ARM原理與C程序設(shè)計

前言

　　ARM（AdvancedRISCMachine，高級精簡指令集機器）是ARM公司設(shè)計的32位總線高性能微處理器。自1985年第一個ARMl原型誕生至今，ARM公司設(shè)計的成熟ARM體系結(jié)構(gòu)（或稱指令集體系結(jié)構(gòu)ISA）有ARMv4、ARMv4T、ARMv5TE、ARMv5TEJ、ARMv6和ARMv7等，對應(yīng)的處理器家族有ARM7、ARM9、ARM9E、ARMl0E、ARMll、Cortex、SecurCore和Xscale等處理器系列。應(yīng)用領(lǐng)域涉及商業(yè)、軍事、航天航空、網(wǎng)絡(luò)與無線通信、消費電子、醫(yī)療電子、儀器儀表和汽車電子等各行各業(yè)?！　RM芯片是封裝了一種或多種ARM核心以及豐富片上外設(shè)的集成塊。例如，$3C2410A芯片集成了ARM920T核和包括USB、串口、IIS等在內(nèi)的多個片上外設(shè)。ARM芯片本質(zhì)上是處理能力和尋址能力更強的單片機。由此，ARM系統(tǒng)設(shè)計包括嵌入了ARM芯片的硬件板卡設(shè)計和基于ARM芯片的軟件開發(fā)，即ARM原理性設(shè)計和程序設(shè)計兩個部分。其中，ARM原理性設(shè)計在本書中第一至五章介紹，第六、七兩章則主要介紹程序設(shè)計。

內(nèi)容概要

　　《ARM原理與C程序設(shè)計》針對ARM920T核S3C2410A芯片，借助RVDS和RealVeiwMDK集成開發(fā)環(huán)境，全面詳細(xì)地介紹了ARM的體系結(jié)構(gòu)、硬件接口電路設(shè)計以及匯編語言與c語言程序設(shè)計。全書共分七章，內(nèi)容包括ARM概述與開發(fā)環(huán)境建設(shè)、ARM體系結(jié)構(gòu)與接口電路、ARM指令集、ARM存儲系統(tǒng)及其配置、匯編語言程序設(shè)計及系統(tǒng)初始化、C語言程序設(shè)計、ARM接口程序設(shè)計?！禔RM原理與C程序設(shè)計》的特色在于通過完整的程序?qū)嵗U述相關(guān)的內(nèi)容?！　　禔RM原理與C程序設(shè)計》是作者近幾年來從事ARM系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)和教學(xué)的結(jié)晶。由于ARM體系原理的統(tǒng)一性和ARMC程序設(shè)計的通用性，盡管《ARM原理與C程序設(shè)計》內(nèi)容偏重于ARM920T，但是，對ARM系列芯片的開發(fā)，均具有一定的指導(dǎo)意義?！　　禔RM原理與C程序設(shè)計》可作為電子技術(shù)類、通信類、軟件工程類研究生和高年級本科生學(xué)習(xí)ARM芯片級嵌入式程序設(shè)計的教材，也可作為從事ARM系統(tǒng)開發(fā)的電子工程師和軟件工程師及嵌入式愛好者的參考書。

