《ARM嵌入式體系結構與接口技術》在全面介紹ARM920T處理器的體系結構、編程模型、指令系統及RealView MDK開發環境的同時,以基于ARM920T的應用處理器S3C2410X為核心,詳細介紹了系統的設計及相關接口技術。接口技術中涵蓋了I/O、中斷、串口、存儲器、PWM、A/D、LCD,并提供了大量實驗內容,在最后一章還提供了一個綜合實例。《ARM嵌入式體系結構與接口技術》可作為高職高專院校電子、通信、自動化、計算機等專業的ARM體系結構、接口技術課程的教材,也可作為相關嵌入式開發人員的參考書。
突出接口技術,重視實際應用,全部代碼示例。嵌入式學院是華清遠見在6年高端嵌入式人才培養的基礎上傾力打造的“嵌入式領域就業優勢倍增”項目,學院充分整合行業經驗及專業優勢,并借助自身豐富的合作企業資源及專業、科學的實訓體系,幫助合作院校時刻緊跟嵌入式行業用人需求的最新趨勢,引導畢業生在知識結構上更好地實現與企業真實需求的對接,從而有效提高其就業競爭優勢,順利進入嵌入式專業領域。華清遠見嵌入式學院將繼續專注于為更多希望從事嵌入式行業工作,但又缺乏相關經驗的人員提供更專業的嵌入式實訓l課程。培養出更多合格的嵌入式人才,以促進行業的健康、持續發展。
《高等院校嵌入式人才培養規劃教材》系列教材
●ARM嵌入式體系結構與接口技術
●uC/OS II嵌入式操作系統
●嵌入式Linux操作系統
●嵌入式Linux c語言開發
●嵌入式應用程序設計
本套教材按照專業整體教學要求組織編寫,各自對應的主干課程之間既相對獨立又有機銜接,整套教材具有系統性。(ARM嵌入式體系結構與接口技術》側重介紹接口技術;在操作系統教材方面,考慮到各院校不同的教學側重點,編寫了uc/OS II和linux兩個版本;考慮到本專業對學生c語言能力要求較高,編寫了《嵌入式Linux c語言開發》這本教材,可供“c語言基礎”課程的后續提高課程使用;《嵌入式應用程序設計》介紹了貫穿前面所學知識的實訓內容,供“Linux應用開發”課程使用。
隨著消費群體對產品要求的日益提高,嵌入式技術在機械器具制造、電子產品制造、通信、信息服務等行業領域得到了大顯身手的機會,應用日益廣泛,相應地企業對嵌入式人才的需求也越來越多。因此近幾年來,各高等院校開始紛紛開設嵌入式專業或課程。但是,各院校在嵌入式專業教學建設的過程中幾乎都面臨教材難覓的困境。雖然目前市場上的嵌人式開發相關書籍比較多,但幾乎都是針對有一定基礎的行業內研發人員而編寫的,并不完全符合學校的教學要求。學校教學需要一套充分考慮學生現有知識基礎和接受度的,明確各門課程教學目標的,便于學校安排課時的嵌入式專業教材。
針對教材缺乏的問題,我們以多年來在嵌入式工程技術領域內人才培養、項目研發的經驗為基礎,匯總了近幾年積累的數百家企業對嵌入式研發相關崗位的真實需求,調研了數十所開設“嵌入式工程技術”專業的高等院校的課程設置隋況、學生特點和教學用書現狀。通過細致的整理和分析,對專業技能和基本知識進行合理劃分,我們編寫了這套高等院校嵌入式人才培養規劃教材,包括以下5本:
《ARM嵌入式體系結構與接口技術》
《uc/os II嵌入式操作系統》
《嵌入式Linux操作系統》
《嵌入式Linux c語言開發》
《嵌入式應用程序設計》
本套教材按照專業整體教學要求組織編寫,各自對應的主干課程之間既相對獨立又有機銜接,整套教材具有系統性。《ARM嵌入式體系結構與接口技術》側重介紹接口技術;在操作系統教材方面,考慮到各院校不同的教學側重點,編寫了uc/0S II和Linux兩個版本;考慮到本專業對學生c語言能力要求較高,編寫了《嵌入式Linux c語言開發》這本少課時的教材,可供“c語言基礎”課程的后續提高課程使用;《嵌入式應用程序設計》介紹了貫穿前面所學知識的實訓內容,供“Linux應用開發”課程使用。
本書是其中之一。ARM作為一種32位的高性能、低成本的嵌入式RISC微處理器,已得到最廣泛的應用。目前,ARM9處理器已經占據了大部分嵌入式處理器的中高端產品市場。本書以$3C2410X處理器為平臺,介紹了嵌入式系統開發的各個主要環節。本書側重實踐,輔以代碼加以講解,從分析的角度來學習嵌入式開發的各種技術。本書使用的工具是Keil公司的MDK(Micr-ocona·011er:Development Kit)。MDK是ARM公司最新推出的專業嵌入式開發工具RealView的工具集。MI)K是為滿足基于MCu進行嵌入式軟件開發的需求而推出的,它包含強大的設備調試和仿真支持、眾多的案例模板和固件實例及存儲優化的RT0s庫。
第1章 嵌入式系統基礎知識
1.1 嵌入式系統概述
1.1.1 嵌入式系統簡介
1.1.2 嵌入式系統的特點
1.1.3 嵌入式系統的發展
1.2 嵌入式系統的組成
1.2.1 嵌入式系統硬件組成
1.2.2 嵌入式系統軟件組成
1.3 嵌入式操作系統舉例
1.3.1 商業版嵌入式操作系統
1.3.2 開源版嵌入式操作系統
1.4 嵌入式系統開發概述
