嵌入式系統(tǒng)接口原理與應用

前言

目前，嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)無處不在：通信、信息、數(shù)字家庭、工業(yè)控制等領域，隨處都能見到嵌入式產(chǎn)品；國內(nèi)也掀起了學習嵌入式知識的熱潮。嵌入式知識的學習范圍很廣，不僅要學習軟件知識還要學習硬件知識。學習嵌入式要以應用為導向，因此，建議學習者首先選擇一款主流芯片，以點帶面、循序漸進地進行。目前，以ARM為核心的嵌入式技術逐漸成為我國嵌入式教學的主流。結合多年的教學實踐，我們編寫了嵌入式系列教材，《嵌入式系統(tǒng)接口原理與應用》是軟硬件結合最緊密的知識模塊。目前，嵌入式設計中大多數(shù)是結合某種開發(fā)板做二次開發(fā)，因此，硬件的比重只占到20％，而軟件的比重卻占到80％。本書按照“接口原理一典型電路一接口編程”這種模式對常用接口進行了介紹，重點是接口驅(qū)動程序的編寫。本書的接口驅(qū)動程序不是基于某種操作系統(tǒng)，而是用c語言編寫從而直接控制接口控制器。通過ADS集成開發(fā)調(diào)試環(huán)境，讀者可以很清楚地看到軟件對硬件的控制過程。這個理解過程對于讀者編寫基于某種操作系統(tǒng)下的接口驅(qū)動程序有很大的幫助。本書的前導課程是《計算機組成原理》、《C語言程序設計》、《匯編語言程序設計一一基于ARM體系結構》，后續(xù)課程是《嵌入式Linux操作系統(tǒng)原理與應用》、《嵌入式系統(tǒng)原理與應用》。本書主要內(nèi)容分成3個部分：第一部分介紹以ARM為內(nèi)核的嵌入式微處理器基本知識、嵌入式開發(fā)環(huán)境，包括第1、2章。第二部分介紹存儲器接口、基本輸入／輸出接口、外部總線接口、網(wǎng)絡接口、嵌入式系統(tǒng)軟件設計等知識，包括第3～7章。第三部分是實驗內(nèi)容，包括第8章。具體章節(jié)安排如下：第1章嵌入式微處理器：首先介紹嵌入式系統(tǒng)的基本組成結構，然后介紹微處理器的基本知識以及常用的嵌入式微處理器，最后重點介紹國內(nèi)幾種以ARM為內(nèi)核的嵌入式微處理器以及ARM芯片的選型。

內(nèi)容概要

　　《嵌入式系統(tǒng)接口原理與應用》主要內(nèi)容分成3個部分：第一部分介紹以ARM為內(nèi)核的嵌入式微處理器基本知識、嵌入式開發(fā)環(huán)境，包括第1、2章。第二部分介紹存儲器接口、基本輸入／輸出接口、外部總線接口、網(wǎng)絡接口、嵌入式系統(tǒng)軟件設計等知識，包括第3～7章。第三部分是實驗內(nèi)容，包括第8章。《嵌入式系統(tǒng)接口原理與應用》含光盤1張，內(nèi)含相關實驗的源代碼和相應視頻，讀者可根據(jù)實際情況選做其中的實驗。　　《嵌入式系統(tǒng)接口原理與應用》可作為高等院校計算機、電子及相關專業(yè)的教材或參考書，也適合工程技術人員參考。

