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第1章 嵌入式系统基础知识1

1.1嵌入式系统的定义和组成1

1.1.1嵌入式系统的定义1

1.1.2嵌入式系统的发展趋势1

1.1.3嵌入式系统的组成3

1.1.4 RTOS6

1.2嵌入式微处理器体系结构8

1.2.1冯·诺依曼结构与哈佛结构8

1.2.2精简指令集计算机9

1.2.3流水线技术10

1.2.4信息存储的字节顺序11

1.3嵌入式微处理器的结构和类型14

1.3.1嵌入式微控制器14

1.3.2嵌入式微处理器14

1.3.3 DSP处理器17

1.3.4嵌入式片上系统18

1.3.5多核处理器19

思考题与习题19

第2章ARM体系结构21

2.1 ARM体系结构简介21

2.2 ARM微处理器结构24

2.2.1 ARM7微处理器24

2.2.2 ARMS微处理器24

2.2.3 ARM11微处理器25

2.2.4 Cortex-A微处理器26

2.2.5 Cortex-R微处理器30

2.2.6 Cortex-M微处理器31

2.2.7 SecurCore微处理器33

2.3 ARM微处理器的寄存器结构34

2.3.1处理器的运行模式34

2.3.2处理器的工作状态35

2.3.3处理器的寄存器组织35

2.3.4 Thumb状态的寄存器集39

2.4 ARM微处理器的异常处理40

2.4.1 ARM体系结构的异常类型40

2.4.2异常类型的含义41

2.4.3异常的响应过程42

2.4.4应用程序中的异常处理42

2.5 ARM的存储器结构43

2.6 ARM微处理器指令系统44

2.6.1基本寻址方式44

2.6.2 ARM指令集47

2.6.3 Thumb指令集53

2.7 ARM微处理器的接口56

2.7.1 ARM协处理器接口56

2.7.2 ARM AMBA接口57

2.7.3 ARM I/O结构57

2.7.4 ARM JTAG调试接口58

思考题与习题61

第3章32位RISC微处理器S3C2410A63

3.1 S3C2410A简介63

3.1.1 S3C2410A的内部结构63

3.1.2 S3C2410A的技术特点65

3.2 S3C2410A存储器控制器69

3.2.1 S3C2410A存储器控制器特性69

3.2.2 S3C2410A存储器映射69

3.3复位、时钟和电源管理70

3.4 S3C2410A的I/O口74

3.4.1 S3C2410A的I/O口配置74

3.4.2 S3C2410A的I/O口寄存器76

3.5 S3C2410A的中断控制77

3.5.1 ARM系统的中断处理77

3.5.2 S3C2410A的中断控制器77

3.5.3 S3C2410A的中断编程实例80

3.6 S3C2410A的DMA控制82

3.6.1 DMA工作原理82

3.6.2 S3C2410A的DMA控制器83

3.6.3 S3C2410A的DMA编程实例85

思考题与习题85

第4章 嵌入式系统的存储器系统87

4.1存储器系统概述87

4.1.1存储器系统的层次结构87

4.1.2高速缓冲存储器88

4.1.3存储管理单元88

4.2嵌入式系统存储设备分类90

4.2.1存储器部件的分类90

4.2.2存储器的组织和结构90

4.2.3常见的嵌入式系统存储器91

4.3 NOR Flash接口电路95

4.3.1 NOR Flash存储器Am29LV160D95

4.3.2 S3C2410A与NOR Flash存储器的接口电路96

4.4 NAND Flash接口电路97

4.4.1 S3C2410A NAND Flash控制器97

4.4.2 S3C2410A与NAND Flash存储器的接口电路100

4.5 SDRAM接口电路101

4.6 CF卡接口电路103

4.6.1 PCMCIA接口规范103

4.6.2 S3C2410A的CF卡接口电路104

4.6.3 CF卡的读/写操作104

4.7 SD卡接口电路106

4.7.1 SD卡的接口规范106

4.7.2 S3C2410A的SD卡接口电路107

4.8 IDE接口电路107

4.8.1 S3C2410A的IDE接口电路107

4.8.2 IDE硬盘读/写操作107

思考题与习题110

第5章 嵌入式系统输入/输出设备接口112

5.1通用输入/输出接口112

5.1.1通用输入/输出接口原理与结构112

5.1.2 S3C2410A输入/输出接口编程实例113

5.2 A/D转换器接口114

5.2.1 A/D转换的方法和原理114

5.2.2 S3C2410A的A/D转换器117

5.2.3 S3C2410A A/D接口编程实例120

5.3 D/A转换器接口122

