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第1章 嵌入式系统开发基础1

1.1 嵌入式系统的基本概念1

1.1.1 嵌入式计算机1

1.1.2 嵌入式系统的概念5

1.1.3 嵌入式系统的特点6

1.1.4 嵌入式系统的分类9

1.1.5 嵌入式系统的应用范围9

1.1.6 嵌入式技术是中国IT发展的难得机遇9

1.2 嵌入式系统的组成结构10

1.2.1 嵌入式系统硬件基本结构介绍11

1.2.2 嵌入式系统软件的层次结构12

1.2.3 启动程序BootLoader介绍14

1.3 嵌入式系统的硬件组成15

1.3.1 嵌入式处理器15

1.3.2 典型嵌入式处理器介绍16

1.3.3 嵌入式SoC21

1.3.4 可编程片上系统SOPC22

1.3.5 嵌入式外围接口电路和设备接口24

1.4 嵌入式操作系统25

1.4.1 嵌入式操作系统26

1.4.2 嵌入式实时操作系统26

1.4.3 典型嵌入式操作系统介绍28

1.5 嵌入式应用软件开发31

1.5.1 嵌入式软件开发的特点和技术挑战31

1.5.2 嵌入式软件开发环境32

1.5.3 嵌入式应用软件开发的基本流程35

1.5.4 嵌入式软件开发的可移植性和可重用性39

1.6 嵌入式系统的开发流程40

1.6.1 嵌入式开发考虑的要素41

1.6.2 软硬件协同设计41

1.6.3 嵌入式系统开发的基本流程42

1.7 嵌入式系统的发展趋势44

1.7.1 即将来临的以ARM为核心的32位浪潮44

1.7.2 嵌入式系统与Internet的融合46

1.7.3 嵌入式系统的发展趋势47

习题48

第2章 ARM技术概述50

2.1 ARM体系结构的发展历史和技术特征50

2.1.1 ARM技术的发展历程51

2.1.2 RISC体系结构56

2.1.3 ARM体系结构的技术特征61

2.2 ARM体系结构不同版本的发展概述62

2.2.1 ARM体系结构的基本版本62

2.2.2 ARM体系结构的演变65

2.2.3 ARM体系结构的命名规则67

2.3 Thumb技术介绍67

2.3.1 Thumb的技术概述68

2.3.2 Thumb的技术实现68

2.3.3 Thumb的技术特点70

2.4 ARM处理器工作状态70

2.5 ARM处理器工作模式71

2.6 ARM寄存器组成72

2.6.1 ARM寄存器组成概述72

2.6.2 ARM状态下的寄存器组织73

2.6.3 Thumb状态下的寄存器组织78

2.7 ARM的异常中断79

2.7.1 ARM的异常中断响应过程80

2.7.2 从异常中断处理程序中返回81

2.7.3 异常中断向量表83

2.7.4 异常中断的优先级83

2.8 ARM组织结构简介84

2.8.1 3级流水线ARM的组织84

2.8.2 5级流水线ARM的组织87

2.9 ARM存储器接口及存储器层次89

2.9.1 ARM存储数据类型和存储格式89

2.9.2 ARM的存储器层次简介90

2.9.3 ARM存储系统简介91

2.10 ARM协处理器94

2.11 ARM片上总线AMBA95

2.11.1 总线标准概述96

2.11.2 AHB简介96

2.11.3 ASB简介98

2.11.4 APB简介98

2.12 基于JTAG的ARM系统调试99

2.12.1 JTAG边界扫描测试接口简介100

2.12.2 ARM的调试结构103

2.12.3 ARM的嵌入式跟踪106

2.13 ARM核综述107

2.13.1 ARM7系列核介绍107

2.13.2 ARM9系列核介绍115

2.13.3 ARM10系列核120

2.13.4 StrongARM和XScale系列核123

2.13.5 SecurCore系列核128

2.14 基于ARM核的芯片选择129

2.14.1 应用角度的ARM芯片选择原则129

2.14.2 多内核ARM角度芯片选择原则131

2.14.3 国内常用ARM芯片及供应商简介132

习题133

