《ARM嵌入式技術原理與套用——基於XScale處理器及VxWorks作業系統》是《arm嵌入式技術系列教程》之一，書中包含硬體電路原理圖，許多基本的硬體接口原理、電路圖，以及大量的接口程式。介紹的嵌入式作業系統（包括μC/OSII、μCLinux）部分知識，並不拘泥於本實驗平台，在其他嵌入式開發系統中同樣適用。
基本介紹
- 中文名：ARM嵌入式技術原理與套用——基於XScale處理器及VxWorks作業系統
- 作者：劉尚軍
- 類別：計算機教材；計算機書籍
- 系列：高等院校嵌入式系統通用教材.
- 價格：39
- 語種：中文
- ISBN：9787811242065
- 出版社：北京航空航天大學出版社
- 頁數：415
- 開本：16開
- 出版時間：2007年9月
- 裝幀：平裝
內容簡介,目錄,序言,運用推薦,
內容簡介
書中插圖《ARM嵌入式技術原理與套用——基於XScale處理器及VxWorks作業系統》是《ARM嵌入式技術系列教程》的理論教程，以採用XScale處理器的CVTPXA270教學實驗系統為硬體平台，圍繞VxWorks作業系統安排基礎知識內容，並安排了大量的實驗。基礎知識包括：ARM嵌入式開發模式和基本開發流程，ARM體系結構，ARM系統硬體設計，VxWorks軟體開發流程，VxWorksBSP的移植過程，VxWorks驅動程式、應用程式以及圖形用戶界面的編寫方法等。實驗包括：VxWorks軟體仿真，VxWorks系統移植及核心定製，BSP調試，VxWorks應用程式、驅動程式編程，中斷編程，WindML基本繪圖，WindML視窗應用程式等。最後介紹了嵌入式系統的綜合設計方法，包括GPS車輛跟蹤系統和ZIGBEE無線對等網路的硬體和軟體的實現方法。
書中插圖
書中插圖《ARM嵌入式技術原理與套用——基於XScale處理器及VxWorks作業系統》可作為高等院校計算機、電子、電信等專業的師生進行嵌入式系統教學的理論和實踐教材。
目錄
第1章ARM嵌入式系統基礎
11.1嵌入式系統的基本概念
11.2嵌入式系統的發展歷程2
1.3ARM微處理器4
1.4嵌入式作業系統5
1.4.1常用嵌入式作業系統6
1.4.2嵌入式作業系統的實時性10
1.5嵌入式系統的套用領域11
1.6嵌入式系統的未來發展趨勢13
書中插圖第2章ARM嵌入式開發模式和基本開發流程15
2.1ARM嵌入式開發模式15
2.1.1線上仿真模式16
2.1.2駐留監控模式17
2.2ARM嵌入式開發流程18
2.2.1需求分析18
2.2.2硬體設計、調試20
2.2.3系統移植20
2.2.4應用程式設計調試27
2.3ARM嵌入式系統控制界面28
第3章ARM體系結構30
3.1ARM微處理器結構30
3.1.1RISC體系結構30
3.1.2ARM微處理器的暫存器結構31
3.1.3ARM微處理器的指令結構31
3.2ARM微處理器的工作狀態32
3.3ARM體系結構的存儲器格式32
3.4指令長度及數據類型33
3.5處理器模式33
3.6暫存器組織33
3.6.1ARM狀態下的暫存器組織34
3.6.2Thumb狀態下的暫存器組織36
3.6.3程式狀態暫存器37
3.7異常39
3.7.1ARM體系結構所支持的異常類型39
3.7.2對異常的回響40
3.7.3從異常返回40
3.7.4各類異常的具體描述41
3.7.5異常向量表42
3.8ARM彙編語言程式設計43
3.8.1ARM指令的分類與格式43
3.8.2指令的條件域44
3.8.3ARM指令的定址方式44
3.8.4ARM指令集47
3.8.5Thumb指令及套用63
3.9C語言與彙編語言混合編程實驗64
第4章ARM系統硬體設計67
4.1PXA270微處理器簡介67
4.2CVTPXA270硬體資源簡介70
4.3ARM最小系統設計76
4.3.1電源電路77
4.3.2時鐘電路78
4.3.3復位電路79
4.3.4存儲器電路79
4.3.5JTAG調試接口電路81
4.4PXA270片內接口電路設計81
4.4.1GPIO接口電路81
4.4.2外部中斷接口電路82
