嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計

前言

　　在信息化的社會里，需要能夠隨時隨地對信息進行采集、處理、存儲和傳輸，這樣就需要使用到嵌入式系統(tǒng)?？梢哉f，嵌入式系統(tǒng)是信息社會的技術(shù)基礎(chǔ)之一?！　∏度胧较到y(tǒng)幾乎無處不在，從日常生活中的手機、游戲機、電視機、洗衣機，到汽車電子、工業(yè)控制、飛機大炮、飛船火箭等。正是嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，才使得計算機走出實驗室，走向社會，走進各行各業(yè)。過去PC機上的應(yīng)用，如文檔編輯與查看、網(wǎng)絡(luò)瀏覽、多媒體播放、信息處理、自動控制等，現(xiàn)在大多可以由嵌入式系統(tǒng)來實現(xiàn)，這正是所謂后PC時代的特點之一。　　嵌入式系統(tǒng)是IT領(lǐng)域的研究熱點，各院校開設(shè)了很多相關(guān)課程。作者在課程教學(xué)中，感覺到嵌入式系統(tǒng)的原理性教材比較缺乏，已有的教材大多針對某種特定的硬件或軟件平臺，不具有普遍性。為此，作者在近年嵌入式系統(tǒng)原理課程講義的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己對嵌入式系統(tǒng)的理解，編寫完成該教材，力圖系統(tǒng)地概括嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，使讀者在掌握該教材知識的基礎(chǔ)上，能夠更好地開展下一步的學(xué)習(xí)和研究工作。　　本書包括三部分：硬件、軟件和設(shè)計，共9章。其中：第1章為嵌入式系統(tǒng)綜述；第2～5章為硬件部分；第6章和第7章為軟件部分；第8章和第9章為系統(tǒng)設(shè)計部分?！　〉?章介紹嵌入式系統(tǒng)的基本概念，分析其與通用計算機的區(qū)別，目的是幫助讀者建立起對嵌入式系統(tǒng)的基本認識?！　〉?章介紹嵌入式處理器的基本概念，如嵌入式處理器的特點、與通用處理器的比較、嵌入式處理器的類型等；并分別介紹8051單片機、ARM處理器、嵌入式x86處理器、DSP處理器及sOc處理器。通過對不同處理器實例的比較與學(xué)習(xí)，加深對嵌入式處理器特點與應(yīng)用方法的理解?！　〉?章介紹嵌入式系統(tǒng)總線技術(shù)。首先分析了ISA總線、PCI總線的原理；隨后介紹這些總線的工業(yè)化版本，包括PC／104、PC／104-：Plus、PCI-104、PCI／104-Express、PCIe／104、CompactPCI等?？偩€是將計算機各模塊聯(lián)系在一起的紐帶，理解總線技術(shù)有利于讀者建立起系統(tǒng)的概念。　　第4章介紹在嵌入式系統(tǒng)中經(jīng)常應(yīng)用的電路，包括復(fù)位與電源管理、12C總線、實時時鐘、RS-232接口等。這些都是非?；A(chǔ)的電路，是嵌入式系統(tǒng)工程師必須掌握的知識。

內(nèi)容概要

　　《嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計》是作者在綜合了相關(guān)課程講義和教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上編寫的，也是作者多年從事嵌入式系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗的總結(jié)。全書并不針對某種特定體系結(jié)構(gòu)的處理器或操作系統(tǒng)，而是力圖概括嵌入式系統(tǒng)所涉及的最基礎(chǔ)的知識。硬件上，以嵌入式處理器、嵌入式系統(tǒng)總線和嵌入式存儲器為主體，輔之以嵌入式系統(tǒng)的常見電路，由此建立起嵌入式系統(tǒng)的硬件知識體系；軟件上，重點分析嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序和操作系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計上，重點分析低功耗設(shè)計技術(shù)和電磁兼容設(shè)計技術(shù)。　　《嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計》結(jié)構(gòu)清晰，語言簡潔，采用大量的圖表來說明技術(shù)問題，因而通俗易懂，適合用作高等院校嵌入式系統(tǒng)課程的原理性教材，也可作為嵌入式系統(tǒng)愛好者的入門參考書。

