32位ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)

前言

　　隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，21世紀(jì)以來，人類已進(jìn)入后PC時代。32位嵌入式系統(tǒng)作為以應(yīng)用為核心、軟硬件可裁剪，并能滿足實際系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗有特殊要求的專用計算機系統(tǒng)，已被廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、測試、工業(yè)控制、消費電子等眾多領(lǐng)域，正進(jìn)入千家萬戶，成為后PC時代的主力軍。ARM公司設(shè)計的基于RISC結(jié)構(gòu)的32位微處理器內(nèi)核在低功耗、低成本的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)市場主導(dǎo)地位，鑒于這種現(xiàn)狀，國內(nèi)許多院校已開設(shè)基于ARM 32位微處理器的嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)正成為高校教學(xué)的熱點。　　嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的實質(zhì)就是完成一臺專用計算機系統(tǒng)的開發(fā)，嵌入式系統(tǒng)的兩大特點是軟、硬件密切聯(lián)系和以應(yīng)用為中心。因此，教學(xué)內(nèi)容中涉及較多的軟、硬件知識與技巧，內(nèi)容龐雜，且教學(xué)過程具有較強的實踐性。在教學(xué)實施中，必然會產(chǎn)生課程內(nèi)容與學(xué)時的矛盾，以及教學(xué)目標(biāo)與培養(yǎng)效果的矛盾。目前，在國內(nèi)高校所開展的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)中，普遍存在兩點不足：(1)部分高校開設(shè)的嵌入式課程僅僅局限于理論學(xué)習(xí)和軟件開發(fā)，忽視了嵌入式系統(tǒng)的硬件開發(fā)和動手實踐，或者暫時不具備開展基于具體硬件的嵌入式系統(tǒng)實驗的條件；(2)有相當(dāng)多高校是借助于市售的嵌入式系統(tǒng)實驗箱來完成課程教學(xué)的，而在這些實驗箱中，由于添加了過多的外圍器件，學(xué)生們望而生畏，并且價格昂貴；同時，廠商屏蔽了大量底層內(nèi)容，讓學(xué)生們停留在上層軟件開發(fā)，無法通過實踐來學(xué)習(xí)、掌握一個完整的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程。這就導(dǎo)致許多走上工作崗位的高校畢業(yè)生，不能自行設(shè)計和實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)硬件平臺，即使完成了硬件電路，也時常無法將應(yīng)用程序加載上去，更談不上讓系統(tǒng)上電后能自動運行?！　≡陂_發(fā)技術(shù)上，32位ARM嵌入式系統(tǒng)與過去常見的8位／16位單片機存在較大的差異。專用計算機系統(tǒng)的性質(zhì)決定了32位嵌入式系統(tǒng)教學(xué)重點更側(cè)重于硬件，其中包括芯片選型、外圍電路設(shè)計、PCB設(shè)計、板級測試、引導(dǎo)程序編寫、操作系統(tǒng)裁剪、驅(qū)動程序編寫等內(nèi)容。因此，作為一門技術(shù)課程的教學(xué)，僅僅對學(xué)生進(jìn)行應(yīng)用程序的編寫訓(xùn)練是不夠的。而嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用程序往往采用C／C++語言來編寫，與通用計算機上的編程方法差異不大。　　正因如此，本書始終以嵌入式系統(tǒng)的軟、硬件開發(fā)流程為主線，清晰地展現(xiàn)出嵌入式系統(tǒng)開發(fā)涉及的各種技術(shù)和細(xì)節(jié)，并采用流程框圖的形式，直觀形象地展現(xiàn)在讀者面前，給人以耳目一新的感覺。本書在正式出版前，作為大學(xué)講義，已在四川大學(xué)試用三年，取得了良好的教學(xué)效果。在教學(xué)中，要求學(xué)生利用課余時間，按2-3人／組的分組方式，在寢室和學(xué)校電子實驗室中，與課程同步地獨立完成硬件板卡的設(shè)計、裝焊與調(diào)測工作，以及后續(xù)的引導(dǎo)程序、操作系統(tǒng)程序、驅(qū)動程序、應(yīng)用程序開發(fā)工作；并對學(xué)生自己所制作完成的嵌入式系統(tǒng)實驗板進(jìn)行評定打分，計入期末綜合成績。這種新穎的教學(xué)模式極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，他們在教學(xué)過程中變得主動，并且每次上課前心中充滿了疑問，而這些疑問在課程中得到了解答。教學(xué)實踐表明，“興趣是最好的老師”，在實際動手過程中，學(xué)生將一次次經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題的困惑和解決問題的喜悅。使學(xué)生帶著問題去思索、學(xué)習(xí)、研討、實踐，是學(xué)好該課程的一條極其有效的途徑。

