本書全面、系統地描述了ARM9微處理器核的嵌入式系統體系結構，以Samsung公司的S3C2440A控制器為例，著重介紹ARM9微處理器的結構、開發工具、Linux的程序設計及嵌入式CDIO工程實訓等內容。
本書共分5部分： 第1部分（第1章）為理論部分，著重介紹嵌入式系統的概念，包括嵌入式的特點、分類和應用； 第2部分（第2～6章）為基礎部分，著重介紹ARM9體系結構、指令系統、尋址方式、指令集，偽指令、匯編語言程序設計基礎及與C/C 的混合編程，S3C2440A 控制器的結構原理及外圍電路的設計方法等； 第3部分（第7章）為開發工具部分，著重介紹ADS 1.2集成開發環境及嵌入式Linux的軟件開發環境的使用； 第4部分（第8～11章）為操作系統部分，著重介紹Linux的程序設計； 第5部分為第2版新增部分（第12章），增加了嵌入式CDIO工程實訓環節。
本書采用理論與實踐相結合的方法，立足于應用，具有有針對性、實用性及綜合性強等特點。
本書不僅適用于高等院校計算機、物聯網、電子、自動化等相關專業的本科教學，也適合于從事嵌入式系統研究與開發的技術人員及普通讀者參考。
本書第1版銷售2萬余冊。本次改版在第1版基礎上進一步豐富了實訓內容。
本書重點介紹ARM9微處理器的結構、開發工具、Linux程序設計等，并包含嵌入式CDIO的豐富實訓。本書配有PPT課件和編程實訓的程序源代碼。
前言
嵌入式無處不在已成為現實。嵌入式系統應用的領域日益廣闊，與網絡通信、數字家庭、工業控制、國防軍事、醫療系統、安防系統、能源系統、交通系統等行業的融合逐步加深，智能設備終端應用市場的快速發展對嵌入式系統提出了持續需求，使得嵌入式系統產業在前所未有的機遇下飛速發展。因此，系統開設嵌入式系列課程是非常必要的，這樣就需要合適的配套教材。鑒于這種情況，筆者參考了大量國內外教材，結合應用型本科院校的特點，在原有第1版教材的基礎上進行更新和修訂，從而有了更具實踐性和應用性的《嵌入式系統原理及應用教程（第2版）》。本書著眼于應用，立足于工程開發，強調工程訓練，具有以下特點。1. 綜合性嵌入式系統是嵌入式硬件和嵌入式軟件的綜合體，硬件的設計服務于軟件功能，軟件的開發也必須考慮硬件資源的有限性。根據嵌入式系統的這一特點，本書采用ARM9微處理器 Linux操作平臺 應用程序設計 CDIO工程實訓的教學體系。2. 基礎性本書詳細講解了ARM9體系結構和編程方法，尤其是舉例講解了指令系統中的指令集及匯編語言與C/C 混合編程的方法，以便讀者掌握好底層嵌入式開發的技能。3. 實用性本書以S3C2440A芯片和Linux操作系統為例，舉例介紹了開發環境的使用與調試方法，詳細介紹了嵌入式軟件的編程技術。例如介紹了AC97音頻控制器設計實例。4. 針對性本書是筆者多年嵌入式教學的總結。主要是針對應用型本科學生實踐性的特點，在介紹ARM9微處理器原理及結構的同時，注重各功能模塊的應用介紹。5. 工程性本書在第1版教材的基礎上，結合CDIO教學模式，增加了嵌入式CDIO實訓項目，以提高學生的實踐能力，增強學生的工程意識。本書系統介紹嵌入式系統軟硬件的組成、工作原理和設計方法。全書分為5部分，共12章，主要內容和篇章結構安排如下。第1部分為理論部分，由第1章組成。介紹嵌入式系統的基本概念，包括嵌入式系統的定義、組成、特點、分類和應用領域。第2部分為基礎部分，由第2～6章組成。第2章重點講解ARM9處理器的體系結構； 第3章詳細講解基于ARM的嵌入式處理器指令系統； 第4章講解嵌入式系統的程序設計基礎，包括匯編語言程序設計及與C/C 語言的混合編程技術； 第5、6章詳細講解S3C2440A芯片內部結構、外設及工作原理和應用方法，并輔以實例講解。第3部分為開發工具部分，由第7章組成，著重講解ADS1.2集成開發環境及嵌入式Linux的軟件開發環境的使用。第4部分為操作系統部分，由第8～11章組成。第8章詳細分析嵌入式系統的Boot Loader，第9～11章以實例的方式講解基于S3C2440A芯片 Linux操作平臺的設計方法。第5部分為CDIO工程實訓，由第12章組成，詳細講解了8個實訓實例，學生還可以進行擴展訓練。本書由孟祥蓮任主編，孫平、王嘉鵬、姜波、于劍光任副主編。由于嵌入式技術發展迅速，加上筆者水平有限，時間倉促，書中難免有疏漏和錯誤之處，請讀者不吝賜教，以便我們在再版的時候及時糾正補充。本書的配套課件、代碼等可以從清華大學出版社網站www.tup.com.cn下載，如在本書使用或課件下載中遇到問題，請聯系fuhy@tup.tsinghua.edu.cn。編者2017年1月
