基于ARM的嵌入式系统原理及应用PDF电子书下载

第1章 嵌入式系统组成简介 1

1.1 嵌入式系统定义、发展历程、应用举例、主要特点 1

1.1.1 嵌入式系统定义 1

1.1.2 嵌入式系统发展历程 1

1.1.3 嵌入式系统应用举例 2

1.1.4 嵌入式系统主要特点 3

1.2 嵌入式系统硬件组成及软件组成举例 4

1.2.1 嵌入式系统硬件组成举例 4

1.2.2 嵌入式系统软件组成举例 4

1.3 嵌入式微处理器简介 6

1.3.1 嵌入式微处理器分类 6

1.3.2 主流嵌入式微处理器简介 8

1.4 嵌入式操作系统简介 11

1.4.1 嵌入式操作系统主要特点 11

1.4.2 主流嵌入式操作系统简介 12

1.5 ARM系列嵌入式微处理器简介 16

1.5.1 ARM系列处理器核的命名规则与性能 16

1.5.2 ARM指令集结构版本和变异 19

1.6 本章小结 22

1.7 习题 23

第2章 微处理器组成及程序员模型 24

2.1 S3C2440A微处理器概述 24

2.2 S3C2440A微处理器组成与引脚信号 25

2.2.1 S3C2440A微处理器组成 25

2.2.2 S3C2440A芯片封装及引脚编号与引脚信号名 29

2.2.3 S3C2440A特殊功能寄存器简介 30

2.3 ARM920T核 31

2.3.1 ARM920T简介 31

2.3.2 ARM920T指令系统特点 31

2.3.3 ARM920T功能模块 32

2.4 程序员模型 34

2.4.1 处理器操作状态 34

2.4.2 存储器格式和数据类型 34

2.4.3 处理器操作方式 36

2.4.4 寄存器 37

2.4.5 程序状态寄存器 40

2.4.6 异常 42

2.4.7 Reset 46

2.5 S3C2410A微处理器组成 46

2.6 本章小结 47

2.7 习题 47

第3章 ARM指令系统 49

3.1 ARM指令系统概述 49

3.2 ARM指令集 50

3.2.1 ARM指令集概述 50

3.2.2 ARM指令集指令的条件执行 51

3.3 ARM存储器访问指令 52

3.3.1 字、无符号字节装入／存储指令 52

3.3.2 半字装入／存储指令、带符号字节／半字装入指令 54

3.3.3 块数据传送指令 56

3.3.4 单个数据交换指令 60

3.4 ARM数据处理指令 61

3.4.1 ARM数据处理指令概述 61

3.4.2 ARM数据处理指令程序举例 69

3.5 ARM分支指令 71

3.5.1 分支并且转换状态指令 71

3.5.2 分支、分支并且连接指令 72

3.6 ARM程序状态寄存器传送指令 73

3.7 ARM乘法指令 75

3.7.1 乘、乘累加指令 75

3.7.2 长乘、长乘累加指令 76

3.8 ARM软件中断指令 77

3.9 ARM协处理器指令 78

3.9.1 协处理器介绍 78

3.9.2 协处理器数据操作指令 79

3.9.3 协处理器数据传送指令 80

3.9.4 协处理器寄存器传送指令 82

3.10 Thumb指令集 83

3.10.1 Thumb指令集特点 83

3.10.2 移位并传送、加／减、传送／比较／加／减立即数指令 85

3.10.3 ALU操作指令 86

3.10.4 高寄存器组操作、分支并且转换状态指令 86

3.10.5 装入／存储指令 87

3.10.6 装入地址、加偏移量到SP、压栈／出栈、多寄存器装入／存储指令 88

3.10.7 条件分支、软件中断、无条件分支、长分支并且连接指令 89

3.11 本章小结 90

3.12 习题 90

第4章 ARM汇编语言特性与编程基础 95

4.1 ARM汇编语言特性 95

4.1.1 行格式、预定义名和内建变量 95

4.1.2 ARM伪指令与Thumb伪指令 97

4.1.3 符号与指示符 101

4.1.4 与代码有关的指示符 105

4.1.5 与数据定义有关的指示符 107

4.1.6 符号定义指示符 114

4.1.7 汇编控制指示符 120

4.1.8 报告指示符 124

4.1.9 表达式和操作符 125

4.2 ARM汇编语言编程基础 128

4.2.1 汇编语言和汇编器 128

4.2.2 调用子程序 128

4.2.3 条件执行 129

4.2.4 装入常数到寄存器 130

4.2.5 装入地址到寄存器 133

4.2.6 装入和存储多个寄存器指令 138

4.2.7 多路分支 139

4.2.8 宏定义、宏调用及宏替换举例 140

4.3 本章小结 141

4.4 习题 141

第5章 主存储器及Nand Flash存储器组成 144

