高等院校嵌入式人才培養規劃教材:ARM嵌入式體系結構與接口技術

高等院校嵌入式人才培養規劃教材:ARM嵌入式體系結構與接口技術

《高等院校嵌入式人才培養規劃教材:ARM嵌入式體系結構與接口技術》是2009年人民郵電出版社出版的圖書,作者是劉洪濤。

基本介紹

  • 書名:高等院校嵌入式人才培 
  • 類型:ARM技術
  • 出版日期:2009年8月1日
  • 語種:簡體中文
  • ISBN:9787115200426, 7115200424
  • 品牌:人民郵電出版社
  • 作者:劉洪濤
  • 出版社:人民郵電出版社
  • 頁數:248頁
  • 開本:16
  • 定價:29.00
內容簡介,圖書目錄,作者簡介,文摘,序言,

內容簡介

《高等院校嵌入式人才培養規劃教材:ARM嵌入式體系結構與接口技術》由人民郵電出版社出版。突出接口技術,重視實際套用,全部代碼示例。嵌入式學院是華清遠見在6年高端嵌入式人才培養的基礎上傾力打造的“嵌入式領域就業優勢倍增”項目,學院充分整合行業經驗及專業優勢,並藉助自身豐富的合作企業資源及專業、科學的實訓體系,幫助合作院校時刻緊跟嵌入式行業用人需求的最新趨勢,引導畢業生在知識結構上更好地實現與企業真實需求的對接,從而有效提高其就業競爭優勢,順利進入嵌入式專業領域。華清遠見嵌入式學院將繼續專注於為更多希望從事嵌入式行業工作,但又缺乏相關經驗的人員提供更專業的嵌入式實訓l課程。培養出更多合格的嵌入式人才,以促進行業的健康、持續發展。
《ARM嵌入式體系結構與接口技術》在全面介紹ARM920T處理器的體系結構、編程模型、指令系統及RealView MDK開發環境的同時,以基於ARM920T的套用處理器S3C2410X為核心,詳細介紹了系統的設計及相關接口技術。接口技術中涵蓋了I/O、中斷、串口、存儲器、PWM、A/D、LCD,並提供了大量實驗內容,在最後一章還提供了一個綜合實例。《ARM嵌入式體系結構與接口技術》可作為高職高專院校電子、通信、自動化、計算機等專業的ARM體系結構、接口技術課程的教材,也可作為相關嵌入式開發人員的參考書。

圖書目錄

第1章 嵌入式系統基礎知識 1
1.1 嵌入式系統概述 1
1.1.1 嵌入式系統簡介 1
1.1.2 嵌入式系統的特點 2
1.1.3 嵌入式系統的發展 3
1.2 嵌入式系統的組成 5
1.2.1 嵌入式系統硬體組成 5
1.2.2 嵌入式系統軟體組成 6
1.3 嵌入式作業系統舉例 6
1.3.1 商業版嵌入式作業系統 6
1.3.2 開源版嵌入式作業系統 7
1.4 嵌入式系統開發概述 8
小結 13
思考與練習 13

第2章 ARM技術概述 14
2.1 ARM體系結構的技術特徵及發展 14
2.1.1 ARM公司簡介 15
2.1.2 ARM技術特徵 15
2.1.3 ARM體系結構的發展 16
2.2 ARM微處理器簡介 17
2.2.1 ARM7處理器系列 18
2.2.2 ARM9處理器系列 19
2.2.3 ARM9E處理器系列 19
2.2.4 ARM11處理器系列 20
2.2.5 SecurCore處理器系列 20
2.2.6 StrongARM和Xscale 處理器系列 20
2.2.7 MPCore 處理器系列 20
2.2.8 Cortex處理器系列 21
2.3 ARM微處理器結構 22
2.4 ARM微處理器的套用選型 22
2.4.1 ARM晶片選擇的一般原則 23
2.4.2 選擇一款適合教學的ARM晶片 23
2.5 ARM920T內部功能及特點 26
2.6 數據類型 27
2.6.1 ARM的基本數據類型 27
2.6.2 浮點數據類型 28
2.6.3 存儲器大/小端 28
2.7 ARM920T核心工作模式 29
2.8 ARM920T存儲系統 30
2.8.1 協處理器(CP15) 31
2.8.2 存儲管理單元(MMU) 32
2.8.3 高速緩衝存儲器(Cache) 32
2.9 流水線 32
2.9.1 流水線的概念與原理 32
2.9.2 流水線的分類 33
2.9.3 影響流水線性能的因素 34
2.10 暫存器組織 35
2.11 程式狀態暫存器 37
2.12 SAMSUNG S3C2410X處理器介紹 39
小結 40
思考與練習 41