5.3.1 D/A转换器的工作原理122

5.3.2 S3C2410A与D/A转换器的接口电路125

5.4键盘与LED数码管接口127

5.4.1键盘与LED数码管接口基本原理与结构127

5.4.2用I/O口实现键盘接口129

5.4.3采用专用芯片实现键盘及LED接口129

5.5 LCD显示接口132

5.5.1 LCD显示接口原理与结构132

5.5.2 S3C2410A的LCD控制器134

5.5.3 S3C2410A LCD显示的编程实例137

5.6触摸屏接口139

5.6.1触摸屏工作原理与结构139

5.6.2采用专用芯片的触摸屏控制接口140

5.6.3 S3C2410A的触摸屏接口电路142

思考题与习题146

第6章 嵌入式系统总线接口148

6.1串行接口148

6.1.1串行接口基本原理与结构148

6.1.2 S3C2410A的UART152

6.1.3与S3C2410A的UART连接的串行接口电路158

6.1.4 S3C2410A的UART编程实例159

6.2 I2 C接口163

6.2.1 I2 C接口基本原理与结构163

6.2.2 S3C2410A的I2C接口165

6.2.3 S3C2410A的I2 C接口应用实例167

6.3 USB接口170

6.3.1 USB接口基本原理与结构170

6.3.2 S3C2410A的USB控制器173

6.3.3 S3C2410A的USB接口电路与驱动程序175

6.4 SPI接口177

6.4.1 SPI接口基本原理与结构177

6.4.2 S3C2410A的SPI接口电路178

6.4.3 S3C2410A的SPI接口编程实例183

6.5 PCI接口185

6.5.1 PCI接口基本结构185

6.5.2 PCI接口电路187

6.6 I2S总线接口188

6.6.1数字音频简介188

6.6.2 I2 S总线结构190

6.6.3 S3C2410A的I2S总线接口191

6.6.4 S3C2410A的I2S总线接口电路与编程195

思考题与习题196

第7章 嵌入式系统网络接口199

7.1以太网接口199

7.1.1以太网基础知识199

7.1.2嵌入式以太网接口的实现方法201

7.1.3在嵌入式系统中主要处理的以太网协议201

7.1.4网络编程接口203

7.1.5以太网的物理层接口及编程204

7.2 CAN总线接口208

7.2.1 CAN总线概述208

7.2.2在嵌入式处理器上扩展CAN总线接口209

7.2.3 S3C2410A与MCP2510的CAN通信接口电路214

思考题与习题215

第8章 嵌入式系统软件及操作系统基础217

8.1嵌入式软件基础217

8.1.1嵌入式软件的特点217

8.1.2嵌入式软件的分类218

8.1.3嵌入式软件的体系结构218

8.1.4嵌入式系统的设备驱动层220

8.1.5嵌入式中间件222

8.2嵌入式操作系统基础222

8.2.1嵌入式操作系统的功能222

8.2.2嵌入式操作系统的分类223

8.2.3常见的嵌入式操作系统简介225

8.3嵌入式系统的任务管理227

8.3.1单道程序设计和多道程序设计227

8.3.2进程、线程和任务228

8.3.3进程间通信与线程间同步230

8.3.4任务的实现231

8.3.5任务的调度234

8.3.6实时系统调度237

8.4嵌入式系统的存储管理238

8.4.1嵌入式存储管理方式的特点238

8.4.2存储管理的实模式与保护模式239

8.4.3分区存储管理240

8.4.4地址映射241

8.4.5页式存储管理242

8.4.6虚拟页式存储管理243

8.5 I/O设备管理243

8.5.1 I/O编址243

8.5.2 I/O设备的控制方式244

8.5.3 I/O软件245

思考题与习题247

第9章ARM汇编语言程序设计基础248

9.1 MDK-ARM开发工具248

9.1.1 μVision4IDE248

9.1.2 RealView编译工具集249

9.1.3 RealView实时库249

9.1.4 μVision IDE调试器250

9.1.5创建工程251

9.1.6工程调试255

9.1.7工程下载257

9.2 ARM汇编伪指令259

9.2.1数据常量定义伪指令259

9.2.2数据变量定义伪指令259

9.2.3内存分配伪指令261

9.2.4汇编控制伪指令263

9.2.5其他常用的伪指令265

9.3 ARM的汇编语言结构269

9.3.1 ARM汇编语言程序结构269

9.3.2 ARM汇编语言的语句格式270

9.3.3基于Windows下MDK的汇编语言程序结构271

9.3.4基于Linux下GCC的汇编语言程序结构272

9.4 ARM汇编语言程序调试274