書籍目錄

第一章　ARM概述與開發(fā)環(huán)境1.1　嵌入式系統(tǒng)的概念1.1.1　嵌入式系統(tǒng)與ARM的關(guān)系1.1.2　嵌入式系統(tǒng)與嵌入式操作系統(tǒng)的關(guān)系1.1.3　嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)特點1.2　ARM發(fā)展歷程及應(yīng)用領(lǐng)域1.2.1　ARM發(fā)展歷程及命名規(guī)則1.2.2　ARM微處理器系列1.2.3　ARM微處理器應(yīng)用領(lǐng)域1.3　ARM芯片級開發(fā)環(huán)境1.3.1　仿真環(huán)境建設(shè)1.3.2　程序仿真實例與解釋本章小結(jié)第二章　ARM體系結(jié)構(gòu)與接口電路2.1　ARM微處理器工作模式2.2　ARM寄存器2.2.1　通用寄存器2.2.2　程序狀態(tài)寄存器2.2.3　 PC與指令流水線2.3　ARM異常2.3.1　復(fù)位異常2.3.2　中斷請求異常2.3.3　快速中斷請求異常2.3.4　軟件中斷異常2.3.5　數(shù)據(jù)中止異常2.3.6　預(yù)取指令異常2.3.7　未定義指令異常2.3.8　異常返回地址2.4　S3C2410存儲器配置及接口電路設(shè)計.2.4.1　存儲格式2.4.2　映射存儲空間2.4.3　NOR型FLASH接口電路設(shè)計2.4.4　NAND型FLASH接口電路設(shè)計2.4.5　SDRAM接口電路設(shè)計2.5　S3C2410外設(shè)接口電路設(shè)計2.5.1　片上外設(shè)及其映射寄存器2.5.2　LED接口電路設(shè)計2.5.3　LCD接口電路設(shè)計2.5.4　觸摸屏接口電路設(shè)計2.5.5　串口接口電路設(shè)計2.5.6　USB接口電路設(shè)計2.5.7　SD卡接口電路設(shè)計2.5.8　鼠標(biāo)和鍵盤接口電路設(shè)計本章小結(jié)第三章　ARM指令表3.1　ARM指令學(xué)習(xí)程序框架3.2　ARM指令格式3.3　ARM指令尋址方式3.3.1　數(shù)據(jù)處理操作數(shù)尋址3.3.2　字與無符號字節(jié)存儲，裝入尋址3.3.3　雙字與半字及有符號字節(jié)存儲／裝入尋址3.3.4　寄存器批量存儲／裝入尋址3.3.5　協(xié)處理器存儲，裝入尋址3.4　ARM指令匯總3.4.1　賦值指令3.4.2　算術(shù)運算指令3.4.3　跳轉(zhuǎn)指令3.4.4　比較指令3.4.5　邏輯運算指令3.4.6　CPSR訪問指令3.4.7　內(nèi)存訪問指令3.4.8　軟中斷指令3.4.9　協(xié)處理器指令3.4.10　ARM偽指令本章小結(jié)第四章　ARM存儲系統(tǒng)及其配置4.1　RealView MDK仿真環(huán)境建設(shè)4.1.1　開發(fā)平臺建設(shè)4.1.2　第一個MDK工程4.1.3　硬仿真環(huán)境設(shè)置4.1.4　編譯配置4.1.5　在線仿真4.2　Nand Flash啟動配置4.3　SDRAM配置4.3.1　 MDK啟動代碼配置SDRAM4.3.2　自定義SDRAM配置代碼4.3.3　堆和棧4.4　CPl5協(xié)處理器4.4.1　CP15協(xié)處理器寄存器匯總4.4.2　寄存器c04.4.3　寄存器c134.4.4　寄存器c14.4.5　寄存器c24.4.6　寄存器c34.4.7　寄存器c54.4.8　寄存器c64.4.9　寄存器c84.4.10　寄存器c104.5　MMU配置4.5.1　MMU工作原理4.5.2　地址轉(zhuǎn)譯本章小結(jié)第五章　匯編語言程序設(shè)計及系統(tǒng)初始化5.1　ARM匯編語言程序框架5.1.1　通用輸入輸出C口配置5.1.2　工程ex5_1的注解及運行情況5.1.3　匯編語言語法5.2　浮點數(shù)據(jù)處理5.2.1　計算基礎(chǔ)5.2.2　數(shù)值定標(biāo)5.2.3　程序代碼及結(jié)果分析5.3　系統(tǒng)初始化5.3.1　啟動代碼S3C2410A.s5.3.2　初始化代碼zyboot.s5.4　中斷服務(wù)程序5.4.1　硬件基礎(chǔ)5.4.2　EINT2外部中斷及其程序設(shè)計.5.4.3　SWI中斷及其注意事項本章小結(jié)第六章　C語言程序設(shè)計6.1　C程序框架實例6.1.1　跑馬燈工程設(shè)計6.1.2　跑馬燈程序解釋6.1.3　C程序框架6.2　SDRAM重定位技術(shù)6.3　C語言語法6.3.1　數(shù)據(jù)類型6.3.2　常用運算符6.3.3　程序控制語句6.3.4　C語言函數(shù)6.3.5　演示實例一6.3.6　演示實例二6.4　混合語言程序設(shè)計6.4.1　C函數(shù)嵌套匯編語句6.4.2　C函數(shù)調(diào)用匯編子程序6.5　中斷服務(wù)程序設(shè)計6.5.1　異常入口配置6.5.2　SWI中斷6.5.3　看門狗中斷本章小結(jié)第七章　ARM接口程序設(shè)計7.1　LED顯示控制7.1.1　看門狗定時器秒表7.1.2　定時器1秒表7.2　K9F1208訪問技術(shù)7.2.1　K9F1208UOC7.2.2　K9F1208讀設(shè)計7.2.3　K9F1208 Boot設(shè)計7.3　串口通信7.3.1　串口配置7.3.2　串口收發(fā)程序7.3.3　串口中斷編程本章小結(jié)附錄一　S3C2410專用寄存器地址附錄二　S3C2410專用寄存器描述附2.1　存儲器配置寄存器附2.2　NAND FLASH寄存器附錄三　S3C2410芯片管腳附錄四　啟動代碼文件S3C2410A.s.