書籍目錄

第1章 嵌入式微處理器1．1 概述1．1．1 嵌入式系統(tǒng)的組成1．1．2 嵌入式處理器的分類1．1．3 嵌入式處理器的評估指標1．2 嵌入式微處理器基礎1．2．1 微處理器設計中的基本概念1．2．2 體系結構1．2．3 CISC和RISC技術1．2．4 流水線技術1．2．5 多核技術1．2．6 嵌入式處理器發(fā)展趨勢1．3 總線概述1．3．1 基本概念1．3．2 片內(nèi)總線1．3．3 芯片總線1．3．4 系統(tǒng)內(nèi)總線1．3．5 外部總線1．4 常見的嵌入式微處理器1．4．1 PowerPC處理器1．4．2 68K／ColdFire處理器1．4．3 MIPS處理器1．4．4 SPARC處理器1．4．5 ARM處理器1．5 ARM處理器1．5．1 ARM內(nèi)核1．5．2 ARM寄存器1．5．3 信息存儲的字節(jié)順序1．5．4 ARM指令系統(tǒng)1．5．5 ARM處理器的中斷和異常1．6 ARM內(nèi)核1．6．1 ARM7系列1．6．2 ARM9系列1．6．3 ARM10系列1．6．4 ARM11系列1．6．5 SeeurCore微處理器系列1．6．6 StrongARM和XScale系列1．6．7 ARMCortex處理器系列1．7 基于ARM核的芯片選擇1．7．1 ARM內(nèi)核的選擇1．7．2 接口控制器的選擇1．7．3 多核的選擇1．7．4 國內(nèi)常用ARM芯片1．7．5 選擇方案舉例習題第2章 嵌入式開發(fā)環(huán)境2．1 硬件設計基礎2．1．1 電路設計基本流程2．1．2 常用的電路設計工具2．1．3 接口的作用2．1．4 接口設計2．2 基于開發(fā)板的二次開發(fā)2．2．1 基于開發(fā)板的二次開發(fā)概述2．2．2 嵌入式最小系統(tǒng)的硬件模塊2．2．3 嵌入式系統(tǒng)的啟動架構2．3 電源和復位接口2．3．1 電源接口概述2．3．2 低功耗設計和電源管理2．3．3 電源接口電路2．3．4 RST電路2．4 調(diào)試接口2．4．1 嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試方法2．4．2 JTAG調(diào)試接口2．5 ADS1．2集成開發(fā)環(huán)境2．5．1 CodeWarriorIDE2．5．2 AXD調(diào)試器2．5．3 使用ADS開發(fā)軟件過程2．5．4 匯編語言和C語言交互編程習題第3章 嵌入式系統(tǒng)的存儲器3．1 存儲系統(tǒng)概述3．1．1 存儲器的分類3．1．2 存儲系統(tǒng)的層次結構3．1．3 半導體存儲器的主要性能指標3．1．4 嵌入式系統(tǒng)存儲設備3．2 隨機存儲器RAM3．2．1 概述3．2．2 靜態(tài)隨機存儲器SRAM3．2．3 動態(tài)隨機存儲器DRAM3．2．4 同步動態(tài)隨機存儲器sDRAM3．2．5 雙倍速率隨機存儲器DDRAM3．2．6 存儲器接口3．2．7 存儲器接口編程3．3 只讀存儲器ROM3．3．1 掩膜ROM3．3．2 可編程ROM3．3．3 可擦除可編程ROM3．3．4 電可擦除可編程ROM3．3．5 Flash存儲器3．4 NorFlash芯片介紹3．4．1 SST39VF1603．4．2 SST39VF160的操作命令3．4．3 NorFlash接口電路3．4．4 NorFlash接口編程3．5 NandFlash存儲器3．5．1 K9F1208UOB概述3．5．2 K9F1208UOB的操作命令3．5．3 NandFlash控制器3．5．4 NandFlash接口電路3．5．5 NandFlash接口編程3．6 外部存儲器3．6．1 硬盤3．6．2 光盤存儲器3．6．3 Flash卡習題第4章 基本輸入／輸出接口4．1 輸入／輸出接口概述4．1．1 GPIO的結構與原理4．1．2 S3C2410中的GPIO4．2 鍵盤和鼠標接口4．2．1 鍵盤接口4．2．2 鍵盤接口編程4．2．3 PS／2接口4．3 A／D轉換器4．3．1 A／D轉換器概述4．3．2 A／D轉換的原理4．3．3 D／A轉換的方法4．3．4 A／D轉換電路4．3．5 A／D轉換接口編程4．4 觸摸屏接口4．4．1 觸摸屏的工作原理4．4．2 S3C2410觸摸屏控制器4．4．3 S3C2410觸摸屏接口編程4．5 顯示器接口……第5章 外部總線接口第6章 網(wǎng)絡接口第7章 嵌入式系統(tǒng)軟件設計第8章 常用接口實驗參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1．單工、半雙工和全雙工方式單工方式：最簡單的一種通信方式。在這種方式下，系統(tǒng)只能單向傳送數(shù)據(jù)，也就是說，系統(tǒng)一端作為發(fā)送端，另一端作為接收端。半雙工方式：輸入過程和輸出過程使用同一通路，端口可以收發(fā)數(shù)據(jù)，但不能同時進行。有些計算機和顯示終端之間采用半雙工方式，這時從鍵盤輸入的字符在發(fā)送到主機的同時就被送到終端上顯示出來，而不是用回送的辦法，所以避免了接收過程和發(fā)送過程同時進行的情況。對于像打印機這樣的單方向傳輸?shù)耐獠吭O備，只要用半雙工方式就能滿足需要。全雙工方式：對數(shù)據(jù)的兩個傳輸方向采用不同的通路，可以同時進行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。對于串行接口來說，意味著可以同時進行輸入和輸出。2．同步方式和異步方式通信可以分為兩種類型，即同步通信和異步通信。采用同步通信時，將許多字符組成一個信息組，這樣字符可以逐個傳輸。但是，在每組信息（通常稱為一個信息幀）的開始要加上同步字符，在沒有信息要傳輸時，要填上空字符，因為同步傳輸不允許有間隙。異步通信是以字符為單位進行傳輸?shù)?，兩個字符之間的傳輸間隔是任意的，所以，每個字符的前后都要用一些數(shù)位來作為分隔位。接收設備在收到起始信號之后只要在一個字符的傳輸時間內(nèi)能和發(fā)送設備保持同步就能正確接收。下一個字符起始位的到來又使同步重新校準。在異步通信方式下，從一個字符的結束到下一個字符開始之間，沒有規(guī)定固定的間隔長度，因此稱為異步傳輸方式。間隔時間用停止位填充。間隔時間可長可短，但也不能太長，某些場合下，如果間隔時間超過了一定的范圍，接收端就認定為超時故障。

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《嵌入式系統(tǒng)接口原理與應用》：“十一五”高等院校規(guī)劃教材

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