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第1章 嵌入式系统概述 1

1.1什么是嵌入式系统 3

1.2嵌入式系统的应用领域 4

1.3嵌入式系统体系结构 7

1.3.1嵌入式系统硬件组成 7

1.3.2嵌入式系统软件结构 9

1.4嵌入式微处理器概述 12

1.5嵌入式系统的发展趋势 15

1.6案例分析 16

本章小结 18

阅读材料 18

习题 19

第2章 嵌入式微处理器核心 20

2.1 ARM CPU ISA的发展历史 22

2.1.1 ARM CPU ISA版本 22

2.1.2 ARM内核版本命名规则 24

2.1.3主流ARM处理器的应用 24

2.2典型ARM处理器内核结构 26

2.2.1 ARM7TDMI内核结构 26

2.2.2 ARM9TDMI内核结构 28

2.2.3 ARM Cortex-A9内核结构 29

2.3 ARM编程模型 31

2.3.1 ARM处理器的工作状态 31

2.3.2 ARM处理器的运行模式 31

2.3.3 ARM寄存器组织 32

2.4异常 35

2.4.1 ARM体系结构支持的异常类型 36

2.4.2异常的响应 37

2.4.3异常的返回 37

2.5存储方式及存储器管理单元 40

2.5.1大、小端格式 40

2.5.2存储器管理单元 41

2.6案例分析 42

2.6.1 RISC思想在ARM处理器设计中的体现 42

2.6.2 ARM设计思想中的改进之处 42

本章小结 43

阅读材料 44

习题 45

第3章 ARM嵌入式微处理器指令集 46

3.1 ARM指令集概述 48

3.1.1 ARM指令的特点 48

3.1.2 ARM指令集分类与格式 48

3.1.3条件执行 49

3.2 ARM处理器的寻址方式 49

3.2.1立即寻址 50

3.2.2寄存器寻址 50

3.2.3寄存器间接寻址 50

3.2.4寄存器移位寻址 50

3.2.5基址加变址寻址 51

3.2.6块拷贝寻址 52

3.2.7堆栈寻址 52

3.2.8相对寻址 53

3.3 ARM指令集 54

3.3.1数据处理指令 54

3.3.2 Load/Store指令 59

3.3.3分支指令 63

3.3.4程序状态寄存器访问指令 66

3.3.5协处理器操作指令 67

3.3.6异常产生指令 68

3.4 ARM汇编伪指令与伪操作 69

3.4.1 ARM伪指令 69

3.4.2 ARM汇编语言伪操作概述 71

3.4.3 ADS编译环境下的伪操作 71

3.4.4 GNU编译环境下的伪操作 76

3.5 ARM汇编语言程序设计实例 79

3.6案例分析 83

本章小结 85

阅读材料 86

习题 87

第4章 嵌入式系统硬件平台 89

4.1嵌入式最小系统 91

4.1.1最小系统架构 91

4.1.2模块典型电路 92

4.2 S3C2410X微处理器 93

4.2.1 S3C2410X微处理器简介 93

4.2.2 S3C2410X微处理器体系结构 94

4.3存储系统 96

4.3.1存储系统基础知识 96

4.3.2 S3C2410X微处理器的存储器接口 99

4.3.3 S3C2410X微处理器的存储器配置实例 100

4.4 I/O系统 102

4.4.1 I/O系统基础 102

4.4.2 S3C2410X的I/O端口 105

4.5人机交互系统 106

4.5.1 LCD接口 106

4.5.2触摸屏的应用 109

4.5.3键盘接口 111

4.6调试接口 113

4.6.1 JTAG逻辑结构 113

4.6.2 JTAG状态和工作过程 113

4.7案例分析 115

4.7.1嵌入式最小系统 115

4.7.2面向具体应用的接口 116

4.7.3软件环境 116

本章小结 116

阅读材料 117

习题 118

第5章 嵌入式C语言编程基础 119

5.1C语言的关键字与运算符 121

5.1.1 C语言关键字 121

5.1.2数据类型关键字 122

5.1.3存储类型关键字 125

5.1.4流程控制关键字 126

5.1.5底层系统相关关键字 128

5.1.6 C语言运算符 129

5.2C语言的函数 132

5.2.1函数、变量的定义和声明 133

5.2.2变量的作用域和生命期 134

5.2.3函数间的参数传递 135

5.2.4利用参数返回结果 137

5.3预处理 138

5.3.1宏定义 138

5.3.2条件编译 140

5.4指针 142

5.4.1指针的本质 142

5.4.2指针的赋值与初始化 142

5.4.3指针和数组 143

5.4.4指针数组和数组指针 145

5.4.5函数指针和指针函数 146