書籍目錄

第1章 嵌入式系統(tǒng)概述1.1 什么是嵌入式系統(tǒng)1.2 嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)1.3 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用1.4 嵌入式系統(tǒng)的組成1.5 嵌入式系統(tǒng)的分類1.5.1 按處理器位寬分類1.5.2 按有無操作系統(tǒng)分類1.5.3 按實時性分類1.5.4 按應(yīng)用分類1.6 小結(jié)1.7 習(xí)題第2章 嵌入式處理器2.1 嵌入式處理器的原理2.1.1 嵌入式處理器的指令系統(tǒng)2.1.2 嵌入式處理器的類型2.1.3 嵌入式處理器的結(jié)構(gòu)2.1.4 大端方式和小端方式2.1.5 影響嵌入式處理器性能的因素2.2 嵌入式處理器的分類2.3 嵌入式處理器的特點2.4 8051單片機2.4.1 8051單片機結(jié)構(gòu)2.4.2 MCS51指令系統(tǒng)2.5 ARM處理器及實例2.5.1 ARM技術(shù)發(fā)展2.5.2 ARM體系結(jié)構(gòu)2.5.3 ARM擴展指令集2.5.4 ARM/Thumb體系結(jié)構(gòu)版本的命名2.5.5 ARM處理器核2.5.6 ARM處理器片內(nèi)總線2.5.7 S3C2410處理器2.6 嵌入式x86處理器及實例2.6.1 嵌入式x86處理器的發(fā)展2.6.2 Geodex86處理器2.6.3 CS5535原理2.6.4 基于GeodeGX處理器的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.7 DSP處理器及實例2.7.1 DSP與普通處理器的區(qū)別2.7.2 DSP的應(yīng)用形式2.7.3 TMS320DM642處理器2.8 SOC處理器及實例2.8.1 SOC處理器類型及優(yōu)點2.8.2 視頻編碼SOC處理器2.9 嵌入式處理器的選擇2.1 0嵌入式處理器的JTAG調(diào)試接口2.1 1小結(jié)2.1 2習(xí)題第3章 嵌入式系統(tǒng)總線3.1 計算機總線基本概念3.2 嵌入式系統(tǒng)總線的特點3.3 ISA總線原理3.3.1 ISA總線結(jié)構(gòu)3.3.2 ISA總線信號3.3.3 ISA總線時序3.4 PCI總線原理3.4.1 PCI總線概述3.4.2 PCI總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.4.3 PCI總線信號3.4.4 PCI設(shè)備的配置空間3.4.5 PCI總線操作命令3.4.6 PCI總線傳輸操作3.5 PC/104系列總線標(biāo)準(zhǔn)3.5.1 PC/104總線3.5.2 PC/104Plus總線3.5.3 PCI104、PCI/104Express及PCIe/1043.6 CompactPCI總線3.6.1 CompactPCI概述3.6.2 CompactPCI機械結(jié)構(gòu)3.6.3 CompactPCI連接器3.6.4 CompactPCI熱插拔技術(shù)3.7 小結(jié)3.8 習(xí)題3.6.1 CompactPCI概述3.6.2 (；ompactPCI機械結(jié)構(gòu)3.6.3 CompactPCI連接器3.6.4 CompactPCI熱插拔技術(shù)3.7 小結(jié)3.8 習(xí)題第4章 嵌入式系統(tǒng)常見電路4.1 系統(tǒng)復(fù)位與電源監(jiān)控4.1.1 RC復(fù)位電路4.1.2 復(fù)位與電源管理控制器4.2 I2C總線原理4.2.1 概述4.2.2 I2C總線拓撲結(jié)構(gòu)4.2.3 I2C總線工作原理4.3 實時時鐘4.3.1 實時時鐘基本概念4.3.2 S-35390A實時時鐘4.4 RS-232接口4.4.1 RS-232原理4.4.2 RS-232接口4.4.3 起止式異步串行通信協(xié)議4.4.4 RS一232接口驅(qū)動器實例4.5 小結(jié)4.6 習(xí)題第5章 嵌入式系統(tǒng)存儲器5.1 概述5.2 靜態(tài)隨機存儲器5.2.1 SRAM原理5.2.2 IDT7164靜態(tài)RAM存儲器5.3 雙端口存儲器5.3.1 雙端口RAM及其應(yīng)用5.3.2 IDT、7007雙端口RAM5.3.3 IDT7007中斷邏輯5.3.4 IDT7007信號燈邏輯5.3.5 IDT7007的擴展5.4 同步動態(tài)隨機存儲器5.4.1 動態(tài)隨機存儲器5.4.2 SDRAM概述5.4.3 SDRAM命令5.5 NoRFlash5.5.1 Flash概述5.5.2 W39L.040V簡介5.5.3 w39I.