5.1 S3C2440A／S3C2410A存储器控制器 144

5.1.1 S3C2440A与存储器相关的特性 144

5.1.2 与存储器芯片连接的S3C2440A引脚信号含义及使用 146

5.1.3 S3C2440A存储器总线周期定时关系举例 152

5.1.4 S3C2440A存储器控制器特殊功能寄存器 156

5.2 S3C2440A／S3C2410A存储器组成举例 162

5.2.1 使用Nor Flash芯片作为引导ROM 162

5.2.2 使用SDRAM芯片举例 167

5.3 S3C2410A存储器控制器与以太网控制器连接举例 178

5.4 S3C2410A存储器控制器初始化设置举例 178

5.5 S3C44B0X存储器组成举例 181

5.5.1 存储器控制器概述 181

5.5.2 存储器控制器选择大／小端数据格式及数据总线宽度 182

5.5.3 存储器控制器特殊功能寄存器 183

5.5.4 存储器组成举例 184

5.5.5 存储器控制器初始化设置举例 184

5.6 K9F1208U0M Nand Flash芯片应用基础 185

5.6.1 两种引导模式 185

5.6.2 Nand Flash概述 186

5.6.3 K9F1208U0M Nand Flash芯片特点及结构 186

5.6.4 K9F1208U0M Nand Flash芯片命令集和状态寄存器 191

5.6.5 K9F1208U0M Nand Flash芯片操作举例 192

5.6.6 K9F1208U0M使用注意事项 193

5.7 S3C2410A Nand Flash存储器组成举例 194

5.7.1 S3C2410A Nand Flash控制器 194

5.7.2 S3C2410A Nand Flash控制器特殊功能寄存器 196

5.7.3 S3C2410A Nand Flash存储器组成举例 198

5.7.4 S3C2410A读Nand Flash程序举例 198

5.8 S3C2440A／S3C44B0X Nand Flash存储器组成举例 200

5.8.1 S3C2440A Nand Flash控制器 200

5.8.2 S3C2440A Nand Flash存储器组成举例 201

5.8.3 S3C44B0X Nand Flash存储器组成举例 202

5.9 本章小结 202

5.10 习题 202

第6章 时钟与电源管理、DMAC及总线主设备优先权 205

6.1 功耗管理、时钟与电源管理概述 205

6.1.1 CMOS电路的功耗与功耗管理基础 205

6.1.2 S3C2440A时钟与电源管理概述 207

6.1.3 时钟与电源管理用到的S3C2440A引脚信号 207

6.2 S3C2440A时钟发生器 208

6.2.1 时钟发生器框图 208

6.2.2 时钟源的选择 209

6.2.3 锁相环 210

6.2.4 时钟控制逻辑 211

6.3 S3C2440A电源管理 213

6.3.1 电源管理模式的转换 213

6.3.2 电源管理模式 214

6.3.3 S3C2440A电源引脚 217

6.4 S3C2440A时钟与电源管理特殊功能寄存器 218

6.5 S3C2410A／S3C44B0X时钟与电源管理 222

6.5.1 S3C2410A时钟与电源管理 222

6.5.2 U-Boot对S3C2410A时钟与电源管理特殊功能寄存器初始设置代码 223

6.5.3 S3C44B0X时钟与电源管理 224

6.5.4 S3C44B0X时钟与电源管理特殊功能寄存器设置程序举例 225

6.6 DMA基础 225

6.6.1 DMA含义 225

6.6.2 DMAC控制输入传输举例 226

6.6.3 总线主设备、从设备 228

6.7 S3C2440A／S3C2410A DMA传输 228

6.7.1 DMA概述 228

6.7.2 存储器到外设DMA传输举例 229

6.7.3 DMA用到的S3C2440A引脚信号 231

6.8 S3C2440A／S3C2410A DMA请求、有限状态机和协议 231

6.8.1 硬件DMA请求与软件DMA请求 231

6.8.2 用于DMA操作的有限状态机 232

6.8.3 外部DMA请求／响应协议 233

6.8.4 Unit／Burst传输、数据尺寸与自动重装 235

6.8.5 外部DMA请求／响应协议传输举例 236

6.9 S3C2440A／S3C2410A DMA特殊功能寄存器 237

6.10 S3C2410A DMA存储器到存储器传输测试举例 241

6.11 S3C44B0X DMA传输 245

6.11.1 DMA概述 245