4.4.3UART異步串列接口電路83
4.4.4LCD顯示接口電路83
4.4.5I2C接口電路84
4.4.6PCMCIA/CF接口電路85
4.5PXA270片外擴展接口電路設計85
4.5.1四線電阻式觸控螢幕接口電路86
4.5.2AC97音頻接口電路86
4.5.3A/D接口電路86
4.5.4矩陣掃描式鍵盤接口電路87
4.5.5100Mbps乙太網接口電路88
4.5.6PS/2鍵盤/滑鼠接口電路88
4.5.7CAN匯流排接口電路89
第5章VxWorks軟體開發流程91
5.1Tornado集成開發環境簡介91
5.2VxWorks軟體仿真實驗94
5.2.1編寫、編譯程式94
5.2.2下載目標檔案100
5.2.3調試命令行解釋器101
5.2.4調試器105
5.2.5目標機瀏覽器109
5.2.6軟體邏輯分析器114
5.3VxWorks系統移植及核心定製實驗116
5.3.1新建工程116
5.3.2生成目標代碼120
5.3.3載入VxWorks到目標機122
5.3.4配置核心125
5.4VxWorks應用程式編程實驗128
5.4.1創建和編譯工程128
5.4.2啟動VxWorks核心130
5.4.3配置和啟動目標伺服器131
5.4.4下載並調試應用程式133
5.4.5將應用程式添加到核心134
第6章VxWorksBSP的移植過程136
6.1VxWorks核心的特點及BSP簡介136
6.1.1VxWorks核心的特點136
6.1.2VxWorks的主要功能和結構137
6.1.3VxWorksBSP簡介139
6.1.4VxWorksBSP的檔案組織140
6.2VxWorks的引導過程141
6.2.1VxWorks核心類型141
6.2.2VxWorks核心的引導過程143
6.3VxWorksBSP移植145
6.3.1Makefile檔案146
6.3.2VxWorksBSP核心配置檔案149
6.3.3VxWorksBSP核心前期初始化152
6.3.4系統定時器處理162
6.3.5VxWorksBSP中斷處理167
6.4BSP調試實驗170
第7章VxWorks驅動程式的編寫172
7.1VxWorks設備驅動分類及特點172
7.2字元設備驅動178
7.2.1字元設備驅動程式178
7.2.2PS/2滑鼠接口驅動程式實驗182
7.3塊設備驅動196
7.3.1塊設備驅動程式196
7.3.2RAMDISK驅動程式編寫實驗199
7.4串口設備驅動207
7.4.1串口設備驅動程式207
7.4.2ttyDrv的層次結構208
7.4.3CVTPXA270串口驅動的編寫210
7.5網路設備驅動223
7.5.1BSD網路設備驅動程式224
7.5.2END網路設備驅動程式225
7.5.3網路驅動程式編寫實驗227
7.6檔案系統介紹240
7.6.1TSFS240
7.6.2dosFS242
7.6.3TrueFFS245
第8章VxWorks應用程式設計251
8.1任務管理251
8.1.1任務251
8.1.2任務調度253
8.1.3任務操縱254
8.1.4共享代碼和可重入代碼264
8.1.5系統任務265
8.1.6注意事項266
8.2任務通信267
8.2.1共享存儲區及實驗267
8.2.2互斥268
8.2.3信號量269
8.2.4訊息佇列277
8.2.5管道281
8.3看門狗定時器管理281
8.4任務間通信和同步、看門狗定時器綜合實驗283
8.5中斷管理285
8.6網路通信289
8.6.1網路協定289
8.6.2套接字的使用291
8.6.3網路通信實驗292
8.7異常捕捉和錯誤處理295
第9章VxWorks圖形用戶界面設計299
9.1VxWorks圖形用戶界面設計方案299
9.2WindML簡介300
9.2.1WindML的功能300
9.2.2WindML的結構300
9.2.3WindML的檔案組織302
9.2.4WindML庫的配置和編譯304
9.2.5WindML編程實驗307
