嵌入式系统设计大学教程

第1部分嵌入式系统

第1章嵌入式系统概述

1.1什么是嵌入式系统

1.2嵌入式系统的特点

1.3嵌入式系统的体系结构

1.3.1硬件平台

1.3.2硬件抽象层

1.3.3实时操作系统

1.3.4实时应用程序

1.4嵌入式系统的分类

1.5嵌入式系统的应用

本章小结

思考与练习题

第2章嵌入式系统设计基本概念

2.1嵌入式硬件系统

2.1.1嵌入式处理器

2.1.2存储器

2.1.3外围设备

2.2嵌入式操作系统

2.2.1嵌入式操作系统的发展

2.2.2嵌入式实时操作系统的分类

2.2.3嵌入式实时操作系统的可裁剪性及其实现

2.2.4常用的实时操作系统

2.3嵌入式系统的基本设计过程

2.3.1需求分析

2.3.2规格说明

2.3.3体系结构设计

2.3.4设计硬件构件和软件构件

2.3.5系统调试与集成

2.4本教程选择的软硬件平台

2.4.1教学硬件平台ARM

2.4.2教学软件平台Linux

本章小结

思考与练习题

第2部分嵌入式系统硬件开发技术

第3章基于ARM的处理器体系结构

3.1ARM体系结构

3.1.1ARM微处理器结构

3.1.2ARM工作状态

3.1.3ARM微处理器的寄存器组织

3.1.4ARM微处理器的指令结构

3.2ARM9处理器简介

3.2.1与ARM7处理器比较

3.2.2OMAP5912处理器介绍

本章小结

思考与练习题

第4章ARM微处理器的编程模型与指令系统

4.1ARM微处理器的工作状态

4.2ARM微处理器的运行模式

4.3ARM体系结构的存储器格式

4.3.1大端格式

4.3.2小端格式

4.4寄存器组织

4.4.1ARM状态下的寄存器组织

4.4.2Thumb状态下的寄存器组织

4.5ARM的异常

4.5.1ARM体系结构所支持的异常类型

4.5.2异常向量(ExceptionVectors)

4.5.3对异常的响应

4.5.4从异常返回

4.5.5各类异常的具体描述

4.5.6异常的进入/退出

4.5.7异常优先级(ExceptionPriorities)

4.6ARM微处理器的指令系统基础

4.6.1指令长度及数据类型

4.6.2ARM微处理器的指令的分类与格式

4.6.3指令的条件域

4.7ARM指令的寻址方式

4.7.1立即寻址

4.7.2寄存器寻址

4.7.3寄存器间接寻址

4.7.4基址变址寻址

4.7.5多寄存器寻址

4.7.6堆栈寻址

4.7.7相对寻址

4.8ARM指令集

4.8.1数据处理指令

4.8.2乘法指令与乘加指令

4.8.3程序状态寄存器访问指令

4.8.4加载/存储指令

4.8.5批量数据加载/存储指令

4.8.6跳转指令

4.8.7数据交换指令

4.8.8移位指令(操作)