第3章 ARM的指令系統 42
3.1 ARM指令的定址方式 42
3.1.1 數據處理指令定址方式 42
3.1.2 記憶體訪問指令定址方式 44
3.2 ARM指令集 46
3.2.1 數據操作指令 46
3.2.2 乘法指令 52
3.2.3 Load/Store指令 54
3.2.4 跳轉指令 60
3.2.5 狀態操作指令 63
3.2.6 協處理器指令 64
3.2.7 異常產生指令 65
小結 68
思考與練習 68

第4章 ARM彙編語言程式設計 69
4.1 ARM彙編器支持的偽操作 69
4.1.1 偽操作概述 69
4.1.2 符號定義偽操作 70
4.1.3 數據定義(data definition)偽操作 73
4.1.4 彙編控制偽操作 78
4.1.5 雜項偽操作 81
4.2 ARM彙編器支持的偽指令 89
4.2.1 ADR偽指令 89
4.2.2 ADRL偽指令 89
4.2.3 LDR偽指令 90
4.3 ARM彙編語言的語句格式 91
4.3.1 ARM彙編語言中的符號 91
4.3.2 ARM彙編語言中的表達式和運算符 94
4.3.3 ARM彙編語言內置的變數 99
4.4 ARM彙編語言的程式結構 100
4.4.1 彙編語言的程式格式 100
4.4.2 彙編語言子程式調用 101
4.4.3 過程調用標準AAPCS 102
4.4.4 scatter檔案的使用 103
4.4.5 彙編語言程式設計舉例 104
4.5 彙編語言與C語言的混合編程 107
4.5.1 內聯彙編 107
4.5.2 嵌入型彙編 109
4.5.3 彙編代碼訪問C全局變數 111
4.5.4 混合編程調用舉例 112
小結 113
思考與練習 113

第5章 ARM RealView MDK集成開發環境 114
5.1 RealView MDK環境介紹 114
5.2 ULINK2仿真器簡介 115
5.3 RealView MDK的使用 116
5.3.1 選擇工具集 116
5.3.2 創建工程並選擇處理器 117
5.3.3 建立一個新的源檔案 117
5.3.4 工程中檔案的添加 117
5.3.5 工程基本配置 118
5.3.6 工程的編譯連結 124
5.3.7 工程的調試 125
5.3.8 映像檔案下載 127
小結 128
思考與練習 128

第6章 GPIO編程 129
6.1 GPIO功能介紹 129
6.2 S3C2410X晶片的GPIO控制器詳解 130
6.2.1 S3C2410X GPIO常用暫存器分類 130
6.2.2 S3C2410X I/O口常用暫存器詳解 130
6.3 S3C2410X GPIO的套用 137
6.3.1 電路連線 137
6.3.2 暫存器設定 138
6.3.3 程式的編寫 138
小結 139
思考與練習 139

