嵌入式系统课程设计

专家指导委员会

丛书序言

前言

第1章嵌入式系统课程教学、实验与课程设计的关系

1.1嵌入式系统课程的教学特点

1.2嵌入式系统实验教学与课程设计的关系

1.3嵌入式系统课程设计的主要内容

1.4课程设计要求及评分标准

第2章ARM体系结构与汇编程序源代码分析

2.1课程设计目的

2.2课程设计要求

2.3ARM处理器系列简介

2.4ARM处理器的模式和寄存器结构

2.5ARM处理器的指令系统

2.5.1数据操作指令

2.5.2比较指令

2.5.3转移指令

2.5.4存储器访问指令

2.6ARM的中断结构

2.7Linux中ARM汇编语言程序段分析

2.7.1set_bit函数源代码分析

2.7.2保存和恢复用户现场

2.7.3memzero源代码分析

2.8总结与问题

第3章嵌入式系统引导程序分析

3.1课程设计目的

3.2课程设计要求

3.3嵌入式系统引导程序

3.4引导程序分析

3.4.1IO引脚初始化

3.4.2配置PXA255系统运行时钟

3.4.3配置静态存储器和CF卡接口

3.4.4配置SDRAM接口

3.5本章总结和问题

第4章生产者－消费者问题

4.1课程设计目的

4.2课程设计要求

4.3Linux操作系统中的多线程API原语

4.4线程间同步机制

4.5生产者－消费者实例

4.6总结与改进

第5章心跳检测

5.1课程设计目的

5.2课程设计要求

5.3心跳检测的基本原理

5.4Linux下的socket程序设计

5.5心跳检测系统的设计与分析

5.5.1外围节点的设计

5.5.2主控节点的设计

5.5.3报文格式

5.5.4通信协议的时间分析

5.6总结与改进

第6章CAN总线控制器

6.1课程设计目的

6.2课程设计要求

6.3CAN总线简介

6.3.1CAN总线的电气特性

6.3.2CAN通信协议格式

6.4CAN总线控制器SJA1000

6.4.1SJA1000硬件结构

6.4.2SJA1000外部引脚定义

6.4.3SJA1000内部寄存器定义

6.4.4SJA1000的验收滤波机制

6.5CAN总线节点硬件结构

6.6CAN总线节点软件设计

6.6.1SJA1000初始化

6.6.2发送程序

6.6.3接收程序

6.7总结与改进

第7章嵌入式系统开发环境和Linux内核的构建

7.1课程设计目的

7.2课程设计要求

7.3嵌入式系统开发模式

7.4创建交叉编译工具链

7.4.1创建编译环境

7.4.2创建binutils二进制开发工具集合

7.4.3创建gcc交叉编译器

7.4.4创建glibc

7.4.5建立gccC++编译器

7.5开发主机和嵌入式系统之间的通信

7.5.1minicom终端

7.5.2BOOTP协议

7.5.3TFTP协议

7.5.4NFS网络共享

7.6嵌入式Linux操作系统配置与编译

7.6.1Linux内核重编译命令

7.6.2Linux内核配置选项

7.7总结与练习

第8章A/D转换器驱动程序分析

8.1课程设计目的

8.2课程设计要求

8.3Linux下设备驱动程序简介

8.3.1设备分类

8.3.2设备文件和设备号

8.3.3设备文件的操作数据结构

8.3.4驱动程序的注册与注销

8.3.5设备的轮询与中断

8.3.6设备驱动程序的其他问题

8.4A/D转换驱动程序的分析

8.4.1驱动程序的结构

8.4.2S3C2410嵌入式处理器中的A/D转换器

8.4.3A/D转换器的设备注册和注销

8.4.4A/D转换驱动程序的文件访问功能实现

8.4.5驱动程序在嵌入式Linux系统中的安装和使用

8.5总结与改进

第9章功耗检测系统

9.1课程设计目的

9.2课程设计要求

9.3功耗检测系统的基本构成

9.4功耗检测的电流传感器

9.5A/D转换的软件操作

9.6功耗检测设备和控制主机之间的通信协议

9.7嵌入式检测设备的软件结构

9.8控制主机的软件结构

9.9总结与改进

第10章网络门禁系统

10.1课程设计目的

10.2课程设计要求

10.3网络门禁系统的需求分析

10.4磁条读写器原理与使用

10.4.1磁卡基本原理

10.4.2磁条读写器的原理

10.4.3磁条读写器的编程接口

10.5嵌入式门禁控制器

10.5.1主控CPU的硬件结构

10.5.2网络接口

10.5.3门禁控制器软件结构

10.6网络安全机制

10.6.1网络安全技术简介

10.6.2门禁系统中的网络安全方案

10.7数据传输通信协议设计

10.8控制主机软件结构

10.8.1控制主机软件总体结构

10.8.2在线部分软件结构

10.8.3控制主机数据库系统设计

10.9总结与改进

第11章数字相框

11.1课程设计目的

11.2课程设计要求

11.3数字相框的需求分析

11.3.1数字相框产品的主要特点和设计要求

11.3.2半导体存储卡的选择

11.3.3数字相框软硬件平台的选择

11.4数字相框的软件总体设计

11.5基于Qt的图形界面程序设计

11.5.1Qt简介和信号/槽机制

11.5.2数字相框中的对象通信机制

11.5.3浏览界面的实现方案

11.6CF卡的连接

11.6.1CF卡的基本原理

11.6.2CF卡的加载

11.7控制按钮的实现

11.8测试

11.8.1软件测试的基本原理

11.8.2数字相框的测试计划

11.9总结与改进

附录A第2章参考答案

附录BPXA255中若干寄存器的说明

附录C生产者、消费者源代码

附录D心跳检测系统源代码

附录ESJA1000的寄存器说明

附录FLinux的命令和配置内容

附录GLinux内核中常用的内部函数接口

附录H功耗检测终端源代码

参考文献

　　本书通过分析源代码和系统设计等手段，帮助读者学习基于ARM内核的微处理器原理、嵌入式软件技术和嵌入式Linux操作系统等嵌入式系统设计的基本原理和方法，并初步具备嵌入式系统设计能力。本书可以作为高等院校计算机专业、电子工程专业及其相关专业“嵌入式系统”及相关课程配套的课程设计教材，也可作为嵌入式系统设计工程人员的参考读物。　　本书根据嵌入式系统设计课程的基本概念、基本原理和实际设计方法的要求，总结提炼出9个课程设计题目，以配合教学过程。本书通过分析源代码和系统设计等手段，帮助读者学习基于ARM内核的微处理器原理、嵌入式软件技术和嵌入式Linux操作系统等嵌入式系统设计的基本原理和方法，并初步具备嵌入式系统设计能力。本书第二部分的每一章对应一个课程设计题目，其中包括课程设计的目的、要求、相关知识、课程设计分析和扩展内容，书后附有部分课程设计题目的参考程序，以及相关的参考资料。　　本书可以作为高等院校计算机专业、电子工程专业及其相关专业“嵌入式系统”及相关课程配套的课程设计教材，也可作为嵌入式系统设计工程人员的参考读物。