第3章 ARM指令集134

3.1 ARM指令集概述134

3.1.1 ARM指令集编码134

3.1.2 条件执行135

3.1.3 指令分类及指令格式136

3.2 ARM寻址方式137

3.2.1 立即寻址137

3.2.2 寄存器寻址139

3.2.3 寄存器间接寻址140

3.2.4 基址加偏址寻址141

3.2.5 堆栈寻址143

3.2.6 块拷贝寻址144

3.2.7 相对寻址146

3.3 ARM指令详细介绍146

3.3.1 数据处理指令146

3.3.2 Load/Store指令154

3.3.3 状态寄存器与通用寄存器之间的传送指令163

3.3.4 转移指令166

3.3.5 异常中断产生指令170

3.3.6 协处理器指令173

3.3.7 未使用的指令空间177

习题179

第4章 Thumb指令集182

4.1 Thumb指令集概述182

4.1.1 Thumb指令集编码183

4.1.2 Thumb状态切换183

4.1.3 编程模型184

4.1.4 Thumb指令集特点185

4.2 Thumb指令详细介绍186

4.2.1 Thumb数据处理指令186

4.2.2 Thumb转移指令194

4.2.3 数据存取指令198

4.2.4 异常中断指令204

习题206

第5章 基于ARM的嵌入式程序设计208

5.1 ARM汇编语言的伪操作、宏指令与伪指令208

5.1.1 2种编译模式的集成开发环境IDE介绍209

5.1.2 ADS编译环境下的ARM伪操作和宏指令209

5.1.3 GNU编译环境下的ARM伪操作与宏指令236

5.1.4 ARM汇编语言的伪指令246

5.2 ARM汇编语言程序设计250

5.2.1 ARM汇编中的文件格式250

5.2.2 ARM汇编语言语句格式250

5.2.3 ARM汇编语言编程的重点260

5.2.4 ARM汇编程序实例267

5.3 嵌入式C语言程序设计基础273

5.3.1 C语言的“预处理伪指令”在嵌入式程序设计中的应用273

5.3.2 嵌入式程序设计中的函数及函数库292

5.3.3 嵌入式程序设计中常用的C语言语句307

5.3.4 嵌入式程序设计中C语言的变量、数组、结构和联合312

5.4 嵌入式C语言程序设计实例318

5.4.1 实例实现功能介绍318

5.4.2 实例实现程序源代码介绍321

5.5 嵌入式C语言程序设计技巧335

5.5.1 变量定义335

5.5.2 参数传递337

5.5.3 循环条件337

5.6 C语言与汇编语言混合编程338

5.6.1 ATPCS介绍339

5.6.2 内嵌汇编342

5.6.3 C语言和ARM汇编语言程序间相互调用349

5.7 基于Embest IDE for ARM环境的软件开发实例351

5.7.1 开发实例介绍352

5.7.2 源文件解释352

5.7.3 建立工程359

5.7.4 工程配置360

5.7.5 在RAM中调试软件367

5.7.6 软件的固化369

5.7.7 程序在Flash中调试369

习题370

第6章 基于S3C44B0X的嵌入式系统应用开发实例374

6.1 S3C44B0X处理器介绍374

6.1.1 Samsung S3C44B0X简介374

6.1.2 Samsung S3C44B0X特点374

6.1.3 S3C44B0X功能结构框图378

6.1.4 S3C44B0X引脚信号描述378

6.2 S3C44B0X存储控制器功能及应用开发383

6.2.1 S3C44B0X存储控制器概述384

6.2.2 S3C44B0X存储器空间划分简述384

6.2.3 S3C44B0X存储控制器功能描述385

6.2.4 S3C44B0X存储控制器的特殊功能寄存器386

6.2.5 S3C44B0X存储器应用编程390

6.3 S3C44B0X I/O端口功能及应用开发392

6.3.1 S3C44B0X I/O功能概述392

6.3.2 S3C44B0X端口功能配置393

