ARM嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲 第2版PDF电子书下载

第一篇 基础知识篇 2

第1章 ARM处理器及系统结构 2

1.1 ARM处理器概述 2

1.1.1 ARM公司简介 2

1.1.2 ARM特点 3

1.1.3 ARM应用领域 3

1.2 ARM处理器系列 5

1.3 ARM内核基本结构 9

1.3.1 ARM内核 9

1.3.2 ARM扩展功能块 10

1.3.3 ARM启动方式 13

1.4 ARM处理器运行模式 14

1.5 ARM寄存器 14

1.5.1 通用寄存器 14

1.5.2 程序状态寄存器 16

1.5.3 ARM状态下的寄存器 18

1.5.4 Thumb状态下的寄存器 19

1.6 ARM存储系统 20

1.6.1 ARM存储方法 20

1.6.2 存储空间管理单元（MMU） 21

1.7 ARM流水线与时序 23

1.7.1 ARM流水线 23

1.7.2 ARM时序 23

1.8 ARM中断与异常 24

1.8.1 ARM异常类型 25

1.8.2 异常的响应及返回 25

1.8.3 异常的描述 26

1.8.4 异常的处理 28

第2章 ARM编程基础 29

2.1 ARM指令系统 29

2.1.1 ARM指令介绍 29

2.1.2 ARM指令寻址方式 31

2.1.3 ARM指令集 34

2.2 ARM汇编语言设计 46

2.2.1 ARM汇编器所支持的伪指令 46

2.2.2 汇编语言的语句格式 53

2.2.3 汇编语言的程序结构 57

2.3 ARM C语言设计 58

2.3.1 优化C语言编程 58

2.3.2 C语言与汇编混合编程 64

2.3.3 ARM C/C＋＋编译器 69

第3章 ARM开发环境与调试系统 76

3.1 ADS开发环境 76

3.1.1 CodeWarrior的使用 76

3.1.2 AXD的使用 83

3.2 SDT开发环境 86

3.2.1 SDT开发环境及特点 86

3.2.2 SDT调试环境 86

3.2.3 利用SDT软件编程实例 87

3.3 ARM体系中调试系统概述 90

3.4 用仿真器调试系统 92

3.4.1 初始化存储器 92

3.4.2 在线仿真 92

3.4.3 常见问题 94

3.5 基于Angel的调试系统 95

3.5.1 基于Angel的调试系统概述 95

3.5.2 使用Angel开发应用程序 98

3.5.3 Angel执行的操作 103

3.5.4 将Angel移植到特定的目标系统 105

3.6 基于JTAG的调试系统 122

3.6.1 调试接口JTAG介绍 122

3.6.2 基于JTAG的调试系统的特点 125

3.6.3 基于JTAG的调试系统结构 126

3.6.4 目标系统中的调试功能扩展部件 127

3.6.5 基于JTAG的调试过程 128

第二篇 常用模块设计实例篇 130

第4章 ARM嵌入式开发平台的构建 130

4.1 实例说明 130

4.2 ARM系统体系结构 130

4.2.1 硬件体系结构 131

4.2.2 软件体系结构 133

4.3 硬件平台实现方法 134

4.3.1 硬件电路板设计 134

4.3.2 ARM硬件设计原则 136

4.4 软件开发方法 137

4.4.1 软件开发流程 137

4.4.2 软件开发环境构建 138

4.5 实例总结 139

第5章 DMA模块应用设计 140

5.1 实例内容和目标 140

5.2 DMA数据传输原理 140

5.2.1 DMA操作原理 141

5.2.2 外部DMA请求／应答协议 142

5.2.3 DMA传送方式 143

5.2.4 DMA的寄存器介绍 144

5.3 软件设计 145

5.4 实例总结 148

第6章 RTC模块应用设计 149

6.1 实例内容和目标 149

6.2 RTC工作原理 149

6.2.1 RTC的特性 149

6.2.2 RTC相关寄存器 150

6.3 硬件设计 153

6.4 软件设计 153

6.4.1 RTC初始化 154

6.4.2 RTC显示控制程序 154

6.5 实例总结 156

第7章 PWM模块应用设计 157

7.1 实例内容和目标 157

7.2 PWM工作原理 158

7.2.1 PWM的特性 158

7.2.2 PWM的工作原理 158

7.2.3 PWM的定时操作 159