，040V操作模式5.5.4 W39L040A模式命令5.5.5 W39L，040A擦寫狀態(tài)查詢5.6 NANDFlash5.6.1 K9F1208XOC簡介5.6.2 K9F、1208XOC輸入／輸出接口5.6.3 K9F、1208XOC操作命令5.6.4 K9F1208XOC備用區(qū)數(shù)據(jù)分配5.7 串行EEPR()M5.7.1 24C01結(jié)構(gòu)5.7.2 24C01寫操作5.7.3 24C0l讀操作5.8 小結(jié)5.9 習(xí)題第6章 嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序6.1 PC機中的引導(dǎo)程序6.2 嵌入式系統(tǒng)中的引導(dǎo)程序6.3 嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序的啟動過程6.4 UniVet·salBootL，oader6.4.1 U-Boot簡介6.4.2 U-Boot用戶命令及使用6.4.3 U-Boot源代碼結(jié)構(gòu)6.4.4 U-Boot啟動過程6.4.5 U-Boot用戶命令解釋代碼6.4.6 U-Boot中的Flash燒寫代碼6.4.7 U-Boot編譯6.4.8 U-Boot的移植6.4.9 U-Boot的燒寫6.5 小結(jié)6.6 習(xí)題第7章 嵌入式操作系統(tǒng)7.1 概述第8章 嵌入式系統(tǒng)低功耗設(shè)計第9章 嵌入式系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　嵌入式系統(tǒng)概述　　嵌入式系統(tǒng)是針對具體應(yīng)用而定制的專用計算機系統(tǒng)。定制不僅是指操作系統(tǒng)的裁剪、軟件的針對性設(shè)計，往往還包括硬件的專門設(shè)計。定制的目的是使計算機系統(tǒng)適應(yīng)其“嵌入”對象在功能、性能、功耗、成本、可靠性、環(huán)境適應(yīng)性等方面的特殊要求?！　∏度胧较到y(tǒng)與通用計算機在應(yīng)用形態(tài)、開發(fā)及調(diào)試方式上有很大的差別。在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，做硬件設(shè)計的工程師要有一定的軟件基礎(chǔ)，做軟件開發(fā)的工程師也要理解硬件的工作原理。系統(tǒng)開發(fā)工作具有較大的挑戰(zhàn)性。　　嵌入式系統(tǒng)無處不在，也正是嵌入式技術(shù)的發(fā)展，才使計算機走出實驗室，走向社會，走進各行各業(yè)，研究嵌入式技術(shù)對推動信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義?！　?.1　什么是嵌入式系統(tǒng)　　嵌入式系統(tǒng)（Embedded System）也稱嵌入式計算機系統(tǒng)。顧名思義，嵌入式系統(tǒng)是計算機的一種特殊形式，因此在理解嵌入式系統(tǒng)概念前，必須先明確計算機的基本概念。　　計算機是能按照指令對各種數(shù)據(jù)進行自動加工處理的電子設(shè)備，一套完整的計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個部分，如圖1.1所示。軟件是指令與數(shù)據(jù)的集合，而硬件則是執(zhí)行指令和處理數(shù)據(jù)的環(huán)境平臺，是那些看得見、摸得著的部件。計算機的硬件系統(tǒng)主要由中央處理器、存儲器、外部設(shè)備以及連接各個部分的計算機總線組成。軟件則包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩個部分，操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的組成部分?！　∽?946年第一臺電子計算機問世以來，計算機技術(shù)發(fā)展迅猛，經(jīng)歷了電子管計算機、晶體管計算機、小規(guī)模集成電路計算機、大規(guī)模集成電路計算機4個階段?！　‖F(xiàn)在廣為人知的臺式機、便攜機等通用計算機性能強大，安裝不同的軟件就能實現(xiàn)不同的功能，其應(yīng)用并不局限于特定的領(lǐng)域。如果安裝了專門的軟件開發(fā)工具，它就是一臺軟件開發(fā)計算機；如果安裝了辦公軟件，它就是一臺辦公計算機；如果安裝了游戲軟件，它就是一臺游戲機。

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