6.3.3 S3C44B0X端口功能控制描述394

6.3.4 S3C44B0X I/O端口的特殊功能寄存器396

6.3.5 S3C44B0X I/O端口应用编程401

6.4 S3C44B0X DMA功能及应用开发404

6.4.1 S3C44B0X DMA概述404

6.4.2 S3C44B0X ZDMA/BDMA操作404

6.4.3 S3C44B0X DMA特殊功能寄存器409

6.4.4 S3C44B0X DMA应用编程415

6.5 S3C44B0X UART接口功能及应用开发417

6.5.1 S3C44B0X UART概述417

6.5.2 S3C44B0X UART的操作419

6.5.3 S3C44B0X UART的特殊功能寄存器422

6.5.4 S3C44B0X UART应用编程427

6.6 S3C44B0X中断控制器功能及应用开发431

6.6.1 S3C44B0X中断概述431

6.6.2 S3C44B0X中断控制器的操作432

6.6.3 S3C44B0X中断源432

6.6.4 S3C44B0X矢量中断模式435

6.6.5 S3C44B0X矢量中断模式的程序举例435

6.6.6 S3C44B0X中断控制器的特殊功能寄存器438

6.6.7 S3C44B0X中断控制器应用编程443

6.7 S3C44B0X时钟电源管理器功能及应用开发445

6.7.1 S3C44B0X时钟电源管理器概述445

6.7.2 S3C44B0X时钟电源管理器功能描述446

6.7.3 S3C44B0X时钟发生器与电源管理特殊功能寄存器451

6.7.4 S3C44B0X时钟与电源管理器应用编程453

6.8 S3C44B0X PWM定时器功能及应用开发455

6.8.1 S3C44B0X PWM定时器概述455

6.8.2 S3C44B0X PWM定时器工作原理457

6.8.3 S3C44B0X PWM定时器操作457

6.8.4 S3C44B0X PWM定时器的特殊功能寄存器459

6.8.5 S3C44B0X PWM定时器应用编程464

6.9 S3C44B0X LCD控制器功能及应用开发466

6.9.1 S3C44B0X LCD控制器概述466

6.9.2 S3C44B0X LCD控制器的特性466

6.9.3 S3C44B0X LCD外部接口信号467

6.9.4 S3C44B0X LCD控制器框图467

6.9.5 S3C44B0X LCD控制操作468

6.9.6 S3C44B0X LCD视频操作469

6.9.7 S3C44B0X LCD控制器的特殊功能寄存器472

6.9.8 S3C44B0X LCD控制器应用编程477

6.10 S3C44B0X A/D转换器功能及应用开发479

6.10.1 S3C44B0X的A/D转换器概述480

6.10.2 S3C44B0X A/D转换器特点480

6.10.3 S3C44B0X的A/D转换操作480

6.10.4 S3C44B0X A/D转换的特殊功能寄存器482

6.10.5 S3C44B0X A/D转换器应用编程484

6.11 S3C44B0X RTC功能及应用开发484

6.11.1 S3C44B0X RTC概述485

6.11.2 S3C44B0X RTC特性485

6.11.3 S3C44B0X RTC操作485

6.11.4 S3C44B0X RTC特殊功能寄存器487

6.11.5 S3C44B0X RTC应用编程493

6.12 S3C44B0X看门狗定时器功能及应用开发495

6.12.1 S3C44B0X看门狗定时器概述496

6.12.2 S3C44B0X看门狗定时器特殊功能寄存器496

6.12.3 S3C44B0X看门狗定时器应用编程498

6.13 S3C44B0X I2C总线接口功能及应用开发499

6.13.1 S3C44B0X I2C总线概述499

6.13.2 S3C44B0X I2C总线接口操作499

6.13.3 S3C44B0X I2C接口特殊功能寄存器503

6.13.4 S3C44B0X I2C总线应用编程506