9.4.1 MDK环境下的程序调试274

9.4.2 Linux环境下的gdb程序调试274

9.5 ARM汇编语言与C语言混合编程276

9.5.1基本的ATPCS277

9.5.2汇编程序中调用C程序278

9.5.3 C程序中调用汇编程序279

9.5.4 C程序中内嵌汇编语句280

9.5.5从汇编程序中访问C程序变量281

思考题与习题282

第10章Bootloader设计基础283

10.1 Bootloader概述283

10.1.1 Bootloader的作用283

10.1.2 Bootloader的工作模式285

10.1.3 Bootloader的启动流程286

10.2 S3C2410平台下Linux的Bootloader288

10.2.1 vivi288

10.2.2 U-boot305

10.3其他常见的Bootloader308

10.3.1 Windows CE.NET的Bootloader308

10.3.2 Blob310

思考题与习题311

第11章Linux操作系统基础312

11.1嵌入式Linux的开发环境312

11.1.1交叉开发概述312

11.1.2桌面Linux的开发工具链313

11.1.3嵌入式Linux的交叉开发工具链314

11.2桌面Linux的安装318

11.2.1双操作系统环境318

11.2.2 Cygwin模拟环境319

11.2.3 VMware虚拟机环境319

11.3 Linux的使用320

11.3.1 Linux基本命令320

11.3.2 vi编辑器的使用335

11.3.3环境变量337

11.3.4 gcc编译器338

11.3.5 make工具和Makefile文件339

11.3.6 Kconfig文件343

11.4 Linux内核结构344

11.4.1核心子系统344

11.4.2设备驱动程序346

11.5 Linux目录结构348

11.5.1 Linux源文件的目录结构348

11.5.2 Linux运行系统的目录结构350

11.6 Linux文件系统351

11.6.1文件系统与内核的关系351

11.6.2常见通用Linux文件系统353

11.6.3常见嵌入式Linux文件系统354

11.6.4根文件系统的选择357

思考题与习题358

第12章 嵌入式Linux软件设计359

12.1移植的基本概念359

12.2 Bootloader的移植360

12.2.1关键文件的修改360

12.2.2串口设置示例362

12.2.3 Bootloader的交叉编译363

12.2.4 Bootloader的下载363

12.3嵌入式Linux内核的移植365

12.3.1内核移植的准备365

12.3.2关键文件的修改365

12.3.3内核的配置与裁剪370

12.3.4内核的编译372

12.3.5内核的下载373

12.4嵌入式Linux文件系统的移植374

12.5 Linux下设备驱动程序的开发375

12.5.1 Linux设备管理概述375

12.5.2驱动程序概述376

12.5.3重要的数据结构和函数379

12.5.4字符设备驱动程序的组成384

12.5.5动态加载方式和静态加载方式385

12.5.6字符设备驱动开发示例388

12.6应用程序开发393

12.6.1应用程序的加载方式394

12.6.2应用程序的GDB/GDBSERVER联机调试398

12.6.3字符设备应用程序的开发401

思考题与习题402

第13章 图形用户接口（GUI）403

13.1图形用户接口的层次结构403

13.1.1图形基础设施403

13.1.2高级图形函数库404

13.1.3 GUI窗口管理系统405

13.2桌面Linux系统GUI405

13.2.1 KDE406

13.2.2 GNOME407

13.3嵌入式Linux系统GUI408

13.3.1 MiniGUI408

13.3.2 Qtopia410

13.3.3 Nano-X411

13.4 MiniGUI应用入门411

13.4.1 MiniGUI的软件架构411

13.4.2 MiniGUI的开发环境413

13.4.3 MiniGUI的移植414

13.4.4 MiniGUI的运行模式418

13.4.5 MiniGUI应用程序编写示例419

13.5 Qt应用入门424

13.5.1 Qt支持的平台424

13.5.2 Qt的授权426

13.5.3 Qt Creator428

13.5.4 Qt Designer434

13.5.5 Qt Assistant438

13.5.6 Qt Demo439

13.5.7 Qt应用程序的开发示例441

13.5.8 Qt资源449

思考题与习题451

参考文献452