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第1章 嵌入式系统概论1

1.1嵌入式系统概述1

1.1.1嵌入式系统的概念1

1.1.2嵌入式系统的特点2

1.1.3嵌入式系统的发展3

1.1.4嵌入式系统的应用4

1.1.5嵌入式系统的学习方法5

1.2嵌入式处理器6

1.2.1嵌入式处理器种类6

1.2.2 ARM嵌入式处理器简介7

1.3嵌入式系统的组成7

1.3.1嵌入式系统的硬件8

1.3.2嵌入式系统的软件9

1.4嵌入式操作系统10

1.4.1嵌入式操作系统及其特点10

1.4.2典型嵌入式操作系统10

1.5嵌入式系统的设计方法11

1.5.1嵌入式系统设计概述11

1.5.2嵌入式系统的设计步骤12

1.5.3嵌入式系统的传统设计方法13

1.5.4嵌入式系统的硬软件协同设计技术15

1.6嵌入式系统的软件设计16

1.6.1嵌入式系统的软件设计过程16

1.6.2嵌入式操作系统的选择17

1.6.3嵌入式软件开发工具链的构建18

1.7嵌入式系统开发与调试工具22

1.7.1嵌入式系统硬件开发与调试工具22

1.7.2嵌入式系统软件开发工具23

习题27

第2章 嵌入式处理器体系结构28

2.1体系结构概述28

2.1.1 CISC与RISC28

2.1.2冯·诺依曼结构与哈佛结构29

2.2嵌入式处理器内核31

2.3 ARM体系结构的发展32

2.4 ARM体系结构的技术特征33

2.5 ARM处理器工作状态与工作模式34

2.5.1 ARM处理器工作状态34

2.5.2 ARM处理器工作模式35

2.6 ARM处理器的寄存器组织36

2.6.1 ARM状态下的寄存器组织36

2.6.2 Thumb/Thumb-2状态下的寄存器组织37

2.7 ARM处理器的异常中断38

2.7.1 ARM异常种类及异常中断向量表38

2.7.2异常中断的优先级39

2.7.3 ARM异常的中断响应过程39

2.7.4从异常处理程序中返回40

2.8 ARM的存储器格式及数据类型41

2.8.1 ARM的两种存储字的格式41

2.8.2 ARM存储器数据类型42

2.9 ARM流水线技术42

2.9.1指令流水线处理42

2.9.2 ARM的3级指令流水线43

2.9.3 ARM的5级指令流水线44

2.9.4 ARM的6级指令流水线45

2.9.5 ARM的7级指令流水线45

2.9.6 ARM的8级指令流水线46

2.10 ARM总线结构及MMU47

2.10.1 ARM的AMBA总线体系结构47

2.10.2 ARM的MMU和MPU48

2.10.3基于MMU的地址转换49

2.11典型ARM处理器核55

2.11.1 ARM7典型内核ARM7TDMI56

2.11.2 ARM9典型内核ARM920T63

2.11.3 ARM10典型内核64

2.11.4 ARM11典型内核ARM1136J F-S及ARM1 1MPCORE64

2.11.5 Cortex典型内核Cortex-A65

2.11.6 Cortex典型内核Cortex-M69

2.11.7 Cortex典型内核Cortex-R471

习题73

第3章 嵌入式处理器指令系统74

3.1 ARM指令分类及指令格式74

3.1.1 ARM指令分类74

3.1.2 ARM指令格式75

3.1.3 ARM指令中操作数符号76

3.1.4 ARM指令中的移位操作符77

3.2 ARM指令的寻址方式78

3.2.1立即寻址78

3.2.2寄存器寻址78

3.2.3寄存器间接寻址78

3.2.4基址加变址寻址78

3.2.5相对寻址79

3.2.6堆栈寻址79

3.2.7块复制寻址80

3.3 ARM指令集80

3.3.1数据处理指令80

3.3.2程序状态寄存器访问指令83

3.3.3分支指令84

3.3.4加载／存储指令85

3.3.5协处理器指令89

3.3.6异常中断指令90

3.4 Thumb指令集90

3.4.1数据处理指令91

3.4.2分支指令92

3.4.3加载／存储指令92

3.4.4异常中断指令93

3.5 Thumb-2指令集94

3.5.1数据处理指令95

3.5.2分支指令与程序状态指令96

3.5.3加载与存储指令97

3.5.4提示类指令与交换类指令100

3.6 ARM处理器支持的伪指令100

习题101

第4章 嵌入式系统程序设计基础104

4.1 ARM汇编器所支持的伪指令104

4.1.1符号定义伪指令104

4.1.2数据定义伪指令105

4.1.3汇编控制伪指令108

4.1.4其他常用伪指令109

4.2汇编语言的语句格式113

4.2.1在汇编语言程序中常用的符号113

4.2.2汇编语言程序中的表达式和运算符114

4.3汇编语言的程序结构117

4.3.1汇编语言的程序结构117

4.3.2汇编语言的子程序调用118

4.4嵌入式C语言程序设计118

4.4.1嵌入式C语言设计基础119

4.4.2汇编语言与C语言的混合编程124

习题128

