ARM嵌入式系统应用开发基础PDF电子书下载

第1章 嵌入式系统概论 1

1.1 嵌入式系统的概念 1

1.1.1 我们身边的嵌入式系统 1

1.1.2 嵌入式系统的定义 2

1.1.3 嵌入式系统的特点 3

1.1.4 嵌入式系统的应用 3

1.2 嵌入式系统的基本组成 4

1.2.1 嵌入式系统硬件平台 5

1.2.2 嵌入式系统的软件结构 7

1.3 嵌入式系统的发展趋势 8

1.4 嵌入式系统学习的指南 9

1.5 本章小结 10

1.6 强化练习 10

第2章 ARM7体系结构与指令系统简介 11

2.1 ARM简介 11

2.1.1 ARM公司与ARM微处理器 11

2.1.2 ARM体系结构发展 12

2.1.3 ARM微处理器系列 14

2.2 ARM7的体系结构 17

2.2.1 ARM7 TDMI功能框图 17

2.2.2 ARM处理器的工作状态 18

2.2.3 ARM处理器的工作模式 19

2.2.4 ARM内部寄存器 19

2.2.5 指令长度及数据类型 23

2.2.6 存储器格式 24

2.2.7 三级流水线 25

2.2.8 异常处理 25

2.3 ARM指令系统简介 29

2.3.1 ARM指令系统概述 29

2.3.2 ARM处理器的寻址方式 32

2.3.3 ARM指令分类及功能一览表 33

2.4 本章小结 34

2.5 强化练习 34

第3章 ARM微处理器硬件结构 35

3.1 LPC2000系列微处理器简介 35

3.1.1 处理器的特性 35

3.1.2 处理器内部结构框图 36

3.1.3 处理器的外部引脚 37

3.2 存储器管理 41

3.2.1 片内存储器 41

3.2.2 片外存储器 41

3.2.3 存储器映射 42

3.2.4 存储器重映射与引导块 43

3.3 本章小结 44

3.4 强化练习 44

第4章 ARM应用程序开发和电路仿真环境 45

4.1 嵌入式系统的开发流程和开发环境 45

4.1.1 嵌入式系统开发流程 45

4.1.2 嵌入式系统的硬件和软件开发 46

4.2 基于ARM的应用程序开发套件RealView MDK 47

4.2.1 RealView MDK开发套件简介 47

4.2.2 KeilμVision集成开发环境的使用步骤 48

4.2.3 基础实训（1） ARM C程序的编译连接 53

4.3 嵌入式系统电路设计与仿真软件Proteus 57

4.3.1 Proteus电路仿真软件简介 57

4.3.2 基础实训（2） Proteus电路设计与仿真快速入门 58

4.4 本章小结 61

4.5 强化练习 61

第5章 GPIO模块及其应用 62

5.1 输入／输出设备与片内外设 62

5.1.1 概述 62

5.1.2 通用输入／输出端口GPIO 62

5.2 LPC2114的引脚功能连接模块 63

5.2.1 引脚功能连接模块的作用 63

5.2.2 引脚功能连接模块的相关寄存器 63

5.2.3 引脚功能连接模块的应用编程 65

5.3 LPC2114的通用输入／输出模块GPIO 65

5.3.1 GPIO端口的基本结构和工作原理 65

5.3.2 GPIO相关寄存器的详细说明 66

5.3.3 GPIO输出控制编程 67

5.3.4 基础实训（1） 蜂鸣器输出控制 69

5.3.5 GPIO输入检测编程 71

5.3.6 基础实训（2） 单个LED显示单个按键的状态 71

5.4 本章小结 73

5.5 强化练习 73

第6章 GPIO的应用——显示接口设计 74

6.1 嵌入式系统的人机接口 74

6.1.1 什么是人机接口 74

6.1.2 嵌入式系统常用的人机输入／输出设备 74

6.2 LED显示器 74

6.2.1 8段LED数码管的结构和原理 75

6.2.2 字符显示的控制 75

6.3 数码LED显示输出系统的设计 76

6.3.1 基础实训（1） 单个数码LED的显示输出系统设计（1） 76

6.3.2 基础实训（2） 单个数码LED的显示输出系统设计（2） 78

6.3.3 基础实训（3） 两个LED显示二位数（静态显示） 79

6.3.4 基础实训（4） 两个LED显示二位数（动态显示） 82

6.4 本章小结 85

6.5 强化练习 85

第7章 GPIO的应用——键盘接口设计 86

7.1 嵌入式系统的人机输入设备 86

7.2.1 按键 86

7.2.2 键盘 86

7.2 按键和键盘的类型 87

7.2.1 点式按键 87

7.2.2 独立式键盘 88

7.2.3 矩阵式键盘 89

7.3 键盘输入系统的设计 91

7.3.1 基础实训（1） 单个按键的输入系统设计（1） 91

7.3.2 基础实训（2） 单个按键的输入系统设计（2） 93