6.14 S3C44B0X IIS总线接口功能及应用开发507

6.14.1 S3C44B0X IIS概述507

6.14.2 S3C44B0X IIS特性508

6.14.3 S3C44B0X IIS功能描述508

6.14.4 S3C44B0X IIS接口工作模式509

6.14.5 S3C44B0X音频串行接口格式509

6.14.6 S3C44B0X IIS接口特殊功能寄存器511

6.14.7 S3C44B0X IIS应用编程514

6.15 S3C44B0X SIO功能及应用开发517

6.15.1 S3C44B0X SIO概述517

6.15.2 S3C44B0X SIO特点517

6.15.3 S3C44B0X SIO正常操作模式517

6.15.4 S3C44B0X SIO DMA操作518

6.15.5 S3C44B0X SIO接口特殊功能寄存器519

6.16 基于S3C44B0X的S3CEV40开发介绍521

6.16.1 S3CEV40基本功能介绍521

6.16.2 S3CEV40X外围接口硬件资源简介522

6.17 S3C44B0X启动程序设计526

6.18 USB接口功能开发实例533

6.18.1 USB简介533

6.18.2 USB接口电路设计535

6.18.3 USB接口控制程序设计536

习题543

第7章 μC/OS-Ⅱ及应用开发544

7.1 实时操作系统544

7.2 μC/OS-Ⅱ操作系统545

7.2.1 μC/OS-Ⅱ简介545

7.2.2 μC/OS-Ⅱ的特点547

7.2.3 μC/OS-Ⅱ的内核结构548

7.3 μC/OS-Ⅱ的内核554

7.3.1 任务调度554

7.3.2 任务间的通信与同步555

7.3.3 任务管理558

7.3.4 时间管理559

7.3.5 内存管理560

7.3.6 μC/OS-Ⅱ的文件体系561

7.4 μC/OS-Ⅱ应用程序开发562

7.4.1 变量类型562

7.4.2 应用程序基本结构563

7.4.3 μC/OS-ⅡAPI介绍564

7.4.4 μC/OS-Ⅱ多任务实现机制565

7.5 μC/OS-Ⅱ在S3CEV40上的移植566

7.5.1 移植条件566

7.5.2 移植步骤567

7.5.3 移植μC/OS-Ⅱ后的测试572

习题573

第8章 μCLinux及应用开发574

8.1 嵌入式Linux概况574

8.1.1 Linux简介574

8.1.2 嵌入式Linux579

8.1.3 嵌入式Linux的版本580

8.1.4 嵌入式Linux应用581

8.2 开发工具GNU的使用582

8.2.1 GNU简介582

8.2.2 GCC介绍583

8.2.3 makefile介绍588

8.2.4 gdb调试工具590

8.3 Linux内核分析591

8.3.1 Linux内核概述592

8.3.2 进程管理592

8.3.3 内存管理594

8.3.4 文件系统管理596

8.3.5 设备管理597

8.3.6 网络管理598

8.4 μCLinux操作系统599

8.4.1 进程管理600

8.4.2 内存管理602

8.4.3 文件系统603

8.5 构造嵌入式Linux系统605

8.5.1 构造嵌入式Linux系统的几个关键问题605

8.5.2 构造嵌入式Linux系统的关键步骤608

8.6 μCLinux应用程序开发610

8.6.1 μCLinux程序设计要点610

8.6.2 高效的程序开发611

8.7 μCLinux在S3CEV40上的移植612

8.7.1 移植前的准备612

8.7.2 移植步骤612

8.8 基于S3CEV40平台的μCLinux开发实例616

8.8.1 μCLinux编译运行616

8.8.2 Boot Loader编译运行617

8.8.3 μClinux内核调试实验618

8.8.4 在文件系统中增加应用程序618

8.8.5 多进程应用程序的编写及调试619

8.8.6 网络应用程序的编写及调试619

习题620

参考文献621