9.3WindML驅動程式編程309
9.3.1圖形設備驅動310
9.3.2輸入設備驅動319
9.4WindML應用程式編程328
9.4.1WindML應用程式基本操作328
9.4.2二維圖形API331
9.4.3訊息和輸入服務346
9.4.4視窗350
9.4.5視窗類356
9.4.6視窗管理器357
9.4.7視窗應用程式359
9.4.8WindML應用程式編程實驗360
第10章嵌入式系統綜合設計實例375
10.1GPS車輛跟蹤系統設計375
10.1.1GPS、GSM和GPRS技術375
10.1.2GPS全球定位套用方案376
10.1.3GPS車輛跟蹤系統377
10.1.4GPS車輛跟蹤系統硬體設計378
10.1.5GPS車輛跟蹤系統軟體設計378
10.2ZIGBEE無線對等網路設計395
10.2.1ZIGBEE技術395
10.2.2ZIGBEE技術套用方案396
10.2.3ZIGBEE無線對等網路硬體系統設計400
10.2.4ZIGBEE無線對等網路軟體系統設計401
參考文獻415
……
書中插圖
11.1嵌入式系統的基本概念
11.2嵌入式系統的發展歷程2
1.3ARM微處理器4
1.4嵌入式作業系統5
1.4.1常用嵌入式作業系統6
1.4.2嵌入式作業系統的實時性10
1.5嵌入式系統的套用領域11
1.6嵌入式系統的未來發展趨勢13
書中插圖第2章ARM嵌入式開發模式和基本開發流程15
2.1ARM嵌入式開發模式15
2.1.1線上仿真模式16
2.1.2駐留監控模式17
2.2ARM嵌入式開發流程18
2.2.1需求分析18
2.2.2硬體設計、調試20
2.2.3系統移植20
2.2.4應用程式設計調試27
2.3ARM嵌入式系統控制界面28
第3章ARM體系結構30
3.1ARM微處理器結構30
3.1.1RISC體系結構30
3.1.2ARM微處理器的暫存器結構31
3.1.3ARM微處理器的指令結構31
3.2ARM微處理器的工作狀態32
3.3ARM體系結構的存儲器格式32
3.4指令長度及數據類型33
3.5處理器模式33
3.6暫存器組織33
3.6.1ARM狀態下的暫存器組織34
3.6.2Thumb狀態下的暫存器組織36
3.6.3程式狀態暫存器37
3.7異常39
3.7.1ARM體系結構所支持的異常類型39
3.7.2對異常的回響40
3.7.3從異常返回40
3.7.4各類異常的具體描述41
3.7.5異常向量表42
3.8ARM彙編語言程式設計43
3.8.1ARM指令的分類與格式43
3.8.2指令的條件域44
3.8.3ARM指令的定址方式44
3.8.4ARM指令集47
3.8.5Thumb指令及套用63
3.9C語言與彙編語言混合編程實驗64
第4章ARM系統硬體設計67
4.1PXA270微處理器簡介67
4.2CVTPXA270硬體資源簡介70
4.3ARM最小系統設計76
4.3.1電源電路77
4.3.2時鐘電路78
4.3.3復位電路79
4.3.4存儲器電路79
4.3.5JTAG調試接口電路81
4.4PXA270片內接口電路設計81
4.4.1GPIO接口電路81
4.4.2外部中斷接口電路82
4.4.3UART異步串列接口電路83
4.4.4LCD顯示接口電路83
4.4.5I2C接口電路84
4.4.6PCMCIA/CF接口電路85
4.5PXA270片外擴展接口電路設計85
4.5.1四線電阻式觸控螢幕接口電路86
4.5.2AC97音頻接口電路86
4.5.3A/D接口電路86
4.5.4矩陣掃描式鍵盤接口電路87
4.5.5100Mbps乙太網接口電路88
4.5.6PS/2鍵盤/滑鼠接口電路88
4.5.7CAN匯流排接口電路89
第5章VxWorks軟體開發流程91
5.1Tornado集成開發環境簡介91
5.2VxWorks軟體仿真實驗94
5.2.1編寫、編譯程式94
5.2.2下載目標檔案100
5.2.3調試命令行解釋器101
5.2.4調試器105
5.2.5目標機瀏覽器109
5.2.6軟體邏輯分析器114