7.3.3 基础实训（3） 独立式键盘的输入系统设计 95

7.3.4 基础实训（4） 矩阵式键盘的输入系统设计 97

7.4 完整人机接口系统的设计 99

7.4.1 系统组成 99

7.4.2 系统功能 99

7.4.3 软件系统任务概要 100

7.4.4 系统的核心问题 100

7.5 完整人机接口系统的软件设计 101

7.5.1 基础实训（5） 4×4矩阵键盘和2路LED显示系统（1） 101

7.5.2 基础实训（6） 4×4矩阵键盘和2路LED显示系统（2） 103

7.6 本章小结 105

7.7 强化练习 105

第8章 综合实训（1） 简单计算器 106

8.1 计算器的电路设计和功能定义 106

8.2 计算器的工作过程分析 107

8.2.1 工作的基本流程 107

8.2.2 程序的基本架构 107

8.3 计算器系统的设计 108

8.3.1 一位数计算器设计 108

8.3.2 两位数计算器设计 114

8.4 本章小结 122

8.5 强化练习 122

第9章 中断系统与VIC 123

9.1 中断 123

9.1.1 中断的基本概念 123

9.1.2 中断处理过程 124

9.2 向量中断控制器（VIC） 125

9.2.1 概述 125

9.2.2 程序状态寄存器CPSR与VIC的关系 125

9.2.3 中断源 125

9.2.4 中断分类 127

9.2.5 VIC的主要管理功能 127

9.3 VIC的结构、功能及相关寄存器 127

9.3.1 控制寄存器 129

9.3.2 参数设置寄存器 130

9.3.3 状态寄存器 132

9.3.4 保护使能寄存器 132

9.3.5 IRQ中断过程实例分析 132

9.3.6 VIC基本使用方法 133

9.3.7 VIC编程要点小结 134

9.4 应用编程举例 135

9.4.1 快速中断FIQ 135

9.4.2 向量IRQ 136

9.4.3 非向量IRQ 136

9.4.4 多个中断设置 137

9.5 本章小结 137

9.6 强化练习 137

第10章 外部中断 138

10.1 外部中断概述 138

10.1.1 外部中断源 138

10.1.2 LPC2124的外部中断触发信号 139

10.1.3 边沿触发中断 139

10.1.4 电平触发中断 139

10.2 外部中断的相关寄存器 140

10.2.1 相关寄存器汇总 140

10.2.2 外部中断标志寄存器（EXTINT） 140

10.2.3 外部中断唤醒寄存器（EXTWAKE） 140

10.2.4 外部中断方式控制寄存器（EXTMODE） 141

10.2.5 外部中断极性控制寄存器（EXTPOLAR） 141

10.2.6 外部中断引脚设置 141

10.2.7 注意要点 142

10.3 外部中断与VIC 142

10.3.1 外部中断与VIC的关系 142

10.3.2 外部中断的设置 143

10.4 实例分析 144

10.4.1 基础实训（1） 一个外部中断（按键）控制单个LED 144

10.4.2 基础实训（2） 两个外部中断控制两个LED状态 146

10.4.3 基础实训（3） 三个外部中断控制按键计数 148

10.5 本章小结 151

10.6 强化练习 151

第11章 定时计数器 152

11.1 定时计数器0/1 152

11.1.1 特性 152

11.1.2 定时器结构及工作原理 152

11.1.3 功能简介 153

11.2 定时计数器的相关寄存器 154

11.2.1 分频器结构描述 155

11.2.2 控制寄存器TCR 155

11.2.3 中断标志寄存器IR 156

11.2.4 匹配功能寄存器描述 156

11.2.5 捕获功能寄存器描述 159

11.3 定时器与中断系统 161

11.3.1 定时器与VIC的关系 161

11.3.2 匹配中断 161

11.3.3 捕获中断 161

11.3.4 使用定时器的注意要点 162

11.4 定时器操作示例 162

11.4.1 操作流程 162

11.4.2 示例1——定时器0初始化 162

11.4.3 示例2——用定时器测量脉冲宽度 163

11.4.4 示例3——匹配输出 163

11.4.5 示例4——定时器捕获 163

11.5 案例设计 164

11.5.1 基础实训（1） 使用定时器0实现1s IRQ定时中断控制LED闪烁 164

11.5.2 基础实训（2） 使用定时器1实现比较匹配输出控制LED闪烁 166

11.5.3 基础实训（3） 定时器控制的流水灯 168

11.6 本章小结 170

11.7 强化练习 170

第12章 综合实训（2） 电子钟 171