7.2.4 PWM的特殊寄存器 160

7.3 实例软件设计 163

7.3.1 PWM启动 163

7.3.2 调制PWM 164

7.3.3 程序代码 164

7.4 实例总结 165

第8章 看门狗定时器模块设计 166

8.1 实例说明 166

8.2 看门狗工作原理 166

8.2.1 看门狗定时器操作 166

8.2.2 看门狗定时器特殊功能寄存器 167

8.3 实例软件设计 168

8.4 实例总结 169

第9章 中断处理模块设计 170

9.1 实例说明 170

9.2 中断处理与寄存器设置 171

9.2.1 ARM中断处理类型 171

9.2.2 ARM中断及相关寄存器 172

9.3 中断硬件模块图 173

9.4 软件程序设计 174

9.4.1 中断处理流程 174

9.4.2 中断程序设计 174

9.4.3 中断处理程序优化 175

9.5 实例总结 176

第10章 复位模块设计 177

10.1 实例说明 177

10.2 ARM复位原理 177

10.2.1 ARM复位源类型 177

10.2.2 复位工作原理 178

10.3 硬件电路设计 179

10.3.1 复位电路原理图 179

10.3.2 复位电路的调试 180

10.4 看门狗软件复位 181

10.5 实例总结 183

第11章 A/D变换模块设计 184

11.1 实例说明 184

11.2 A/D变换原理 185

11.2.1 A/D变换类型 185

11.2.2 A/D转换过程 187

11.3 硬件电路设计 188

11.3.1 A/D模块 188

11.3.2 D/A模块 189

11.4 A/D采样软件设计 190

11.5 实例总结 192

第12章 电源模块设计 193

12.1 实例说明 193

12.2 电源工作原理 193

12.2.1 系统工作状态 193

12.2.2 外设耗电考虑 194

12.3 电源线与地线设计 196

12.4 硬件电路设计 198

12.4.1 直流电压产生方法 198

12.4.2 电源模块电路原理图 198

12.5 电源的软件管理 200

12.6 实例总结 201

第13章 SDRAM模块设计 202

13.1 实例说明 202

13.2 SDRAM特点 202

13.2.1 SDRAM状态 202

13.2.2 SDRAM控制 203

13.2.3 SDRAM时序特点 204

13.2.4　地址空间分配 205

13.3 硬件电路设计 206

13.3.1 SDRAM芯片 206

13.3.2 SDRAM模块原理图 207

13.4 软件设计 208

13.4.1 SDRAM读写 208

13.4.2 SDRAM软件测试 209

13.5 实例总结 216

第14章 Nand-Flash/Nor-Flash存储模块设计 217

14.1 实例说明 217

14.2 Flash原理 218

14.2.1 Nand-Flash与Nor-Flash区别 218

14.2.2 Flash驱动 220

14.3 硬件电路设计 220

14.3.1 Nor-Flash的设计 220

14.3.2 Nand-Flash的设计 222

14.3.3 Nor-Flash/Nand-Flash跳线选择 223

14.4 软件设计 224

14.4.1 Flash数据存储操作流程 224

14.4.2 程序代码说明 224

14.5 实例总结 228

第15章 通用I/O模块设计 229

15.1 实例说明 229

15.2 GPIO原理 229

15.2.1 GPIO设备驱动原理 229

15.2.2 如何驱动GPIO及对应设备 231

15.3 GPIO应用举例 231

15.4 GPIO设备程序开发 232

15.4.1 开发步骤 232

15.4.2 GPIO端口编程 233

15.5 实例总结 234

第16章 键盘模块设计 235

16.1 实例说明 235

16.2 键盘工作原理 235

16.2.1 常用键盘接口 235

16.2.2 行列式键盘工作原理 236

16.2.3 键盘扫描流程 237

16.3 硬件电路设计 237

16.3.1 ARM键盘接口 237

16.3.2 键盘电路原理图 237

16.4 软件设计 238

16.4.1 键盘扫描程序 238

16.4.2 键盘测试程序 242

16.4.3 键盘驱动 243

16.5 实例总结 244

第17章 LCD模块设计 245