第1版前言
嵌入式無處不在已成為現實。嵌入式系統應用的領域日益廣闊，與網絡通信、數字家庭、工業控制、國防軍事、醫療系統、安防系統、能源系統、交通系統等行業融合正在加深，智能設備終端應用市場的快速發展對嵌入式系統提出了持續需求，使得嵌入式系統產業在前所未有的機遇下快速地發展。因此，系統地開設嵌入式系列課程是必要的，這樣就需要合適的配套教材，鑒于這種情況，作者參考了大量國內外教材，結合應用型本科院校的特點，編寫了《嵌入式系統原理及應用教程》一書。全書著眼于應用、立足于工程開發，具有以下特點。1. 綜合性嵌入式系統是嵌入式硬件和嵌入式軟件的綜合體，硬件的設計服務于軟件功能，軟件的開發也必須考慮硬件資源的有限性。根據嵌入式系統的這一特點，本書采用ARM9處理器 Linux操作平臺 應用程序設計的介紹方法。2. 基礎性本書詳細地講解了ARM9處理器的體系結構和編程方法，尤其是舉例講解了指令系統中的指令集及匯編語言與C/C 混合編程的方法，以便讀者掌握好底層嵌入式開發的技能。3. 實用性本書以S3C2440A芯片和Linux操作系統為例，舉例介紹了開發環境的使用與調試方法，詳細介紹了嵌入式軟件的編程技術。例如介紹AC97音頻控制器和觸摸屏的設計實例。4. 針對性本書是編者幾年嵌入式教學的總結。主要是針對應用型本科學生實踐性強的特點，在介紹ARM9處理器的原理及結構的同時，注重了各功能模塊的應用介紹。本書系統地介紹了嵌入式系統軟硬件的組成、工作原理和設計方法。全書分為4部分，共11章，主要內容和篇章結構安排如下。第1部分為理論部分，由第1章組成。介紹嵌入式系統的基本概念，包括嵌入式系統的定義、組成、特點、分類和應用領域。第2部分為基本部分，由第2～6章組成。第2章重點講解ARM9處理器的體系結構； 第3章詳細講解基于ARM的嵌入式處理器指令系統； 第4章講解其嵌入式系統的程序設計基礎，包括匯編語言程序設計及與C/C 語言的混合編程技術； 第5～6章詳細講解S3C2440A芯片內部結構、內部外設及工作原理和應用方法，并輔以實例講解。第3部分為開發工具部分，由第7章組成。著重講解ADS1.2集成開發環境及嵌入式Linux的軟件開發環境的使用。第4部分為操作系統部分，由第8～11章組成。第8章詳細分析嵌入式系統的Boot Loader； 第9～11章以實例的方式講解基于S3C2440A芯片 Linux操作平臺的設計方法。全書由孟祥蓮主編并編寫第3~6章，高洪志編寫第1~2章，孫平編寫第7~8章，朱國晗編寫第9~11章。由于嵌入式技術發展迅速，加上作者水平有限，時間倉促，書中難免有疏漏和錯誤之處，無論如何，請讀者不吝賜教，以便我們在改版或再版的時候及時糾正補充。
作者2010年8月
目錄
第1章嵌入式系統概述
1.1嵌入式系統定義
1.1.1嵌入式系統的概念
1.1.2嵌入式系統的特點
1.2嵌入式系統的組成
1.2.1嵌入式系統硬件
1.2.2嵌入式系統軟件
1.2.3嵌入式系統的開發系統和開發工具
1.3嵌入式系統的應用
1.4本章小結
1.5習題1
第2章ARM微處理器概述與編程模型
2.1ARM微處理器概述
2.1.1ARM微處理器的特點
2.1.2ARM微處理器系列
2.2ARM微處理器結構
2.2.1RISC體系結構
2.2.2ARM微處理器的寄存器結構
2.2.3ARM微處理器的指令結構
2.3ARM微處理器的工作狀態
2.4ARM體系結構的存儲器格式
2.4.1指令長度及數據類型
2.4.2存儲管理單元
2.5處理器模式
2.6寄存器組織
2.6.1ARM狀態下的寄存器組織
2.6.2Thumb狀態下的寄存器組織
2.6.3程序狀態寄存器
2.7異常
2.7.1ARM體系結構所支持的異常類型
2.7.2異常優先級
2.7.3異常的響應及返回
2.7.4應用程序中的異常處理
2.8本章小結
2.9習題2
第3章ARM9指令系統
3.1ARM處理器的尋址方式
3.1.1寄存器尋址
3.1.2立即尋址
3.1.3寄存器間接尋址
3.1.4變址尋址
3.1.5寄存器移位尋址
3.1.6多寄存器尋址
3.1.7堆棧尋址
3.1.8相對尋址
3.2ARM指令集
3.2.1指令格式
3.2.2條件碼
3.2.3ARM 存儲器訪問指令
3.2.4ARM 數據處理類指令
3.2.5ARM 分支指令
3.2.6ARM 協處理器指令
3.2.7ARM 軟件中斷指令
3.3Thumb指令集
3.4本章小結
3.5習題3
第4章嵌入式程序設計基礎
4.1偽指令
4.1.1通用偽指令