12.1 电子钟的功能定义与电路设计 171

12.2 电子钟的工作过程分析 171

12.2.1 工作的基本流程 171

12.2.2 程序的基本架构 171

12.3 电子钟系统的程序设计 173

12.4 本章小结 177

12.5 强化练习 177

第13章 A/D转换器 178

13.1 A/D转换器的基本概念 178

13.2 LPC2114/2124的A/D转换器 178

13.2.1 特性 178

13.2.2 A/D转换器描述 179

13.2.3 A/D转换器内部结构 179

13.3 A/D转换器寄存器描述 179

13.3.1 控制寄存器ADCR 180

13.3.2 数据寄存器ADDR 182

13.4 ADC与中断 183

13.4.1 ADC中断与VIC的关系 183

13.4.2 ADC中断说明 183

13.4.3 使用A/D转换器的注意要点 183

13.5 A/D转换器操作示例 184

13.5.1 操作流程 184

13.5.2 应用举例 184

13.6 基础实训 单路模拟信号采集 184

13.7 本章小结 187

13.8 强化练习 187

第14章 综合实训（3） 数字电压表 188

14.1 数字直流电压表的功能定义 188

14.2 数字直流电压表电路设计 188

14.3 数字直流电压表系统的软件设计 188

14.4 本章小结 192

14.5 强化练习 192

第15章 UART串行通信口及应用 193

15.1 串行通信基本知识 193

15.1.1 串行通信基本概念 193

15.1.2 串行通信基本通信方式 194

15.2 LPC2000系列的UART 195

15.2.1 基本特性 195

15.2.2 UART结构与原理 195

15.3 UART0寄存器描述 196

15.3.1 UART0接收器缓存寄存器（U0RBR） 197

15.3.2 UART0发送器保持寄存器（U0THR） 197

15.3.3 UART0除数锁存LSB寄存器（U0DLL） 197

15.3.4 UART0除数锁存MSB寄存器（U0DLM） 197

15.3.5 UART0线控制寄存器（U0LCR） 198

15.3.6 UART0线状态寄存器（U0LSR） 198

15.3.7 UART0 FIFO控制寄存器（U0FCR） 199

15.4 UART应用示例 200

15.4.1 连接方式 200

15.4.2 操作流程 200

15.4.3 UART0初始化编程 201

15.4.4 UART0收发数据编程 202

15.5 UART0应用编程举例 202

15.6 应用实例 203

15.6.1 基础实训（1） LPC2000处理器与PC之间的通信 203

15.6.2 基础实训（2） 基于UART串口通信的多路数据采集系统 206

15.7 本章小结 210

15.8 强化练习 210

第16章 SPI同步串口模块 211

16.1 SPI接口 211

16.1.1 SPI总线 211

16.1.2 LPC2000系列的SPI接口 212

16.1.3 SPI数据传输 213

16.2 SPI寄存器描述 214

16.2.1 SPI控制寄存器（S0SPCR,S1SPCR） 215

16.2.2 SPI状态寄存器（S0SPSR,S1SPSR） 215

16.2.3 SPI数据寄存器（S0SPDR,S1SPDR） 216

16.2.4 SPI时钟计数寄存器（S0SPCCR,S1SPCCR） 216

16.2.5 SPI中断寄存器（S0SPINT,S1SPINT） 216

16.3 SPI操作模式 217

16.3.1 主机操作 217

16.3.2 从机操作 219

16.3.3 异常状况 221

16.4 基础实训 主机模式SPI接口发送数据 222

16.5 本章小结 224

16.6 强化练习 224

第17章 I2C同步串口 225

17.1 I2C接口描述 225

17.2 I2C寄存器描述 226

17.2.1 I2C控制置位寄存器（I2CONSET） 226

17.2.2 I2C控制清零寄存器（I2CONCLR） 227

17.2.3 I2C状态寄存器（I2STAT） 227

17.2.4 I2C数据寄存器（I2DAT） 228

17.2.5 I2C从地址寄存器（I2ADR） 228

17.2.6 I2C SCL占空比寄存器（I2SCLL和I2SLH） 228

17.3 I2C操作模式 228

17.3.1 主模式I2C 229

17.3.2 从模式I2C 232

17.4 基础实训 I2C主机模式发送数据 233

17.5 本章小结 239

17.6 强化练习 239

参考文献 240