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第1章 嵌入式系统概述1

1.1引言1

1.2嵌入式系统的概述2

1.2.1嵌入式系统的定义3

1.2.2嵌入式系统组成4

1.2.3嵌入式系统的特点6

1.2.4嵌入式系统应用7

1.3嵌入式处理器9

1.3.1嵌入式处理器的组成9

1.3.2嵌入式处理器的分类10

1.3.3典型的嵌入式处理器12

1.3.4嵌入式处理器的性能指标15

1.4嵌入式操作系统16

1.4.1嵌入式操作系统简介16

1.4.2嵌入式操作系统的种类17

1.4.3实时操作系统的相关概念19

1.4.4几种典型的嵌入式操作系统21

1.5嵌入式系统开发24

1.5.1嵌入式系统开发过程24

1.5.2常用的设计流程模型27

1.5.3嵌入式系统的开发环境及调试方法29

本章小结32

习题133

第2章ARM技术及体系结构34

2.1嵌入式ARM处理器概况34

2.1.1 ARM体系的版本说明34

2.1.2 ARM内核的命名36

2.1.3常用ARM处理器系列介绍37

2.2 ARM处理器技术41

2.2.1 RISC技术41

2.2.2流水线技术42

2.2.3哈佛结构44

2.2.4 AMBA总线技术45

2.2.5 ARM处理器的调试跟踪技术47

2.3 ARM7处理器结构49

2.3.1 ARM7TDMI内部构成49

2.3.2 ARM7TDMI内核结构50

2.3.3 ARM7TDMI处理器模块接口信号51

2.3.4 ARM7xxT模块功能图52

2.4 ARM7TDMI的工作状态及模式52

2.4.1 ARM处理器的工作状态52

2.4.2 ARM处理器模式53

2.5 ARM7内部寄存器54

2.5.1 ARM状态下的寄存器组织55

2.5.2 Thumb状态下的寄存器组织58

2.5.3程序状态寄存器60

2.6 ARM体系的异常处理62

2.6.1异常优先级62

2.6.2异常向量表63

2.6.3异常中断的进入与退出63

2.6.4 ARM中的异常处理64

2.6.5异常中断延时计算67

2.7 ARM体系的存储方式68

2.7.1数据存储格式68

2.7.2非对齐的存储器访问69

本章小结70

习题271

第3章ARM7TDMI指令系统72

3.1 ARM7TDMI指令集概述72

3.1.1 ARM指令分类72

3.1.2指令格式73

3.1.3指令的条件域75

3.1.4第2个操作数的三种形式76

3.2 ARM指令的寻址方式77

3.3 ARM指令集介绍81

3.3.1数据处理指令81

3.3.2乘法指令87

3.3.3分支指令90

3.3.4程序状态寄存器访问指令92

3.3.5 ARM软中断指令94

3.3.6 ARM存储器访问指令95

3.3.7 ARM协处理器操作指令103

3.3.8 ARM伪指令105

3.4 Thumb指令集108

3.4.1 Thumb数据处理指令109

3.4.2 Thumb分支指令110

3.4.3 Thumb软中断指令110

3.4.4 Thumb存储器访问指令111

本章小结112

习题3113

第4章ARM7汇编语言程序设计115

4.1 ARM7汇编语言程序结构格式115

4.1.1汇编语言的基本概念115

4.1.2 ARM7汇编语言程序框架117

4.2 ARM7汇编语言程序中的符号119

4.2.1符号命名规则119

4.2.2常量119

4.2.3变量120

4.3 ARM7汇编器伪指令120

4.3.1符号定义伪指令120

4.3.2数据定义伪指令121

4.3.3 ARM7汇编控制伪指令125

4.3.4杂项汇编器伪指令128

4.4 ARM7汇编语言程序的上机过程131

4.4.1 ARM7汇编语言程序的设计步骤131

4.4.2编辑汇编语言源程序132

4.4.3联编汇编语言源程序135

4.4.4调试可执行映像文件136

4.5 ARM7汇编语言程序设计137

4.5.1汇编语言程序设计的步骤137

4.5.2顺序程序设计139

4.5.3分支程序设计139

4.5.4循环程序设计142

4.5.5子程序设计147

4.6 C语言和ARM7汇编语言的混合／交叉编程149

4.6.1 ARM7汇编语言与C语言间的模块接口149

4.6.2 ARM7汇编程序与C程序间变量互访150

4.6.3 ARM7汇编程序调用C程序152

4.6.4 C程序调用汇编程序152

4.6.5 C程序中内嵌ARM7汇编代码154

本章小结155

习题4155

第5章LPC2000系列微处理器组成与中断技术157

