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第一篇 入门篇1

第1章 嵌入式系统1

1.1嵌入式系统简介1

1.1.1嵌入式系统的特点1

1.1.2嵌入式系统的应用领域2

1.1.3嵌入式系统的发展趋势3

1.2嵌入式系统的组成5

1.2.1嵌入式平台的硬件结构5

1.2.2板级支持包和嵌入式系统6

1.2.3嵌入式系统上的应用程序6

1.3嵌入式系统中的处理器6

1.3.1微处理器7

1.3.2微控制器7

1.3.3数字信号处理器7

1.3.4嵌入式片上系统8

1.4嵌入式系统的一般设计流程和方法8

1.4.1嵌入式系统的一般设计流程8

1.4.2嵌入式系统的一般设计方法9

1.5实践拓展10

1.6习题11

第2章 ARM微处理器结构12

2.1ARM公司简介12

2.2ARM微处理器系列12

2.3ARM体系结构的版本及命名方法15

2.3.1 ARM体系结构的版本16

2.3.2 ARM体系结构的变种18

2.3.3 ARM/Thumb体系结构的命名格式19

2.4 ARM微处理器模式20

2.5 ARM寄存器介绍21

2.5.1通用寄存器22

2.5.2程序状态寄存器23

2.6 ARM体系的异常中断24

2.6.1ARM中异常中断的种类25

2.6.2ARM处理器对异常中断的响应过程25

2.6.3从异常中断处理程序中返回26

2.7 ARM体系中的存储系统26

2.7.1ARM体系中的存储空间26

2.7.2ARM体系结构的存储器格式26

2.7.3非对齐的存储访问操作27

2.7.4ARM指令预取和自修改代码27

2.8实践拓展28

2.9习题29

第3章 ARM微处理器指令系统30

3.1ARM指令系统简介30

3.1.1ARM指令的分类30

3.1.2ARM指令的一般编码格式30

3.1.3ARM指令的条件码域31

3.2 ARM指令寻址方式32

3.2.1数据处理指令的操作数的寻址方式32

3.2.2字及无符号字节的Load/Store指令的寻址方式36

3.2.3杂类Load/Store指令的寻址方式39

3.2.4批量Load/Store指令的寻址方式41

3.2.5协处理器Load/Store指令的寻址方式42

3.3 ARM指令集详解43

3.3.1 跳转指令44

3.3.2数据处理指令45

3.3.3乘法指令与乘加指令49

3.3.4程序状态寄存器访问指令51

3.3.5加载/存储指令52

3.3.6批量数据加载/存储指令53

3.3.7数据交换指令54

3.3.8移位指令55

3.3.9协处理器指令56

3.3.10异常产生指令57

3.4 ARM程序设计示例58

3.5 实践拓展61

3.6 习题63

第二篇 基础篇64

第4章 构建嵌入式开发环境64

4.1交叉开发环境简介64

4.1.1交叉开发环境模型65

4.1.2Linux的常用版本65

4.2宿主机与目标板的连接方式66

4.2.1串行通信接口66

4.2.2以太网接口67

4.2.3USB接口68

4.2.4JTAG接口68

4.3建立主机开发环境69

4.3.1Fedora的安装69

4.3.2Minicom的安装配置82

4.3.3TFTP服务的安装配置85

4.3.4NFS的安装配置86

4.3.5建立交叉工具链87

4.4实践拓展89

4.5习题90

第5章 S3C2410X硬件结构及功能91

5.1 S3C2410X简介91

5.1.1S3C2410X处理器91

5.1.2S3C2410X引脚描述92

5.1.3S3C2410X内核结构95

5.2 S3C2410X的存储器映射96

5.2.1存储器的控制寄存器96

5.2.2 Nand Flash及其控制器99

5.3 DMA控制器103

5.3.1DMA工作原理103

5.3.2DMA控制器的相关寄存器105

5.4时钟和电源管理109

5.4.1时钟110

5.4.2电源管理112

5.4.3专用寄存器114

5.4.4S3C2410X时钟及电源管理应用117

5.5中断118

5.5.1中断控制器专用寄存器119

5.5.2中断实例122

5.6输入/输出端口124

5.6.1端口寄存器及其引脚配置124

5.6.2外中断实例133

5.7定时器135

5.7.1结构与工作原理135

5.7.2定时器专用寄存器138

5.7.3定时器的使用139