6.11.2 ZDMA／BDMA操作 246

6.11.3 外部DMA请求／响应协议 247

6.11.4 DMA传输模式 249

6.11.5 DMA请求源选择 250

6.12 总线主设备优先权 251

6.12.1 S3C2440A／S3C2410A总线主设备优先权 251

6.12.2 S3C44B0X总线主设备优先权 251

6.13 本章小结 252

6.14 习题 252

第7章 GPIO端口及中断控制器 255

7.1 S3C2440A／S3C2410A GPIO端口及其他寄存器概述、引脚信号 255

7.1.1 GPIO端口及其他寄存器概述 255

7.1.2 与GPIO端口及其他寄存器相关的S3C2440A／S3C2410A引脚信号 256

7.2 S3C2440A／S3C2410A GPIO端口控制 258

7.3 S3C2440A／S3C2410A GPIO端口特殊功能寄存器 259

7.3.1 端口A～端口J寄存器组 259

7.3.2 其他寄存器 267

7.4 S3C2410A GPIO端口定义、设置、应用程序举例 275

7.4.1 GPOI端口特殊功能寄存器在程序中定义 275

7.4.2 GPIO端口初始设置举例 277

7.4.3 GPIO端口应用程序举例 277

7.5 S3C44B0X GPIO端口 279

7.6 S3C2440A／S3C2410A与中断有关的寄存器、中断处理过程 280

7.6.1 与中断有关的寄存器 280

7.6.2 中断处理过程 282

7.7 S3C2440A／S3C2410A中断控制器操作、中断源及中断优先权 283

7.7.1 中断控制器操作 283

7.7.2 中断源 284

7.7.3 中断优先权产生模块 285

7.8 S3C2440A／S3C2410A中断控制器特殊功能寄存器 287

7.9 S3C2410A中断程序举例 293

7.10 S3C44B0X中断控制器 300

7.10.1 中断控制器概述及G组端口寄存器、外部中断控制／登记寄存器 300

7.10.2 中断控制器操作 303

7.10.3 中断源 304

7.10.4 中断优先权产生模块 305

7.10.5 用于IRQ的向量中断方式 306

7.10.6 向量与非向量中断方式程序举例 306

7.10.7 中断控制器特殊功能寄存器 308

7.11 本章小结 315

7.12 习题 315

第8章 脉宽调制定时器、实时时钟及看门狗定时器 318

8.1 脉宽调制定时器 318

8.1.1 S3C2440A／S3C2410A脉宽调制定时器概述 318

8.1.2 S3C2440A／S3C2410A脉宽调制定时器操作 321

8.1.3 S3C2440A／S3C2410A脉宽调制定时器特殊功能寄存器 326

8.1.4 S3C2410A脉宽调制定时器应用举例 328

8.1.5 S3C44B0X脉宽调制定时器 331

8.2 实时时钟 332

8.2.1 S3C2440A／S3C2410A实时时钟概述 332

8.2.2 S3C2440A／S3C2410A实时时钟组成与操作 332

8.2.3 S3C2440A／S3C2410A实时时钟特殊功能寄存器 334

8.2.4 S3C2410A实时时钟程序举例 338

8.2.5 S3C44B0X实时时钟 340

8.3 看门狗定时器 340

8.3.1 看门狗定时器概述 340

8.3.2 S3C2440A／S3C2410A看门狗定时器操作 341

8.3.3 S3C2440A／S3C2410A看门狗定时器特殊功能寄存器 342

8.3.4 S3C2410A看门狗定时器程序举例 343

8.3.5 S3C44B0X看门狗定时器 346

8.4 本章小结 346

8.5 习题 347

第9章 ADC与触摸屏接口、片外DAC连接举例 349

9.1 ADC与触摸屏接口基础知识 349

9.1.1 ADC基础知识 349

9.1.2 四线电阻式触摸屏接口基础知识 350

9.2 S3C2440A／S3C2410A ADC与触摸屏接口概述 352

9.2.1 概述 352

9.2.2 主要特点 353

9.2.3 ADC与触摸屏接口用到的S3C2440A／S3C2410A引脚信号 353

9.3 S3C2440A／S3C2410A ADC与触摸屏接口操作 353

9.3.1 功能框图 353

9.3.2 触摸屏应用举例 353

9.3.3 功能描述 355

9.4 S3C2440A／S3C2410A ADC与触摸屏接口特殊功能寄存器 356

9.5 S3C2410A ADC与触摸屏接口程序举例 360

9.5.1 ADC程序举例 360

9.5.2 ADC与触摸屏接口程序举例 361

