／OS-Ⅱ的體系結構8.1.3 μC／OS-Ⅱ提供的系統(tǒng)服務8.2 μC／OS-Ⅱ中的任務8.2.1 任務的基本概念8.2.2 任務的狀態(tài)8.2.3 任務代碼8.2.4 系統(tǒng)任務8.2.5 任務的優(yōu)先級、任務的堆棧和任務控制塊8.2.6 任務的調度8.2.7 任務的創(chuàng)建8.2.8 μC／OS-Ⅱ的初始化和任務的啟動8.2.9 編程舉例8.3 μC／OS-Ⅱ的任務同步與通信8.3.1 任務之間的協(xié)調8.3.2 信號量8.3.3 消息郵箱8.3.4 消息隊列8.4 μC／OS-Ⅱ的移植8.4.1 μC／OS-Ⅱ移植的基本要求與工作內容8.4.2 μC／OS-Ⅱ在S3C2410A微處理器上的移植習題第9章 擴展接口的應用設計9.1 RS-485接口的應用設計9.1.1 RS-485接口概述9.1.2 RS-485接口雙機通信的硬件設計9.1.3 RS-485接口雙機通信的軟件編程9.1.4 RS-485接口的多機通信設計9.2 CAN總線接口的應用設計9.2.1 CAN總線接口概述9.2.2 CAN總線接口的硬件設計9.2.3 CAN總線接口的控制命令9.2.4 CAN總線接口的軟件編程9.3 GPRS遠程通訊系統(tǒng)的設計9.3.1 GPRS接口概述9.3.2 GPRS接口模塊及AT指令集簡介9.3.3 GPRS遠程通信系統(tǒng)接口的硬件設計9.3.4 GPRS遠程通信系統(tǒng)的軟件編程9.4 GPS地理定位系統(tǒng)的設計9.4.1 GPS接口模塊概述9.4.2 GPS地理定位系統(tǒng)的設計習題附錄附錄A S3C2410A的引腳及名稱附錄B 常用的頭文件和系統(tǒng)引導程序參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 嵌入式系統(tǒng)概論20世紀70年代微處理器出現(xiàn)后，計算機技術及應用得到了飛速的發(fā)展。計算機已經(jīng)進入辦公室、家庭及社會的各個角落。計算機不僅作為通用的“計算機器”被人們使用，而且越來越多的微處理器被“嵌入”到設備、儀器、家用電器、交通工具及各種系統(tǒng)中，從而使它們具有智能化的功能，受到人們的歡迎。隨著設備智能化的深入發(fā)展，微處理器這種“嵌入式”應用技術越來越受到人們的重視，嵌入式系統(tǒng)技術已經(jīng)成為計算機應用技術的重要分支，成為計算機技術領域發(fā)展最活躍的方向之一。1.1 嵌入式系統(tǒng)的概念1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的感性認識什么是嵌入式系統(tǒng)呢？首先讓我們來看一下微處理器的兩種應用形式。是由微處理器構成的PC計算機，從外觀看，PC計算機由機箱、顯示器、鍵盤組成。在機箱中裝有主板，主板是計算機的主體，其上安裝了微處理器、內存條、各種擴展板（包括顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、通信卡等）。在市場上見到的PC計算機都是以同樣的標準形式配置的，只是在存儲容量、處理速度等性能上有所差異。在這種應用模式下，計算機主要用來完成計算和數(shù)據(jù)處理任務，人們可以利用它來完成各種信息處理工作，這種計算機屬于通用計算機。

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