嵌入式系统原理与应用设计

第1章 嵌入式系统概述\t1

1.1 嵌入式系统的基本概念\t1

1.1.1 嵌入式系统定义\t1

1.1.2 嵌入式系统的特点\t1

1.2 嵌入式系统发展\t2

1.3 嵌入式系统的应用\t3

1.4 嵌入式系统的组成\t4

1.4.1 嵌入式处理器\t5

1.4.2 嵌入式操作系统\t9

1.4.3 嵌入式应用程序\t10

1.5 本章小结\t11

习题与思考题\t12

第2章 ARM编程模型\t13

2.1 ARM发展历程及其技术特征\t13

2.1.1 ARM发展历程\t13

2.1.2 ARM技术特征\t13

2.2 ARM体系结构版本概述\t14

2.2.1 ARM体系结构版本\t14

2.2.2 ARM体系结构版本的变种\t16

2.3 ARM核概述\t18

2.3.1 ARM核命名规则\t18

2.3.2 ARM7系列微处理器核\t19

2.3.3 ARM9\t19

2.3.4 ARM9E\t19

2.3.5 ARM10E\t20

2.3.6 SecurCore\t20

2.3.7 Strong ARM\t20

2.3.8 XScale\t20

2.3.9 ARM11系列核\t21

2.3.10 ARM Cortex系列核\t21

2.4 ARM微处理器核的工作状态\t21

2.5 ARM处理器核的工作模式\t22

2.6 ARM核的内部寄存器\t22

2.6.1 ARM状态下的寄存器\t22

2.6.2 Thumb状态下的寄存器\t25

2.7 ARM核的异常中断\t26

2.7.1 ARM核异常中断概述\t26

2.7.2 ARM核异常中断响应过程\t27

2.7.3 ARM核异常中断的返回\t28

2.7.4 ARM核异常中断处理程序结构\t29

2.7.5 ARM核异常中断向量表\t30

2.7.6 ARM核异常中断的优先级\t30

2.8 ARM核流水线\t31

2.8.1 3级流水线\t31

2.8.2 五级流水线\t34

2.9 ARM协处理器\t34

2.10 ARM AMBA接口\t35

2.11 ARM存储器结构\t36

2.11.1 ARM存储器的数据类型和

存储格式\t36

2.11.2 ARM存储体系\t36

2.12 本章小结\t37

习题及思考题\t38

第3章 ARM指令系统\t39

3.1 ARM指令系统概述\t39

3.1.1 ARM指令的基本汇编格式\t39

3.1.2 ARM指令的机器码格式\t39

3.1.3 ARM指令可选后缀\t40

3.2 ARM指令的寻址方式\t43

3.2.1 立即寻址\t43

3.2.2 寄存器寻址\t43

3.2.3 寄存器间接寻址\t45

3.2.4 基址变址寻址\t45

3.2.5 堆栈寻址\t46

3.2.6 多寄存器寻址\t47

3.2.7 相对寻址\t48

3.3 ARM指令集\t48

3.3.1 数据传送指令\t48

3.3.2 数据处理指令\t54

3.3.3 程序状态寄存器访问指令MRS

和MSR\t63

3.3.4 跳转指令\t64

3.3.5 异常产生指令\t66

3.3.6 协处理器指令\t69

3.4 Thumb指令集\t71

3.4.1 Thumb指令集概述\t71

3.4.2 Thumb指令分类介绍\t71

3.5 本章小结\t80

习题与思考题\t80

第4章 ARM汇编程序设计\t81

4.1 ARM伪操作与伪指令\t81

4.1.1 GNU编译环境下的伪操作\t81

4.1.2 ADS环境下的伪操作\t86

4.1.3 两种编译环境下的常用伪操作

汇总\t96

4.1.4 伪指令\t96

4.2 ARM汇编程序设计\t98

4.2.1 ARM汇编语言中的文件格式\t98

4.2.2 ARM汇编语言语句格式\t99

4.2.3 汇编程序设计示例\t103

4.2.4 C语言与汇编语言混合编程\t105

4.3 本章小结\t113

习题与思考题\t114

第5章 嵌入式操作系统\t115

5.1 嵌入式操作系统?C/OS-II简介\t115

5.2 ?C/OS-II的任务管理\t116

5.2.1 ?C/OS-II任务概述\t116

5.2.2 任务调度\t118

5.2.3 任务创建\t123

5.2.4 任务的挂起和恢复\t128

5.2.5 任务的删除\t129

5.3 ?C/OS-II的初始化\t129

5.4 ?C/OS-II的启动\t137

5.5 ?C/OS-II的中断\t138

5.5.1 ?C/OS-II的中断过程\t139

5.5.2 中断级任务切换\t140

5.6 ?C/OS-II的时钟\t141

5.6.1 ?C/OS-II时钟节拍中断服务

程序\t141

5.6.2 ?C/OS-II的时间管理\t142

5.7 ?C/OS-II的同步与通信\t143

5.7.1 同步与通信的基本概念\t143

5.7.2 事件控制块ECB\t143