5.1 LPC2000系列ARM简介157

5.1.1 LPC2100系列芯片158

5.1.2 LPC2200系列芯片158

5.2芯片内部结构162

5.3存储器结构163

5.3.1存储器映射163

5.3.2片内存储器164

5.3.3片外存储器165

5.3.4存储器的重映射166

5.3.5系统启动代码简介169

5.4系统控制模块170

5.4.1时钟系统170

5.4.2功率控制176

5.4.3复位178

5.5中断技术180

5.5.1中断概念180

5.5.2中断源及管理181

5.5.3中断处理过程183

5.6向量中断控制器184

5.6.1向量中断分类184

5.6.2向量中断结构185

5.6.3向量中断寄存器187

5.6.4向量中断的处理过程188

5.6.5向量中断的示例189

本章小结191

习题5191

第6章LPC2000系列微处理器外设接口192

6.1引脚功能选择192

6.1.1管脚功能选择寄存器PINSEL0和PINSEL1192

6.1.2管脚功能选择寄存器PINSEL2194

6.2 GPIO原理及应用195

6.2.1GPIO相关寄存器196

6.2.2 GPIO应用196

6.3外部中断输入198

6.3.1概述198

6.3.2 LPC2000系列外部中断相关寄存器与设置199

6.3.3 LPC2000的外中断应用201

6.4定时计数电路203

6.4.1分频与计数模块203

6.4.2匹配控制模块205

6.4.3捕获控制模块206

6.4.4定时器中断208

6.4.5定时器／计数器应用209

6.5 UART串行接口211

6.5.1串行通信概述211

6.5.2 LPC2000器件UART电路组成215

6.5.3 UART寄存器描述218

6.5.4 UART应用223

6.6片上其他一些常用接口226

6.6.1 SPI接口226

6.6.2 I2C接口230

6.6.3 A/D转换器234

6.6.4 WTD看门狗237

6.6.5脉宽调制PWM239

6.6.6实时时钟RTC241

本章小结242

习题6243

第7章ARM系列芯片的外围电路设计244

7.1嵌入式硬件系统模块244

7.1.1最小系统结构245

7.1.2电源电路245

7.1.3时钟电路247

7.1.4复位电路247

7.1.5存储器系统248

7.2存储器电路与设计248

7.2.1嵌入式系统中存储器的分类248

7.2.2 SRAM接口250

7.2.3 SDRAM接口253

7.2.4 PSRAM接口256

7.2.5 NAND Flash接口258

7.2.6 NOR Flash接口261

7.2.7存储器与ARM的连接263

7.3键盘输入模块265

7.3.1键盘工作原理265

7.3.2键盘的硬件电路266

7.3.3键盘的驱动267

7.4显示输出模块268

7.4.1 7段数码管的工作原理268

7.4.2 LCD的工作原理270

7.5串行通信模块275

本章小结277

习题7277

第8章 嵌入式软件开发技术278

8.1嵌入式软件概述278

8.1.1嵌入式软件的特点278

8.1.2嵌入式软件的分类279

8.1.3嵌入式软件开发流程280

8.1.4嵌入式软件的开发方法280

8.2嵌入式软件的体系结构282

8.2.1硬件抽象层283

8.2.2操作系统层286

8.2.3协议层287

8.2.4应用层288

8.3硬件抽象层的设计288

8.3.1嵌入式系统的启动流程289

8.3.2操作系统的加载294

8.3.3 U-BOOT的代码分析296

8.4嵌入式操作系统301

8.4.1嵌入式操作系统移植302

8.4.2μC/OS-Ⅱ操作系统304

8.4.3嵌入式Linux操作系统312

本章小结318

习题8319

第9章 嵌入式系统设计及应用320

9.1系统概述320

9.2停车场管理系统总体设计322

9.2.1系统分析322

9.2.2系统组成324

9.2.3系统设计327

9.3管理工作站子系统开发331

9.3.1软硬件开发平台331

9.3.2嵌入式Linux系统下的开发332

9.3.3嵌入式Web设计337

9.3.4嵌入式SQLite数据库开发341

9.3.5 SNMP代理模块设计343

9.3.6网络通信模块设计353

9.4入口硬件设计355

9.4.1 LPC2200开发板硬件介绍355

9.4.2非接触式IC卡361

9.4.3车辆检测器365

9.4.4车位显示控制器366

本章小结367

习题9368

参考文献369