第7章 ARM異常中斷處理及編程 140
7.1 ARM異常中斷處理概述 140
7.2 ARM體系異常種類 141
7.3 ARM異常的優先權 146
7.4 ARM處理器模式和異常 146
7.5 ARM異常回響和處理程式返回 147
7.5.1 中斷回響的概念 147
7.5.2 ARM異常回響流程 147
7.5.3 從異常處理程式中返回 149
7.6 ARM套用系統中異常中斷處理程式的安裝 150
7.6.1 使用彙編語言安裝異常處理程式 150
7.6.2 使用C語言編寫安裝處理函式 151
7.7 ARM的SWI異常中斷處理程式設計 152
7.8 FIQ和IRQ異常中斷程式設計 154
7.9 基於ARM9晶片S3C2410X異常中斷程式設計 157
7.9.1 S3C2410X中斷機制分析 157
7.9.2 S3C2410X中斷處理程式實例 162
小結 164
思考與練習 164

第8章 串列通信接口 165
8.1 串列通信 165
8.1.1 串列通信與並行通信概念 165
8.1.2 異步串列方式的特點 166
8.1.3 異步串列方式的數據格式 166
8.1.4 同步串列方式的特點 166
8.1.5 同步串列方式的數據格式 166
8.1.6 比特率、比特率因子與位周期 167
8.1.7 RS-232C串口規範 167
8.1.8 RS-232C接線方式 169
8.2 S3C2410X異步串列通信 169
8.2.1 S3C2410X串口控制器概述 169
8.2.2 S3C2410X串口控制器暫存器 170
8.3 接口電路與程式設計 173
8.3.1 電路連線 173
8.3.2 暫存器設定 173
8.3.3 程式的編寫 174
8.3.4 調試與運行結果 176
小結 177
思考與練習 177

第9章 存儲器接口 178
9.1 Flash ROM介紹 178
9.2 NOR Flash操作 180
9.2.1 SST39VF160晶片介紹 180
9.2.2 SST39VF160字編程操作 181
9.2.3 SST39VF160扇區/塊擦除操作 182
9.2.4 SST39VF160晶片擦除操作 183
9.2.5 SST39VF160與S3C2410X的接口電路 183
9.2.6 SST39VF160存儲器的程式設計 184
9.3 NAND Flash操作 185
9.3.1 K9F1208晶片介紹 185
9.3.2 讀操作過程 186
9.3.3 擦除操作過程 187
9.3.4 寫操作過程 188
9.4 S3C2410X中NAND Flash控制器的操作 188
9.4.1 S3C2410X NAND Flash控制器概述 188
9.4.2 S3C2410X NAND Flash控制器暫存器詳解 189
9.5 S3C2410X NAND Flash接口電路與程式設計 190
9.5.1 K9F1208和S3C2410X的接口電路 191
9.5.2 S3C2410X NAND Flash暫存器設定 191
9.5.3 S3C2410X控制K9F1208的程式設計 192
9.6 SDRAM晶片介紹 195
9.6.1 SDRAM介紹 195
9.6.2 HY57V561620的結構 197
9.6.3 接口電路 198
9.6.4 暫存器設定 200
小結 203
思考與練習 203

第10章 定時器 204
10.1 S3C2410X PWM定時器 204
10.1.1 PWM定時器概述 204
10.1.2 PWM定時器的暫存器 206
10.1.3 PWM定時器操作示例 210
10.2 S3C2410X看門狗定時器 211
10.2.1 S3C2410X看門狗定時器概述 211
10.2.2 看門狗定時器暫存器 212
10.2.3 看門狗定時器程式編寫 213
小結 215
思考與練習 215

第11章 A/D轉換器 216
11.1 A/D轉換器原理 216
11.1.1 A/D轉換基礎 216
11.1.2 A/D轉換的技術指標 217
11.1.3 A/D轉換器類型 218
11.1.4 A/D轉換的一般步驟 221
11.2 S3C2410X A/D轉換器 222
11.2.1 S3C2410X A/D轉換器概述 222
11.2.2 S3C2410X A/D控制器暫存器 223
11.3 A/D轉換器套用舉例 224
11.3.1 電路連線 224
11.3.2 程式的編寫 224
11.3.3 調試與運行結果 225
小結 226
思考與練習 226