內(nèi)容概要

本書基于$3C45108處理器，以軟、硬件開發(fā)流程為主線，詳細(xì)介紹嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)。全書共分為6章，主要內(nèi)容包括：32位嵌入式系統(tǒng)的基本概念、構(gòu)成、應(yīng)用和一般開發(fā)流程；ARM7TDMl處理器的內(nèi)核架構(gòu)、指令系統(tǒng)、混合語言編程，開發(fā)工具軟件ADS的使用方法；$3C45108處理器芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)電路設(shè)計、板級測試，開發(fā)流程細(xì)節(jié)與設(shè)計要點：無操作系統(tǒng)和有操作系統(tǒng)情況下的嵌入式軟件開發(fā)流程，程序的編寫、調(diào)試和固化等；嵌入式Linux下設(shè)備驅(qū)動程序的編寫方法。    本書面向?qū)嶋H應(yīng)用，不僅提供了大量的開發(fā)流程框圖和電路原理圖，而且每章均配有習(xí)題、參考答案和配套實驗內(nèi)容。    本書內(nèi)容歷經(jīng)三年的修改和教學(xué)實踐檢驗，適用于電子信息類高年級本科生和研究生的相關(guān)專業(yè)課程，也可作為企、事業(yè)在職技術(shù)人員嵌入式系統(tǒng)培訓(xùn)的教材和參考書。

書籍目錄

第1章　嵌入式系統(tǒng)概論　1.1　32位嵌入式系統(tǒng)簡介　1.2　32位嵌入式處理器　　1.2.1　ARM嵌入式處理器　　1.2.2　其他類型嵌入式處理器　1.3　嵌入式操作系統(tǒng)　1.4　嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程　1.5　習(xí)題第2章　ARM7TDMl處理器編程基礎(chǔ)　2.1  ARM7TDMl內(nèi)核架構(gòu)　  2.1.1　ARMTTDMl內(nèi)核特點　  2.1.2　處理器工作狀態(tài)　  2.1.3　處理器數(shù)據(jù)存儲格式　  2.1.4　處理器數(shù)據(jù)類型和長度　  2.1.5　處理器模式　  2.1.6　寄存器組織　  2.1.7　程序狀態(tài)寄存器　  2.1.8　異常模式　  2.1.9　存儲管理單元（MMU）　2.2　ARM指令系統(tǒng)  　2.2.1　ARM指令尋址方式　  2.2.2　ARM指令集　2.3　嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計　  2.3.1　偽指令介紹　  2.3.2　匯編語言編程　  2.3.3　C語言編程　  2.3.4　混合語言編程　2.4　ARM嵌入式開發(fā)工具ADS　　2.4.1　ADS概述　　2.4.2　ADS開發(fā)流程　　2.4.3　ADS開發(fā)實例　2.5　本章實驗　　2.5.1  實驗一ADS使用與匯編指令實驗　　2.5.2　實驗二匯編語言和C語言的混合編程　2.6　習(xí)題第3章　嵌入式系統(tǒng)硬件開發(fā)　3.1　S3C45108處理器概述　  3.1.1　S3C45108芯片特點　  3.1.2　S3C45108引腳描述　3.2　實驗板硬件系統(tǒng)開發(fā)　  3.2.1  實驗板硬件系統(tǒng)概述　  3.2.2  電源電路　  3.2.3　復(fù)位電路　  3.2.4　晶振電路　  3.2.5　處理器電路　  3.2.6　JTAG調(diào)試電路　  3.2.7　SDRAM存儲器電路　  3.2.8　Flash存儲器電路  　3.2.9　輸入／輸出電路　  3.2.10　RS-232串口通信電路  　3.2.11  以太網(wǎng)接口電路  　3.2.12　字符型LCD顯示電路  　3.2.13　步進(jìn)電動機電路　3.3　硬件系統(tǒng)測試  　3.3.1  電源、復(fù)位、晶振電路測試  　3.3.2　處理器與JTAG接口電路測試  　3.3.3　SDRAM存儲器測試  　3.3.4　Flash存儲器測試　3.4　硬件系統(tǒng)開發(fā)流程與要點　　3.4.1　硬件開發(fā)流程　　3.4.2　硬件設(shè)計要點　3.5　本章實驗　　3.5.1　實驗三LED控制混合編程　　3.5.2　實驗四UART串口通信混合編程　3.6　習(xí)題　……第4章　無操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件開發(fā)第5章　有操作嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)第6章　嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動附錄A　ARM指令速查表附錄B　習(xí)題參考答案附錄C　U-Boot移植參考文獻(xiàn)

編輯推薦

　　清晰的開發(fā)流程圖——軟硬兼施，展現(xiàn)ARM系統(tǒng)的開發(fā)脈絡(luò)；　　豐富的實驗與指導(dǎo)——步步為營，攻克ARM學(xué)習(xí)的難點；　　自己動手搭建平臺——身體力行，體驗ARM開發(fā)的成就感?！　∠嚓P(guān)圖書：　　ARM原理與嵌入式應(yīng)用——基于LPC2400系列處理器和IAR開發(fā)環(huán)境桂電一豐寶聯(lián)合實驗室；　　嵌入式系統(tǒng)及其開發(fā)應(yīng)用 沈連豐；　　嵌入式32位微處理器系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用 何加銘；　　嵌入式系統(tǒng)——使用68HC12和HCS12的設(shè)計與應(yīng)用 鄭扣根；　　嵌入式系統(tǒng)——基于SEP3203微處理器的應(yīng)用開發(fā) 時龍興；　　嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)——基于ARM微處理器和Linux操作系統(tǒng) 滕英巖；　　嵌入式軟件開發(fā)及C語言實現(xiàn)——MiniGUl剖析 魏永明；　　嵌入式系統(tǒng) 張大波。

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