4.1.2與ARM指令相關的偽指令
4.1.3與Thumb指令相關的偽指令
4.2匯編語言的語句格式
4.2.1書寫格式
4.2.2匯編語言中表達式和運算符
4.3匯編程序應用
4.3.1匯編程序基本結構
4.3.2子程序調用
4.4匯編語言與C/C 的混合編程
4.4.1在C/C 程序中內嵌匯編指令的語法格式
4.4.2C/C 與匯編語言的混合編程應用
4.5本章小結
4.6習題4
第5章嵌入式內部可編程模塊
5.1存儲控制模塊
5.1.1存儲器控制器
5.1.2NAND Flash控制器
5.1.3存儲器實例
5.2GPIO
5.2.1端口功能
5.2.2端口配置寄存器
5.2.3端口其他寄存器
5.2.4I/O應用實例
5.3中斷系統
5.3.1中斷優先級
5.3.2中斷控制寄存器
5.3.3中斷編程實例
5.4定時部件
5.4.1看門狗定時器原理及實例
5.4.2RTC部件
5.4.3Timer部件
5.4.4定時部件應用實例
5.5UART
5.5.1UART的操作
5.5.2UART接口寄存器
5.5.3UART實例
5.6ADC及觸摸屏接口
5.6.1功能描述
5.6.2ADC及觸摸屏接口特殊寄存器
5.6.3A/D轉換實例
5.7本章小結
5.8習題5
第6章嵌入式接口技術應用
6.1LCD顯示器接口
6.1.1LCD的控制器
6.1.2S3C2440A芯片的LCD專用寄存器
6.1.3S3C2440A芯片LCD寄存器的設置
6.2I2C總線
6.2.1S3C2440A的I2C接口
6.2.2I2C總線接口特殊寄存器
6.2.3I2C編程舉例
6.3I2S總線
6.3.1發送接收模式
6.3.2音頻串行接口格式
6.3.3I2S總線接口特殊寄存器
6.3.4I2S編程實例
6.4AC97控制器
6.4.1AC97控制器操作
6.4.2AC97控制器特殊寄存器
6.4.3AC97應用實例
6.5本章小結
6.6習題6
第7章軟件開發環境
7.1ADS1.2集成開發環境
7.1.1使用ADS創建工程
7.1.2用AXD進行代碼調試
7.2嵌入式Linux的交叉編譯環境安裝
7.3本章小結
7.4習題7
第8章嵌入式系統Boot Loader技術
8.1Boot Loader的基本概念
8.1.1Boot Loader的相關設備和機制
8.1.2Boot Loader的啟動過程
8.1.3Boot Loader的操作模式
8.1.4Boot Loader的總體設計
8.2Boot Loader(vivi)的代碼分析
8.3本章小結
8.4習題8
第9章嵌入式Linux操作系統移植
9.1嵌入式Linux基本概念
9.2嵌入式Linux內核移植
9.2.1內核修改
9.2.2內核配置
9.2.3內核編譯
9.3建立Linux根文件系統
9.4下載目標文件
9.5本章小結
9.6習題 9
第10章嵌入式Linux設備驅動程序開發
10.1嵌入式Linux驅動程序開發基礎
10.1.1嵌入式Linux設備驅動程序分類
10.1.2最簡單的內核模塊
10.2嵌入式Linux設備驅動重要技術
10.2.1內存與I/O端口
10.2.2同步機制
10.2.3阻塞與非阻塞
10.2.4時間問題
10.2.5中斷處理
10.3字符設備驅動程序
10.3.1字符設備驅動結構
10.3.2字符設備驅動實例LED驅動
10.4網絡設備驅動程序
10.4.1Linux 網絡設備簡介
10.4.2網絡驅動核心數據結構
10.4.3網絡驅動程序分析
10.5設備驅動實例
10.5.1ADC設備驅動實例
10.5.2PWM設備驅動實例
10.5.3觸摸屏設備驅動實例
10.6本章小結
10.7習題10
第11章嵌入式Linux應用程序設計
11.1嵌入式Linux C語言應用程序開發基礎
11.1.1編寫源程序
11.1.2交叉編譯程序
11.1.3調試程序
11.2文件I/O編程
11.2.1文件I/O操作例程
11.2.2文件I/O操作API
11.3網絡編程
11.3.1網絡通信基礎及例程
11.3.2網絡通信API
11.4應用實例
11.4.1ADC應用實例
11.4.2PWM蜂鳴器控制應用實例
11.4.3觸摸屏應用實例
11.5本章小結
11.6習題11
第12章嵌入式CDIO實訓項目
實訓1ARM匯編基礎訓練1
實訓2ARM匯編基礎訓練2
實訓3GPIO輸入輸出實訓
實訓4GPIO定時器中斷應用實訓
實訓5直流電機應用實訓
實訓6溫度采集應用實訓
實訓7紅外通信應用實訓
實訓8CAN總線應用實訓
參考文獻
新書資訊