第12章 LCD接口設計 227
12.1 LCD控制器 227
12.1.1 LCD控制器介紹 227
12.1.2 S3C2410X LCD控制器介紹 228
12.1.3 S3C2410X LCD控制器操作 229
12.1.4 LCD控制器暫存器 231
12.2 接口電路與程式設計 236
12.2.1 S3C2410X LCD電路連線 236
12.2.2 程式的編寫 236
12.2.3 調試與運行結果 240
小結 241
思考與練習 241

第13章 溫度監測儀開發實例 242
13.1 項目功能描述 242
13.2 系統組成 242
13.3 接口電路圖設計 243
13.4 程式設計 244
13.5 運行結果 247
小結 247

參考文獻 248

作者簡介

劉洪濤,華清遠見學術總監,金牌講師,ARM公司全球認證講師,企業級嵌入式系統方案設計解決專家。《高等院校嵌入式人培養規劃教材》系列叢書主編。10年嵌入式系統開發經驗,精通ARM體系結構,在多款ARM硬體平台上完成過原理圖設計、PCB布線、Bootloader移植、Linux系統移植、檔案系統構建、驅動程式開發、GUI圖形編程等工作。具有豐富的ARM-LINUX系統軟、硬體產品開發經驗,主持開發過多個大型嵌入式項目,涉及工業控制、網路、通訊、消費電子等各行各業。近兩年正專注於3G技術領域,對Android的系統核心代碼有深入研究。

文摘

插圖:


(6)弱互動性。
嵌入式系統不僅功能強大,而且要求使用靈活方便,一般不需要鍵盤、滑鼠等。人機互動以簡單方便為主。
(7)嵌入式系統軟體開發通常需要專門的開發工具和開發環境。
(8)要求開發、設計人員有較高的技能。
嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體套用相結合的產物。這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統,從事嵌入式系統開發的人才也必須是複合型人才。 1.1.3嵌入式系統的發展 1.嵌入式系統的發展階段 在過去的30年中,嵌入式系統主要經歷了4個發展階段。 第1階段是以單晶片為核心的可程式控制器形式的系統。這類系統大部分套用於一些專業性強的工業控制系統中,一般沒有作業系統的支持,軟體通過彙編語言編寫。這一階段系統的主要特點是系統結構和功能相對單一,處理效率較低,存儲容量較小,幾乎沒有用戶接口。由於這種嵌入式系統使用簡單、價格低,因此以前在國內工業領域套用較為普遍,但是目前已經遠不能滿足高效的、需要大容量存儲的現代工業控制和新興信息家電等領域的需求。
第2階段是以嵌入式CPLJ為基礎、以簡單作業系統為核心的嵌人式系統。其主要特點是CPU種類繁多,通用性比較弱;系統開銷小,效率高;作業系統達到一定的兼容性和擴展性;套用軟體較專業化,用戶界面不夠友好。
第3階段是以嵌入式作業系統為標誌的嵌入式系統。其主要特點是嵌入式作業系統能運行於各種不同類型的微處理器上,兼容性好;作業系統核心小、效率高,並且具有高度的模組化和擴展性;具備檔案和目錄管理、支持多任務、支持網路套用、具備圖形視窗和用戶界面;具有大量的應用程式接口API,開發應用程式較簡單;嵌入式套用軟體豐富。
第4階段是以Intemet為標誌的嵌入式系統。這是一個正在迅速發展的階段。目前大多數嵌入式系統還孤立於Intemet之外,但隨著Internet的發展以及Intemet技術與信息家電、工業控制技術結合日益密切,嵌入式設備與Internet的結合將代表嵌入式系統的未來。 2.嵌入式系統的發展趨勢 (1)小型化、智慧型化、網路化、可視化。 隨著技術水平的提高和人們生活的需要,嵌入式設備(尤其是消費類產品)正朝著小型化攜帶型和智慧型化的方向發展。如果你攜帶筆記本電腦外出辦事,你肯定希望它輕薄小巧,甚至你可能希望有一種更便攜的設備來替代它,目前的上網本、MID(移動網際網路設備)、便攜投影儀等都是因類似的需求而出現的。對嵌入式而言,可以說是已經進人了嵌入式網際網路時代(有線網、無線網、廣域網、區域網路的組合),而嵌入式設備和網際網路的緊密結合,更為日常生活帶來了極大的方便和無限的想像空間。嵌入式設備功能越來越強大,未來冰櫃、洗衣機等家用電器都將實現網上控制;異地通信、協同工作、無人操控場所、安全監控場所等的可視化也已經成為了現實,隨著網路運載能力的提升,可視化將得到進一步完善。人工智慧、模式識別技術也將在嵌入式系統中得到套用,這會使得嵌入式系統更具人性化、智慧型化。