第5章 典型嵌入式处理器130

5.1典型嵌入式处理器系列概述130

5.2 ARM7TDMI-S核的嵌入式微控制器LPC2000系列132

5.2.1 LPC2000系列微控制器概述132

5.2.2 LPC2000系列微控制器结构133

5.3 ARM7TDMI核的嵌入式微处理器S3C44B0X135

5.3.1 S3C44B0X嵌入式微处理器概述135

5.3.2 S3C44B0X嵌入式微处理器结构137

5.3.3 S3C44B0X嵌入式微处理器引脚信号138

5.4 ARM 920T核的嵌入式微处理器S3C2410X/S3C2440X141

5.4.1 S3C2410X/S3C2440X概述141

5.4.2 S3C2410X/S3C2440X嵌入式微处理器结构143

5.5 XScale嵌入式微处理器144

5.5.1 XScale嵌入式处理器简介144

5.5.2 PXA250/PXA270嵌入式微处理器结构144

5.6 Cortex-M3核的嵌入式微控制器146

5.6.1 LPC1700系列嵌入式微控制器概述146

5.6.2 LPC1700系列典型微控制器结构146

5.7其他典型ARM嵌入式微控制器148

5.7.1基于ARM7的AT91SAM7系列处理器148

5.7.2基于ARM9的AT91SAM9系列处理器149

5.7.3基于ARM9的LPC3000系列处理器150

5.7.4基于Cortex-M3的LM3S系列处理器150

5.7.5基于Cortex-M3的STM32系列微控制器151

习题154

第6章 基于S3C44B0X的嵌入式系统应用开发155

6.1嵌入式最小系统155

6.1.1最小系统组成155

6.1.2电源模块的选择及电路设计156

6.1.3时钟电源管理与时钟源的设计157

6.1.4复位电路设计与模式选择161

6.1.5存储器组件与接口模块162

6.1.6 J TAG接口电路设计171

6.2端口组件原理及应用172

6.2.1端口功能控制172

6.2.2基于端口功能的键盘及LED应用176

6.3中断组件原理及应用180

6.3.1中断概述180

6.3.2中断功能控制180

6.3.3中断组件应用183

6.4 UART组件原理及应用187

6.4.1 UART功能控制187

6.4.2 UART通信接口设计与应用191

6.5 DMA组件原理及应用197

6.5.1 DMA控制器原理197

6.5.2 DMA控制器应用199

6.6 PWM定时器原理及应用202

6.6.1 PWM功能控制202

6.6.2 PWM定时器的应用205

6.7 I2 C组件原理及应用209

6.7.1 I2 C总线控制器原理209

6.7.2 I2 C总线接口应用211

6.8 I2S组件原理及应用218

6.8.1 I2 S总线控制器原理218

6.8.2 I2S总线接口应用221

6.9 SIO组件功能原理230

6.10 RTC组件原理及应用232

6.10.1实时钟RTC接口原理232

6.10.2实时钟RTC的应用236

6.11 WDT组件原理及应用239

6.11.1 WDT看门狗定时器原理239

6.11.2 WDT看门狗定时器的应用241

6.12 ADC组件原理及应用242

6.12.1 ADC接口原理242

6.12.2 ADC接口应用244

6.13 LCD组件原理及应用245

6.13.1 LCD控制器接口原理245

6.13.2 LCD控制器接口应用250

6.14其他外设接口的应用254

6.14.1 SPI接口应用254

6.14.2 USB接口设计及应用259

习题265

第7章 嵌入式操作系统及其移植267

7.1嵌入式操作系统μCLinux及其移植268

7.1.1 μCLinux体系结构268

7.1.2 μCLinux的移植271

7.2嵌入式操作系统μC/OS-II及其移植273

7.2.1 μC/OS-II体系结构273

7.2.2 μC/OS-II的移植275

7.3嵌入式系统的Boot Loader277

7.3.1 Boot Loader概述277

7.3.2 Boot Loader与嵌入式系统的关系278

7.3.3 Boot Loader的主要功能278

7.3.4典型 Boot Loader分析281

习题284

第8章 嵌入式系统设计实例285

8.1 ARM处理器芯片的选择285

8.1.1选择ARM处理器应考虑的因素285

8.1.2主要ARM芯片供应商288

8.1.3选择ARM处理器案例分析288

8.2车载信息系统设计实例290

8.2.1车载信息系统的功能分析290

8.2.2车载信息系统的设计方案291

8.2.3车载系统硬件设计292

8.2.4车载系统软件设计294

8.3高压继电保护系统设计实例295

8.3.1高压继电保护系统的背景295

8.3.2高压继电保护系统的功能分析296

8.3.3高压继电保护系统的设计方案297

8.3.4高压继电保护系统详细设计299

习题327

附录：关键词索引328

参考文献334