5.7.4定时器应用实例140

5.8实践拓展141

5.9习题144

第6章S3C2410X的外部接口145

6.1 UART接口145

6.1.1串行口结构和工作原理145

6.1.2 UART专用寄存器149

6.1.3 UART应用实例152

6.2 IIC总线接口153

6.2.1 IIC总线接口的工作模式154

6.2.2 IIC总线接口的特殊功能寄存器158

6.2.3 IIC应用实例160

6.3 SPI接口162

6.3.1 SPI结构与工作原理163

6.3.2 SPI专用寄存器164

6.3.3 SPI应用方法166

6.3.4 SPI应用实例167

6.4 A/D转换与触摸屏接口169

6.4.1 A/D转换器结构与工作原理170

6.4.2 A/D转换和触摸屏专用寄存器172

6.5实践拓展174

6.6习题176

第7章 嵌入式操作系统177

7.1常见的嵌入式操作系统177

7.2嵌入式Linux的基本结构和工作原理179

7.2.1嵌入式Linux的基本结构179

7.2.2嵌入式Linux的工作原理182

7.3实践拓展183

7.4习题185

第三篇 提高篇186

第8章 S3C2410X平台Bootloader186

8.1 Bootloader的操作模式186

8.2 Bootloader的启动流程187

8.3 Bootloader之vivi188

8.3.1 vivi的配置与编译189

8.3.2 vivi第一阶段的代码190

8.3.3 vivi第二阶段的代码201

8.4 Bootloader之U-Boot217

8.4.1 U-Boot的主要目录结构218

8.4.2 U-Boot支持的主要功能218

8.4.3 U-Boot的原理分析219

8.4.4 U-Boot在S3 C2410上的移植231

8.5自行开发Bootloader239

8.6实践拓展239

8.7习题241

第9章 移植嵌入式操作系统242

9.1 Linux内核242

9.1.1Linux内核的组成结构243

9.1.2Linux源码结构244

9.2移植Linux内核245

9.2.1给内核打补丁245

9.2.2配置内核247

9.2.3编译内核257

9.3移植根文件系统257

9.3.1安装Busybox258

9.3.2配置Busybox259

9.3.3向Busybox添加新命令260

9.3.4编译和安装Busybox262

9.3.5构造根文件系统262

9.3.6创建根文件系统映像文件264

9.4下载内核264

9.4.1使用U-Boot制作、下载内核264

9.4.2启动Linux内核266

9.5使用U-Boot加载根文件系统映像266

9.6实践拓展267

9.7习题268

第10章 嵌入式系统的设备管理及驱动269

10.1 Linux设备管理和驱动269

10.1.1Linux设备的分类269

10.1.2设备驱动程序的作用269

10.1.3访问设备的实现270

10.1.4Linux设备控制方式270

10.2 Linux设备驱动开发流程272

10.2.1构造和运行模块272

10.2.2字符设备驱动编写273

10.2.3字符设备驱动实例276

10.2.4并发控制278

10.2.5阻塞与非阻塞284

10.2.6select和poll288

10.2.7中断处理290

10.2.8内存与1/0操作292

10.3块设备驱动编写296

10.3.1块设备的I/o操作特点296

10.3.2block_device_operations结构体296

10.3.3gendisk结构体297

10.3.4request结构体299

10.3.5request操作函数302

10.3.6bio结构体304

10.3.7注册与注销305

10.3.8加载与卸载306

10.3.9打开与释放308

10.3.10 ioctl函数308

10.3.11 I/0请求处理309

10.4设备驱动实例——RAMDISK驱动312

10.5实践拓展317

10.6习题319

第11章 嵌入式LinuxC语言开发工具320

11.1编辑器VIM320

11.1.1VIM的编辑模式320

11.1.2VIM的进入与退出322

11.1.3光标的移动322

11.1.4删除、撤销和重复323

11.1.5复制和粘贴324