17.1 实例说明 245

17.2 LCD工作原理 246

17.2.1 LCD显示模式 246

17.2.2 LCD显示地址 247

17.2.3 LCD读写时序 247

17.3 硬件电路设计 249

17.3.1 LCD显示电路 249

17.3.2 电路原理图 250

17.4 软件设计 251

17.4.1 LCD显示定位、结构与驱动 251

17.4.2 LCD显示流程 253

17.4.3 LCD显示与测试 253

17.4.4 LCD字模显示程序 257

17.5 实例总结 259

第18章 USB设备模块设计 260

18.1 实例说明 260

18.2 设计思路分析 260

18.2.1 USB工作原理 260

18.2.2 USB特点 262

18.2.3 USB传输方式 263

18.3 硬件电路设计 263

18.3.1 USB接口内部结构 263

18.3.2 端口描述 265

18.3.3 USB硬件原理图 266

18.4 软件设计 267

18.4.1 固件程序的设计 268

18.4.2 驱动程序设计 268

18.5 实例总结 271

第19章 以太网控制器模块设计 272

19.1 实例说明 272

19.2 以太网口工作原理 273

19.3 硬件电路设计 274

19.3.1 电路原理图 274

19.3.2 网卡芯片调试 275

19.4 软件设计 276

19.4.1 以太网口存储及初始化 276

19.4.2 发送数据包 277

19.4.3 接收数据包 278

19.4.4 程序代码 279

19.5 实例总结 286

第20章 I2C总线串行接口应用设计 287

20.1 实例说明 287

20.2 I2C设计原理 287

20.2.1 I2C主从模式 287

20.2.2 I2C工作原理 288

20.3 I2C硬件电路设计 289

20.3.1 I2C串口存储器 289

20.3.2 电路原理图 290

20.4 软件设计 290

20.4.1 I2C读写过程设计 290

20.4.2 程序代码说明 292

20.5 实例总结 300

第21章 UART异步串行接口模块设计 301

21.1 实例说明 301

21.2 串行通信原理 301

21.2.1 异步串行通信 301

21.2.2 同步串行通信 302

21.2.3 RS-232-C接口 302

21.3 硬件电路设计 304

21.4 软件设计 305

21.4.1 串口中断程序 305

21.4.2 串口调试程序代码 306

21.5 实例总结 308

第22章 ARP网络寻址模块设计 309

22.1 实例说明 309

22.2 ARP设计 310

22.2.1 ARP协议工作原理 310

22.2.2 硬件ARP实现 311

22.3 软件设计 311

22.3.1 ARP实现流程 311

22.3.2 ARP程序设计 313

22.4 实例总结 317

第23章 Boot-loader模块设计 318

23.1 实例说明 318

23.2 设计思路分析 319

23.2.1 Boot-loader原理 320

23.2.2 Boot-loader的stage 1 322

23.2.3 Boot-loader的stage 2 323

23.3 实现方法 326

23.3.1 Boot-loader的设置 326

23.3.2 Boot-loader程序设计 327

23.3.3 Boot-loader程序烧写 330

23.4 实例总结 331

第24章 基于Nand-Flash的文件系统设计 332

24.1 实例说明 332

24.2 根文件系统原理 332

24.2.1 Linux源文件的组织结构 332

24.2.2 文件系统指标 334

24.2.3 文件系统分类 334

24.3 根文件创建过程 336

24.3.1 配置NFS 336

24.3.2 创建根文件系统 336

24.3.3 文件系统的页面管理 340

24.4 实例总结 342

第25章 GUI系统的移植与应用设计 343

25.1 实例说明 343

25.2 GUI系统原理 343

25.2.1 常用的GUI系统 343

25.2.2 GUI设计要求 346

25.3 不同GUI平台的移植配置 347

25.3.1 MicroWindows的移植配置 347

25.3.2 MiniGUI的移植配置 348