序言

隨著消費群體對產品要求的日益提高,嵌入式技術在機械器具製造、電子產品製造、通信、信息服務等行業領域得到了大顯身手的機會,套用日益廣泛,相應地企業對嵌入式人才的需求也越來越多。因此近幾年來,各高等院校開始紛紛開設嵌入式專業或課程。但是,各院校在嵌入式專業教學建設的過程中幾乎都面臨教材難覓的困境。雖然目前市場上的嵌人式開發相關書籍比較多,但幾乎都是針對有一定基礎的行業內研發人員而編寫的,並不完全符合學校的教學要求。學校教學需要一套充分考慮學生現有知識基礎和接受度的,明確各門課程教學目標的,便於學校安排課時的嵌入式專業教材。
針對教材缺乏的問題,我們以多年來在嵌入式工程技術領域內人才培養、項目研發的經驗為基礎,匯總了近幾年積累的數百家企業對嵌入式研發相關崗位的真實需求,調研了數十所開設“嵌入式工程技術”專業的高等院校的課程設定隋況、學生特點和教學用書現狀。通過細緻的整理和分析,對專業技能和基本知識進行合理劃分,我們編寫了這套高等院校嵌入式人才培養規劃教材,包括以下5本:
《ARM嵌入式體系結構與接口技術》
《uc/os II嵌入式作業系統》
《嵌入式Linux作業系統》
《嵌入式Linux c語言開發》
《嵌入式應用程式設計》
本套教材按照專業整體教學要求組織編寫,各自對應的主幹課程之間既相對獨立又有機銜接,整套教材具有系統性。《ARM嵌入式體系結構與接口技術》側重介紹接口技術;在作業系統教材方面,考慮到各院校不同的教學側重點,編寫了uc/0S II和Linux兩個版本;考慮到本專業對學生c語言能力要求較高,編寫了《嵌入式Linux c語言開發》這本少課時的教材,可供“c語言基礎”課程的後續提高課程使用;《嵌入式應用程式設計》介紹了貫穿前面所學知識的實訓內容,供“Linux套用開發”課程使用。
本書是其中之一。ARM作為一種32位的高性能、低成本的嵌入式RISC微處理器,已得到最廣泛的套用。目前,ARM9處理器已經占據了大部分嵌入式處理器的中高端產品市場。本書以$3C2410X處理器為平台,介紹了嵌入式系統開發的各個主要環節。本書側重實踐,輔以代碼加以講解,從分析的角度來學習嵌入式開發的各種技術。本書使用的工具是Keil公司的MDK(Micr-ocona·011er:Development Kit)。MDK是ARM公司最新推出的專業嵌入式開發工具RealView的工具集。MI)K是為滿足基於MCu進行嵌入式軟體開發的需求而推出的,它包含強大的設備調試和仿真支持、眾多的案例模板和固件實例及存儲最佳化的RT0s庫。

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