11.1.6查找和替换324

11.1.7帮助系统和网络资源324

11.2编译器GCC326

11.2.1GCC的编译流程326

11.2.2GCC的常用编译选项328

11.2.3应用实例331

11.3调试器GDB333

11.3.1GDB的使用流程335

11.3.2GdbServer远程调试338

11.4工程管理Make339

11.4.1Makefile文件介绍340

11.4.2Makefile的规则341

11.4.3Makefile的变量343

11.4.4Make命令的使用345

11.4.5使用自动工具生成Makefile346

11.5集成开发环境Eclipse347

11.5.1下载和安装Eclipse348

11.5.2Eclipse的界面348

11.6实践拓展350

11.7习题351

第12章 嵌入式C语言开发流程352

12.1命令行模式下的开发流程352

12.1.1编写代码352

12.1.2编译程序354

12.1.3运行程序355

12.1.4交叉编译355

12.1.5编写Makefile356

12.2基于Eclipse的开发流程358

12.2.1新建工程358

12.2.2编写代码359

12.2.3编译工程359

12.2.4运行程序361

12.3实践拓展362

12.4习题363

第四篇 精通篇364

第13章 ADS集成开发环境364

13.1命令行开发工具364

13.1.1 armcc编译器365

13.1.2 armlink的使用方法366

13.1.3 ARM运行时库367

13.1.4 CodeWarrior集成开发环境368

13.1.5 ADS调试器369

13.1.6实用工具和软件370

13.2使用ADS创建工程371

13.2.1建立一个工程371

13.2.2编译和链接工程374

13.2.3命令行模式下编译工程379

13.3使用AXD调试代码381

13.3.1打开调试文件381

13.3.2查看存储器内容382

13.3.3设置断点383

13.3.4查看变量值383

13.4实践拓展385

13.5习题386

第14章 图形用户界面编辑环境Qt387

14.1嵌入式系统中的GUI387

14.1.1 MicroWindows387

14.1.2 MiniGUI388

14.1.3 Qt/Embedded388

14.2 MiniGUI编程388

14.2.1 MiniGUI移植390

14.2.2 MiniGUI实例392

14.3初识Qt/Embedded394

14.3.1 Qt/Embedded的系统要求395

14.3.2 Qt的架构395

14.3.3窗口系统396

14.4 Qt/Embedded嵌入式图形开发397

14.4.1建立Qt/Embedded开发环境397

14.4.2认识Qt/Embedded开发环境399

14.4.3窗体401

14.4.4对话框407

14.4.5外形与感觉411

14.4.6国际化412

14.5 Qt/Embedded实战演练413

14.5.1安装Qt/Embedded工具开发包414

14.5.2交叉编译Qt/Embedded库414

14.5.3“Hello,World”程序415

14.5.4发布Qt/Embedded程序到目标板421

14.5.5添加一个Qt/Embedded应用到QPE423

14.6实践拓展424

14.7习题425

第15章S3C2410X完整开发系统的设计426

15.1最小系统426

15.2实验板硬件资源规划426

15.3实验板硬件电路设计427

15.3.1电源电路427

15.3.2复位电路428

15.3.3调试及下载接口电路429

15.3.4时钟电路429

15.3.5微处理器电路430

15.3.6外部存储器电路433

15.3.7串行接口电路437

15.3.8网络接口电路437

15.3.9USB接口电路439

15.3.10液晶接口电路440

15.3.11其他电路441

15.4PCB的设计方法442

15.5电路的调试方法444

15.6软件的移植与开发445

15.6.1准备交叉编译工具445

15.6.2vivi的移植447

15.6.3内核的移植452

15.6.4根文件系统的移植455

15.6.5驱动程序的编写457

15.7实践拓展460

15.8习题461

参考文献462