4.8.9协处理器指令

4.8.10异常产生指令

4.9Thumb指令及应用

4.9.1Thumb编程模型

4.9.2Thumb状态切换

4.9.3Thumb指令集特点

本章小结

思考与练习题

第3部分嵌入式系统软件程序设计

第5章嵌入式操作系统

5.1嵌入式系统的进程

5.1.1进程的概念

5.1.2上下文切换

5.1.3进程状态

5.1.4进程调度

5.1.5进程间通信机制

5.2嵌入式操作系统的中断和时钟管理

5.2.1中断管理

5.2.2时钟管理

5.3.1内存管理的主要功能

5.3.2虚拟内存的概念

5.4常用嵌入式操作系统

5.4.1mC/OS-II

5.4.2Linux操作系统

本章小结

思考与练习题

第6章嵌入式Linux开发环境及其在ARM上的移植

6.1嵌入式Linux开发环境

6.1.1交叉编译工具介绍

6.1.2交叉编译环境的建立

6.2嵌入式Linux在ARM平台上的移植

6.2.1Linux内核源代码的基本组织情况

6.2.2嵌入式Linux内核裁剪方法

6.2.3嵌入式Linux内核定制过程

6.2.4内核编译及装载

6.2.5文件系统及其实现

本章小结

思考与练习题

第7章设备驱动程序

7.1概述

7.1.1设备驱动原理

7.1.2模块化编程

7.1.3设备类型

7.1.4设备号

7.2设备文件接口

7.2.1用户访问接口

7.2.2一些重要数据结构

7.2.3I/O操作

7.3中断处理

7.3.1注册中断处理程序

7.3.2中断处理程序实现

7.4应用实例

7.4.1字符设备按键驱动程序

7.4.2网络设备CS8900A芯片驱动程序

7.4.3CAN总线驱动开发

本章小结

思考与练习题

第8章用户图形接口GUI

8.1嵌入式系统中的GUI

8.1.1嵌入式GUI的发展需求

8.1.2嵌入式GUI的功能特点

8.1.3目前流行的嵌入式GUI系统

8.2Qt/Embedded基础

8.2.1Qt/Embedded简介

8.2.2Qt/Embedded特点

8.2.3Qt/Embedded体系架构

8.3Qt/Embedded开发环境

8.3.1Qt/E2.x系列

8.3.2Qt/E3.x系列

8.4Qt/Embedded开发实例

8.4.1Qt/Embedded应用系统基本开发流程

8.4.2Qt/Embedded下触摸屏驱动的设计

本章小结

思考与练习题

第4部分嵌入式系统开发应用实例

第9章基于OMAP5912的开发应用实例

9.1MAP5912的结构和特点

9.1.1ARM926EJ-S内核

9.1.2TMS320C55x内核

9.1.3存储器管理

9.1.4直接存储器访问控制器(DMA)

9.1.5时钟和电源管理

9.1.6外围控制模块

9.2基于OMAP5912的硬件平台设计

9.2.1电源管理模块

9.2.2存储模块

9.2.3音频处理模块

9.2.4外围接口

9.3基于OMAP5912的软件系统设计

9.3.1OMAP5912系统的软件架构

9.3.2嵌入式Linux系统的启动流程

9.3.3Bootloader及其移植

9.3.4MontaVistaLinux内核的移植

9.3.5文件系统的移植

9.3.6基于OMAP5912平台的Linux设备驱动程序

本章小结

思考与练习题

缩略语

参考文献

　　本书是关于介绍“嵌入式系统设计”的教学用书，全书共分9章，分别对嵌入式系统基础知识、嵌入式硬件开发技术、嵌入式系统软件程序设计内容进行详细介绍，并附以一个完整的嵌入式系统设计案例。本书可作为高等院校计算机及相关专业嵌入式课程的教材，也可供工程技术人员自学参考。　　本书以嵌入式系统开发为主线，以Linux操作系统为软件平台，系统介绍了嵌入式系统开发的基本知识、基本流程和基本方法。全书共分9章，分别对嵌入式系统基础知识、嵌入式硬件开发技术、嵌入式系统软件程序设计内容进行详细介绍，并附以一个完整的嵌入式系统设计案例。　　本书内容丰富，结构合理，概念清晰，既可作为高等院校计算机及相关专业嵌入式课程的教材，也可供工程技术人员自学参考。【作者简介】　　刘艺副教授，中国计算机学会高级会员，知名计算机专业作家。长期从事计算机课程的教学和教材编写工作。曾获全军软件比赛一等奖，主持的科研项目获全军科技进步奖。著有《Delphi面向对象编程思想》等10部有影响的计算机专著，主编“计算机大学教程系列教材”5部，其中《Java程序设计大学教程》被评为普通高等院校“十五”国家级规划教材。翻译《计算机科学概论》、《计算机科学导论》等国外著名大学计算机教材6部。另外还编著有《计算机英语》、《新编计算机英语》等畅销教材3部。