25.3.3 Qt/Embedded的移植配置 348

25.4 GUI图形显示的实现 349

25.4.1 GUI系统的移植过程 349

25.4.2 基于Frame-buffer的GUI图形显示 350

25.5 实例总结 352

第26章 ARM Linux的移植与应用设计 353

26.1 实例说明 353

26.2 Linux系统移植原理 354

26.2.1 系统移植类型 354

26.2.2 系统移植的启动阶段 354

26.3 ARM Linux的移植过程 355

26.3.1 建立Linux交叉编译环境 355

26.3.2 剪裁和配置ARM Linux内核 357

26.3.3 引导内核启动流程 362

26.3.4 编写嵌入式Linux的设备驱动程序 364

26.4 实例总结 367

第27章 μC/OS-Ⅱ移植与应用设计 368

27.1 μC/OS-Ⅱ实例内容 368

27.2 μC/OS-Ⅱ概述 368

27.2.1 μC/OS-Ⅱ简介 368

27.2.2 μC/OS-Ⅱ的特点 369

27.3 μC/OS-Ⅱ移植 371

27.3.1 μC/OS-Ⅱ文件体系结构 371

27.3.2 μC/OS-Ⅱ移植条件 371

27.3.3 μC/OS-Ⅱ在S3C44B0X上的移植 372

27.4 μC/OS-Ⅱ实例软件设计 373

27.5 实例总结 375

第三篇 综合应用系统设计实例篇 378

第28章 餐厅手持电子点菜系统设计 378

28.1 实例说明 378

28.2 设计思路分析 378

28.2.1 系统工作原理 378

28.2.2 系统功能模块 379

28.3 系统硬件设计 379

28.4 系统软件设计 380

28.4.1 系统初始化程序代码 380

28.4.2 主程序部分 385

28.5 实例总结 390

第29章 UDP数据报与TCP传输应用系统设计 391

29.1 实例说明 391

29.2 UDP与TCP数据传输原理 391

29.2.1 UDP工作原理 391

29.2.2 TCP工作原理 392

29.3 层间接口设计 393

29.4 软件设计 396

29.4.1 UDP数据报传输 396

29.4.2 TCP数据传输的实现 401

29.5 实例总结 409

第30章 音频编解码应用系统设计 410

30.1 实例说明 410

30.2 音频编解码原理 411

30.2.1 音频编解码框图 411

30.2.2 音频编码过程 412

30.2.3 IIS音频总线 414

30.2.4 IIS音频时钟与传输方式 415

30.3 硬件电路设计 416

30.3.1 音频A/D单元 416

30.3.2 与ARM音频接口 417

30.4 软件设计 417

30.5 实例总结 421

第31章 数字视频监控应用系统设计 422

31.1 实例说明 422

31.2 设计思路分析 422

31.2.1 监控系统实现方案 422

31.2.2 监控系统应用举例 424

31.3 硬件电路设计 425

31.3.1 ARM视频监控平台 425

31.3.2 VGA接口与权电阻网络 426

31.3.3 CMOS图像采集模块 427

31.4 软件设计 429

31.4.1 监控主程序流程 429

31.4.2 程序代码说明 430

31.5 实例总结 447

第32章 指纹识别应用系统设计 448

32.1 实例说明 448

32.2 指纹识别 448

32.2.1 基本概念 449

32.2.2 指纹识别的基本原理 449

32.2.3 指纹识别的方法 450

32.3 硬件电路设计 454

32.3.1 指纹硬件电路 454

32.3.2 电路原理图 455

32.4 软件设计 456

32.4.1 指纹识别驱动 456

32.4.2 指纹处理程序设计 456

32.5 实例总结 464

第33章 车载信息系统设计 466

33.1 实例说明 466

33.2 设计思路分析 467

33.2.1 车载系统的结构 467

33.2.2 车载系统的基本原理 468

33.2.3 车载系统开发平台 468

33.2.4 系统软件体系结构 469

33.3 硬件电路设计 469

33.3.1 硬件电路 470

33.3.2 硬件模块说明 470

33.4 软件设计 472

33.4.1 相关驱动说明 473

33.4.2 模块程序设计 474

33.4.3 整体设计 476

33.4.4 部分源程序 476