5.3VxWorks系統移植及核心定製實驗116
5.3.1新建工程116
5.3.2生成目標代碼120
5.3.3載入VxWorks到目標機122
5.3.4配置核心125
5.4VxWorks應用程式編程實驗128
5.4.1創建和編譯工程128
5.4.2啟動VxWorks核心130
5.4.3配置和啟動目標伺服器131
5.4.4下載並調試應用程式133
5.4.5將應用程式添加到核心134
第6章VxWorksBSP的移植過程136
6.1VxWorks核心的特點及BSP簡介136
6.1.1VxWorks核心的特點136
6.1.2VxWorks的主要功能和結構137
6.1.3VxWorksBSP簡介139
6.1.4VxWorksBSP的檔案組織140
6.2VxWorks的引導過程141
6.2.1VxWorks核心類型141
6.2.2VxWorks核心的引導過程143
6.3VxWorksBSP移植145
6.3.1Makefile檔案146
6.3.2VxWorksBSP核心配置檔案149
6.3.3VxWorksBSP核心前期初始化152
6.3.4系統定時器處理162
6.3.5VxWorksBSP中斷處理167
6.4BSP調試實驗170
第7章VxWorks驅動程式的編寫172
7.1VxWorks設備驅動分類及特點172
7.2字元設備驅動178
7.2.1字元設備驅動程式178
7.2.2PS/2滑鼠接口驅動程式實驗182
7.3塊設備驅動196
7.3.1塊設備驅動程式196
7.3.2RAMDISK驅動程式編寫實驗199
7.4串口設備驅動207
7.4.1串口設備驅動程式207
7.4.2ttyDrv的層次結構208
7.4.3CVTPXA270串口驅動的編寫210
7.5網路設備驅動223
7.5.1BSD網路設備驅動程式224
7.5.2END網路設備驅動程式225
7.5.3網路驅動程式編寫實驗227
7.6檔案系統介紹240
7.6.1TSFS240
7.6.2dosFS242
7.6.3TrueFFS245
第8章VxWorks應用程式設計251
8.1任務管理251
8.1.1任務251
8.1.2任務調度253
8.1.3任務操縱254
8.1.4共享代碼和可重入代碼264
8.1.5系統任務265
8.1.6注意事項266
8.2任務通信267
8.2.1共享存儲區及實驗267
8.2.2互斥268
8.2.3信號量269
8.2.4訊息佇列277
8.2.5管道281
8.3看門狗定時器管理281
8.4任務間通信和同步、看門狗定時器綜合實驗283
8.5中斷管理285
8.6網路通信289
8.6.1網路協定289
8.6.2套接字的使用291
8.6.3網路通信實驗292
8.7異常捕捉和錯誤處理295
第9章VxWorks圖形用戶界面設計299
9.1VxWorks圖形用戶界面設計方案299
9.2WindML簡介300
9.2.1WindML的功能300
9.2.2WindML的結構300
9.2.3WindML的檔案組織302
9.2.4WindML庫的配置和編譯304
9.2.5WindML編程實驗307
9.3WindML驅動程式編程309
9.3.1圖形設備驅動310
9.3.2輸入設備驅動319
9.4WindML應用程式編程328
9.4.1WindML應用程式基本操作328
9.4.2二維圖形API331
9.4.3訊息和輸入服務346
9.4.4視窗350
9.4.5視窗類356
9.4.6視窗管理器357
9.4.7視窗應用程式359
9.4.8WindML應用程式編程實驗360
第10章嵌入式系統綜合設計實例375
10.1GPS車輛跟蹤系統設計375
10.1.1GPS、GSM和GPRS技術375
10.1.2GPS全球定位套用方案376
10.1.3GPS車輛跟蹤系統377
10.1.4GPS車輛跟蹤系統硬體設計378
10.1.5GPS車輛跟蹤系統軟體設計378
10.2ZIGBEE無線對等網路設計395