9.6 S3C44B0X ADC与片外触摸屏控制器 363

9.6.1 S3C44B0X ADC概述 363

9.6.2 S3C44B0X ADC组成与操作 364

9.6.3 S3C44B0X ADC特殊功能寄存器 366

9.6.4 S3C44B0X ADC特殊功能寄存器使用举例 367

9.6.5 S3C44B0X与片外触摸屏控制器ADS7843连接举例 368

9.7 微处理器片外DAC连接举例 372

9.7.1 DAC硬件基础 372

9.7.2 S3C2410A与DAC芯片连接举例 374

9.8 本章小结 374

9.9 习题 375

第10章 微处理器片内串行传输模块 376

10.1 UART 377

10.1.1 串行异步通信基础 377

10.1.2 S3C2410A UART组成及操作 380

10.1.3 S3C2410A UART与RS-232C接口连接举例 383

10.1.4 S3C2410A UART与红外收发器连接举例 385

10.2 IIC总线接口 386

10.2.1 IIC总线接口概述 386

10.2.2 S3C2410A IIC总线接口特点 388

10.2.3 S3C2410A IIC总线接口组成及操作方式中的功能关系 388

10.2.4 S3C2410A IIC总线接口4种操作方式 392

10.3 IIS总线接口 392

10.3.1 常用IIS总线接口概述 392

10.3.2 S3C2410A IIS总线接口概述 393

10.3.3 S3C2410A IIS总线接口组成和发送／接收方式 394

10.3.4 S3C2410A IIS音频串行接口数据格式 395

10.4 SPI总线接口 396

10.4.1 常用SPI总线接口概述 396

10.4.2 S3C2410A SPI总线接口特点及引脚信号 398

10.4.3 S3C2410A SPI总线接口组成和操作 399

10.4.4 S3C2410A SPI传输格式 400

10.5 S3C44B0X SIO接口 401

10.5.1 S3C44B0X SIO概述 401

10.5.2 S3C44B0X SIO接口模块组成 401

10.5.3 S3C44B0X SIO通常方式操作 402

10.5.4 S3C44B0X SIO发送／接收定时图 402

10.6 本章小结 402

10.7 习题 403

第11章 微处理器片内其他模块 405

11.1 MMC／SD／SDIO主控制器 406

11.1.1 MMC／SD／SDIO卡概述 406

11.1.2 S3C2410A MMC／SD／SDIO主控制器概述 410

11.1.3 S3C2410A MMC／SD／SDIO主控制器组成 411

11.1.4 MMC／SD总线协议 412

11.1.5 S3C2410A MMC／SD卡初始化及数据传输 416

11.2 LCD控制器 417

11.2.1 液晶显示基础知识 417

11.2.2 S3C2410A LCD控制器概述 422

11.2.3 S3C2410A LCD控制器特点 422

11.2.4 S3C2410A LCD控制器外部接口信号 423

11.2.5 S3C2410A LCD控制器组成 423

11.3 USB主控制器及设备控制器 424

11.3.1 USB基础 424

11.3.2 USB通信协议概述 434

11.3.3 USB总线枚举过程举例 439

11.3.4 S3C2410A USB主控制器 440

11.3.5 S3C2410A USB设备控制器 440

11.4 CAMERA接口 443

11.4.1 彩色电视制式及电视系统中传输的信号 443

11.4.2 ITU-R BT.601建议简介 445

11.4.3 ITU-R BT.656建议简介 448

11.4.4 OV9650彩色CAMERACHIP芯片简述 450

11.4.5 S3C2440A CAMERA接口 453

11.4.6 CAMERA接口与OV9650 CAMERACHIP连接举例 455

11.5 AC97控制器 456

11.5.1 AC97简介 456

11.5.2 AC97规范简介 457

11.5.3 AC97 Codec芯片UCB1400简介 464

11.5.4 S3C2440A AC97控制器 465

11.5.5 AC97控制器与AC97 Codec连接举例 468

11.6 本章小结 468

11.7 习题 469

附录A S3C2440A引脚编号与对应的引脚信号名 471

附录B S3C2440A引脚信号名与对应功能描述汇总表 474

附录C 英汉名词术语对照汇总表 480

参考文献 488