5.7.3 信号量\t145

5.7.4 消息邮箱\t148

5.7.5 消息队列\t149

5.8 ?C/OS-II的内存管理\t149

5.9 ?C/OS-II的移植\t151

5.10 本章小结\t157

习题与思考题\t158

第6章 嵌入式系统架构\t160

6.1 S3C44B0X处理器\t160

6.1.1 功能模块与总线结构\t160

6.1.2 设备控制器\t161

6.1.3 设备控制器设备侧接口\t162

6.1.4 设备控制器寄存器\t166

6.2 嵌入式系统硬件结构\t170

6.2.1 单总线结构\t170

6.2.2 多总线结构\t171

6.3 嵌入式系统软件结构\t173

6.3.1 单任务结构\t174

6.3.1 多任务结构\t177

6.4 本章总结\t178

习题与思考题\t178

第7章 嵌入式系统硬件与底层驱动

程序设计\t179

7.1 功能模块划分\t179

7.2 电源电路模块\t180

7.3 复位电路模块\t181

7.4 JTAG接口模块\t182

7.5 时钟与电源管理模块\t183

7.5.1 时钟产生电路\t183

7.5.2 电源管理\t186

7.5.3 控制寄存器\t188

7.5.4 驱动程序\t189

7.5.5 时钟电路电磁兼容设计\t189

7.6 存储器模块\t190

7.6.1 RAM\t190

7.6.2 ROM\t192

7.6.3 存储器芯片\t194

7.6.4 存储空间规划\t195

7.6.5 存储器电路设计\t197

7.6.6 SDRAM驱动程序设计\t198

7.6.7 Flash驱动程序\t205

7.7 RS-232接口模块\t207

7.7.1 RS-232接口介绍\t207

7.7.2 UART接口介绍\t208

7.7.3 RS-232接口电路设计\t211

7.7.4 RS-232接口驱动程序设计\t211

7.8 LED与GPIO模块\t217

7.8.1 GPIO控制寄存器\t217

7.8.2 GPIO初始化\t220

7.8.3 LED设计\t221

7.9 中断控制器模块\t222

7.9.1 外部中断接口分配\t223

7.9.2 中断控制器的功能\t223

7.9.3 IRQ中断模式\t231

7.9.4 中断处理程序\t233

7.10 定时器模块\t234

7.10.1 PWM定时器\t234

7.10.2 看门狗定时器\t237

7.10.3 实时时钟\t239

7.11 键盘模块\t240

7.12 8段数码管模块\t245

7.13 EEPROM与 IIC总线接口模块\t247

7.13.1 IIC总线接口协议\t247

7.13.2 AT24LC04\t249

7.13.3 IIC总线控制器\t250

7.13.4 IIC接口电路\t250

7.13.5 IIC总线控制寄存器\t251

7.13.6 驱动程序设计\t252

7.14 LCD模块\t255

7.14.1 LCD工作原理\t255

7.14.2 液晶显示器驱动电路\t256

7.14.3 S3C44B0X LCD控制器\t256

7.14.4 驱动程序\t264

7.15 A/D转换与触摸屏模块\t265

7.15.1 S3C44B0X A/D转换器\t266

7.15.2 触摸屏工作原理\t267

7.15.3 触摸屏检测电路\t268

7.15.4 驱动程序\t269

7.16 以太网接口模块\t271

7.16.1 以太网MAC与PHY\t271

7.16.2 以太网中的TCP/IP协议\t273

7.16.3 以太网接口电路设计\t275

7.16.4 以太网接口驱动程序设计\t276

7.17 USB接口模块\t289

7.18 IIS接口模块\t293

7.18.1 IIS总线\t293

7.18.2 S3C44B0X IIS总线接口\t295

7.18.3 IIS总线接口电路\t297

7.18.4 驱动程序\t300

7.19 本章总结\t308

习题与思考题\t311

第8章 嵌入式系统应用程序设计\t313

8.1 可执行文件的产生\t313

8.2 链接与装入程序\t314

8.3 启动程序Bootloader\t318

8.3 单任务应用程序\t327

8.4 多任务应用程序\t329

8.5 本章小结\t332

习题与思考题\t332

参考文献\t333

本书主要内容包括嵌入式系统基本概念、ARM编程模型、ARM指令集、ARM程序设计基础、嵌入式系统硬件与软件结构、嵌入式系统硬件与底层驱动程序设计及嵌入式系统应用程序设计。本书通过一典型设计实例阐述嵌入式系统组成原理与设计方法。采取“自顶向下 模块化”方式讲授设计实例，首先给出实例架构，然后划分为模块，再设计硬件与底层驱动程序，最后设计应用程序。本书集作者多年教学探索所成，重点突出、语言简练，内容全面。本书配有电子课件等教学资源。