5.4.6直接向内存写入数值 149

本章小结 149

阅读材料 150

习题 151

第6章 ARM软件开发工具 153

6.1嵌入式软件开发模式及调试工具 154

6.1.1交叉编译开发模式 154

6.1.2调试方式 155

6.2几种常见的ARM开发工具 156

6.2.1 ARM SDT简介 156

6.2.2 ADS简介 156

6.2.3 Embest IDE简介 157

6.2.4 Multi 2000简介 157

6.3 RealView MDK的使用入门 158

6.3.1 RealView MDK概述 158

6.3.2 μVision IDE操作界面 159

6.3.3简单工程示例 161

本章小结 168

阅读材料 169

习题 170

第7章 嵌入式操作系统原理 171

7.1嵌入式操作系统概述 173

7.1.1嵌入式操作系统的特点 173

7.1.2操作系统的分类 174

7.2进程和线程的基本概念 175

7.2.1进程和线程的概念 175

7.2.2常见嵌入式操作系统中的进程和线程 176

7.3任务管理 177

7.3.1任务调度 177

7.3.2任务同步与通信 179

7.4内存管理 181

7.4.1内存管理分类 181

7.4.2虚拟内存 183

7.5案例分析 185

本章小结 186

阅读材料 186

习题 187

第8章 μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统内核分析 189

8.1 μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统 191

8.1.1 μC/OS-Ⅱ 191

8.1.2 μC/OS-Ⅱ的应用领域 192

8.1.3 μC/OS-Ⅱ的体系结构 193

8.2 μC/OS-Ⅱ的任务管理 194

8.2.1任务的概念 194

8.2.2任务的优先级 195

8.2.3任务的状态 195

8.2.4任务控制块 196

8.2.5任务就绪表 198

8.2.6任务调度 201

8.2.7系统任务 202

8.2.8 μC/OS-Ⅱ的中断 203

8.2.9 μC/OS-Ⅱ的时钟中断 204

8.2.10 μC/OS-Ⅱ的时间管理 205

8.3 μC/OS-Ⅱ中的任务同步和通信 206

8.3.1事件控制块 207

8.3.2信号量 207

8.3.3邮箱 209

8.3.4消息队列 211

8.4 μC/OS-Ⅱ在S3C2410上的移植 212

8.4.1移植条件 213

8.4.2 OS＿CPU.h的移植 214

8.4.3 OS＿CPU.c的移植 215

8.4.4 OS＿CPU＿A.s的移植 216

8.5案例分析 220

8.5.1监控终端软件任务的划分 220

8.5.2监控终端软件任务之间的通信 221

8.5.3通过μC/OS-Ⅱ实现任务的调度 221

本章小结 221

阅读材料 222

习题 223

第9章 基于μC/OS-Ⅱ的软件体系结构设计 225

9.1基于μC/OS-Ⅱ的嵌入式软件体系结构 227

9.1.1硬件驱动程序 227

9.1.2 μC/OS-Ⅱ内核 227

9.1.3系统软件 228

9.1.4中间件 228

9.1.5用户应用程序 228

9.2嵌入式文件系统 228

9.2.1文件系统基础知识 228

9.2.2嵌入式文件系统μC/FS 229

9.3嵌入式图形用户界面 232

9.3.1 μC/GUI介绍 233

9.3.2使用μC/GUI的前期工作 234

9.3.3 μC/GUI与内核的整合 235

9.4嵌入式设备驱动程序 237

9.4.1设备驱动程序 237

9.4.2 S3C2410的UART 237

9.4.3 UART驱动程序设计 238

本章小结 242

阅读材料 242

习题 243

第10章 嵌入式系统的应用开发实例 244

10.1嵌入式系统开发流程 245

10.2工业控制器概述 246

10.2.1项目背景 246

10.2.2功能描述 247

10.3设计方案 248

10.3.1硬件方案 248

10.3.2软件方案 249

10.4硬件设计 250

10.4.1 RTC电路设计 250

10.4.2模拟量输入接口 251

10.4.3开关量输入／输出接口 252

10.4.4 CAN接口 253

10.4.5以太网接口 255

10.4.6 RS-485接口 256

10.5软件设计 257

10.5.1工业控制器软件架构 257

10.5.2 CAN通信协议 258

10.5.3 Modbus通信协议 261

10.5.4 TCP/IP协议 264

本章小结 267

阅读材料 267

习题 268

参考文献 270