章節(jié)摘錄

　　1．2．3ARM微處理器應(yīng)用領(lǐng)域　　ARM微處理器在數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用（例如視頻、圖像和數(shù)字信號處理等）以及控制密集型應(yīng)用（例如流程控制、工業(yè)控制等）方面均得到了廣泛的應(yīng)用，且具有加載嵌入式操作系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)的能力，因此，ARM系統(tǒng)在完成特定功能的同時，’往往具有友好的人機交互界面，有取代傳統(tǒng)的單片機和DSP的趨勢?！　】傮w而言，ARM在以下幾個方面具有優(yōu)勢：　　其一，ARM芯片的生產(chǎn)與設(shè)計是分離的。ARM公司僅設(shè)計ARM核，通過出售ARM核知識產(chǎn)權(quán)給OEM公司而與OEM公司建立合作關(guān)系，OEM公司可以在ARM核的基礎(chǔ)上（不能改變ARM核）添加特定的外設(shè)，生產(chǎn)出具有各自特色的芯片，OEM公司出售芯片給第三方用戶。這種經(jīng)營運作方式帶有全球性、共享性和非壟斷性，在ARM生產(chǎn)與銷售上達(dá)到了共享和私有的統(tǒng)一?！　∑涠珹RM公司推廣軟核設(shè)計。這是一種可定制內(nèi)核的構(gòu)架內(nèi)核技術(shù)，面向特定的應(yīng)用，使得構(gòu)架后的ARM核更具有專用性，而ARM內(nèi)核的構(gòu)架設(shè)計具有通用性，在ARM內(nèi)核設(shè)計上達(dá)到了專用性與通用性的統(tǒng)一?！　∑淙珹RM公司推廣定制設(shè)計。ARM公司根據(jù)第三方用戶的需要進(jìn)行內(nèi)核定制，要求第二方OEM公司進(jìn)行代工，這種針對第三方用戶的定制設(shè)計使得ARM芯片的應(yīng)用不但具有專一性，而且能高效地節(jié)省成本，即直接針對應(yīng)用對內(nèi)核進(jìn)行了優(yōu)化和裁剪，同時片上外設(shè)進(jìn)行了相應(yīng)的去冗留精。在這方面，ARM芯片達(dá)到了應(yīng)用與設(shè)計的統(tǒng)一。　　其四，ARM公司推廣SOC芯片，即集成了一片或多片ARM、DSP、FPGA等數(shù)字化芯片的統(tǒng)一內(nèi)核，用以彌補單核應(yīng)用的不足。多核處理器主要是面向高端應(yīng)用，這樣，ARM公司形成了自低端至高端的完整研發(fā)策略，且低端至高端的應(yīng)用具有共同性，每個設(shè)計人員從第一次接觸．ARM芯片后，都能在較短的時間內(nèi)借助“慣性”充分地掌握如何利用ARM系列芯片進(jìn)行特定項目的設(shè)計開發(fā)?！　RM的這些特點，使得數(shù)字化電子設(shè)計的硬件設(shè)計和軟件開發(fā)逐漸走向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，這對于時間有限的研發(fā)人員來說，是期待已久的。研發(fā)人員只需要具有一套仿真設(shè)備、一套EDA軟件、一系列ARM平臺，就可以應(yīng)對整個數(shù)字化領(lǐng)域的研發(fā)設(shè)計。高等院校是推廣．ARM應(yīng)用的主要場所，目前幾乎所有高校的電子、通信、計算機、軟件、應(yīng)用數(shù)學(xué)等相關(guān)專業(yè)都開設(shè)了ARM類課程。而ARM在數(shù)字圖像處理、數(shù)字信號處理、人工智能、機器人、生物醫(yī)學(xué)、特征識別、網(wǎng)絡(luò)通信、視頻處理與壓縮、語音處理、雷達(dá)技術(shù)、編碼技術(shù)等技術(shù)領(lǐng)域都深深涉足。

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