10.2.1ZIGBEE技術395
10.2.2ZIGBEE技術套用方案396
10.2.3ZIGBEE無線對等網路硬體系統設計400
10.2.4ZIGBEE無線對等網路軟體系統設計401
參考文獻415
……
書中插圖序言
隨著嵌入式技術的普及，嵌入式技術的教學實踐課程被越來越多的高等院校列為計算機、電子、電信等專業的基礎課程。嵌入式技術融合了計算機軟/硬體技術、通信技術和半導體微電子技術，覆蓋面非常廣，這便造成嵌入式教學過程中課程設定的一些障礙。
從2003年開始，國內陸續有多個廠家推出了各種型號的嵌入式技術教學的實驗設備和教材，形成了以32位ARM微處理器為核心，包含硬體接口、接口編程實驗、作業系統實驗等的教學格局。其中，ARM微處理器依據性能從．ARM7、ARM9到XScale系列(ARM7多採用三星公司的S3CA4Bo處理器，ARM9多採用三星公司的$3C2410處理器，IntelXScale則採用高端的PXA270處理器)，形成了低、中、高3個不同的檔次。作業系統實驗在嵌入式技術的教學中是一個非常重要的方向，目前各個公司提供的能夠套用於教學的作業系統非常多，包括VxWorks、Linux、WindowsCE和μC/OSII等，由於課時限制，對於作業系統的教學必須有選擇地進行，而如何選擇作業系統則是目前教學過程中的一個重要問題。
從目前的套用情況看，筆者認為必須根據不同的專業方向及學生的基礎進行選擇。Linux是一個非常有潛力的作業系統，其開源的特點受到越來越多人的追捧，但是它對學生的基礎要求比較高，必須掌握C語言以及PC機上Linux作業系統的基本操作。這對於已經開始相關基礎課程的計算機專業學生是一個比較好的選擇，而對於其他專業的學生課程開設難度比較大。WindowsCE則以Microsoft一貫的人機界面優勢在手持設備中占有一席之地，適合於偏向人機界面及其上層套用軟體教學的相關課程；但是，對於偏向於實時系統及工業數據採集和控制等方向的課程，如果選擇’WindowsCE則不是一個明智的選擇。
從2003年開始，國內陸續有多個廠家推出了各種型號的嵌入式技術教學的實驗設備和教材，形成了以32位ARM微處理器為核心，包含硬體接口、接口編程實驗、作業系統實驗等的教學格局。其中，ARM微處理器依據性能從．ARM7、ARM9到XScale系列(ARM7多採用三星公司的S3CA4Bo處理器，ARM9多採用三星公司的$3C2410處理器，IntelXScale則採用高端的PXA270處理器)，形成了低、中、高3個不同的檔次。作業系統實驗在嵌入式技術的教學中是一個非常重要的方向，目前各個公司提供的能夠套用於教學的作業系統非常多，包括VxWorks、Linux、WindowsCE和μC/OSII等，由於課時限制，對於作業系統的教學必須有選擇地進行，而如何選擇作業系統則是目前教學過程中的一個重要問題。
從目前的套用情況看，筆者認為必須根據不同的專業方向及學生的基礎進行選擇。Linux是一個非常有潛力的作業系統，其開源的特點受到越來越多人的追捧，但是它對學生的基礎要求比較高，必須掌握C語言以及PC機上Linux作業系統的基本操作。這對於已經開始相關基礎課程的計算機專業學生是一個比較好的選擇，而對於其他專業的學生課程開設難度比較大。WindowsCE則以Microsoft一貫的人機界面優勢在手持設備中占有一席之地，適合於偏向人機界面及其上層套用軟體教學的相關課程；但是，對於偏向於實時系統及工業數據採集和控制等方向的課程，如果選擇’WindowsCE則不是一個明智的選擇。
運用推薦
首先介紹ARM微處理器的體系結構、套用領域和套用選型；然後介紹JX44B0ARM嵌入式教學實驗系統的基本組成、硬體資源的詳細說明，以及集成開發環境ADTIDE的軟體編程方法；隨後按照從易到難、從簡單到複雜的順序安排實驗，包括：嵌入式軟體開發基礎實驗、基本接口實驗、BootLoader及作業系統實驗和高級接口實驗。
本書可作為高等院校電子信息類、計算機類、自動控制類和光電信息類等專業高年級本科生和研究生嵌入式系統實驗課程的教材，也可作為從事嵌入式系統套用開發的工程技術人員的參考資料。