小結
思考與練習
第2章 ARM技術概述
2.1 ARM體系結構的技術特征及發展
2.1.1 ARM公司簡介
2.1.2 ARM技術特征
2.1.3 ARM體系結構的發展
2.2 ARM微處理器簡介
2.2.1 ARM7處理器系列
2.2.2 ARM9處理器系列
2.2.3 ARM9E處理器系列
2.2.4 ARM11處理器系列
2.2.5 SecurCore處理器系列
2.2.6 StrongARM和Xscale 處理器系列
2.2.7 MPCore 處理器系列
2.2.8 Cortex處理器系列
2.3 ARM微處理器結構
2.4 ARM微處理器的應用選型
2.4.1 ARM芯片選擇的一般原則
2.4.2 選擇一款適合教學的ARM芯片
2.5 ARM920T內部功能及特點
2.6 數據類型
2.6.1 ARM的基本數據類型
2.6.2 浮點數據類型
2.6.3 存儲器大/小端
2.7 ARM920T內核工作模式
2.8 ARM920T存儲系統
2.8.1 協處理器(CP15)
2.8.2 存儲管理單元(MMU)
2.8.3 高速緩沖存儲器(Cache)
2.9 流水線
2.9.1 流水線的概念與原理
2.9.2 流水線的分類
2.9.3 影響流水線性能的因素
2.10 寄存器組織
2.11 程序狀態寄存器
2.12 SAMSUNG S3C2410X處理器介紹
小結
思考與練習
第3章 ARM的指令系統
3.1 ARM指令的尋址方式
3.1.1 數據處理指令尋址方式
3.1.2 內存訪問指令尋址方式
3.2 ARM指令集
3.2.1 數據操作指令
3.2.2 乘法指令
3.2.3 Load/Store指令
3.2.4 跳轉指令
3.2.5 狀態操作指令
3.2.6 協處理器指令
3.2.7 異常產生指令
小結
思考與練習
第4章 ARM匯編語言程序設計
4.1 ARM匯編器支持的偽操作
4.1.1 偽操作概述
4.1.2 符號定義偽操作
4.1.3 數據定義(data definition)偽操作
4.1.4 匯編控制偽操作
4.1.5 雜項偽操作
4.2 ARM匯編器支持的偽指令
4.2.1 ADR偽指令
4.2.2 ADRL偽指令
4.2.3 LDR偽指令
4.3 ARM匯編語言的語句格式
4.3.1 ARM匯編語言中的符號
4.3.2 ARM匯編語言中的表達式和運算符
4.3.3 ARM匯編語言內置的變量
4.4 ARM匯編語言的程序結構
4.4.1 匯編語言的程序格式
4.4.2 匯編語言子程序調用
4.4.3 過程調用標準AAPCS
4.4.4 scatter文件的使用
4.4.5 匯編語言程序設計舉例
4.5 匯編語言與C語言的混合編程
4.5.1 內聯匯編
4.5.2 嵌入型匯編
4.5.3 匯編代碼訪問C全局變量
4.5.4 混合編程調用舉例
小結
思考與練習
第5章 ARM RealView MDK集成開發環境
5.1 RealView MDK環境介紹
5.2 ULINK2仿真器簡介
5.3 RealView MDK的使用
5.3.1 選擇工具集
5.3.2 創建工程并選擇處理器
5.3.3 建立一個新的源文件
5.3.4 工程中文件的添加
5.3.5 工程基本配置
5.3.6 工程的編譯鏈接
5.3.7 工程的調試
5.3.8 映像文件下載
小結
思考與練習
第6章 GPIO編程
第7章 ARM異常中斷處理及編程
第8章 串行通信接口
第9章 存儲器接口
第10章 定時器
第11章 A/D轉換器
第12章 LCD接口設計
第13章 溫度監測儀開發實例
參考文獻
(6)弱交互性。
嵌入式系統不僅功能強大,而且要求使用靈活方便,一般不需要鍵盤、鼠標等。人機交互以簡單方便為主。
(7)嵌入式系統軟件開發通常需要專門的開發工具和開發環境。
(8)要求開發、設計人員有較高的技能。
嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體應用相結合的產物。這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統,從事嵌入式系統開發的人才也必須是復合型人才。 1.1.3嵌入式系統的發展 1.嵌入式系統的發展階段 在過去的30年中,嵌入式系統主要經歷了4個發展階段。 第1階段是以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統。這類系統大部分應用于一些專業性強的工業控制系統中,一般沒有操作系統的支持,軟件通過匯編語言編寫。這一階段系統的主要特點是系統結構和功能相對單一,處理效率較低,存儲容量較小,幾乎沒有用戶接口。由于這種嵌入式系統使用簡單、價格低,因此以前在國內工業領域應用較為普遍,但是目前已經遠不能滿足高效的、需要大容量存儲的現代工業控制和新興信息家電等領域的需求。
第2階段是以嵌入式CPLJ為基礎、以簡單操作系統為核心的嵌人式系統。其主要特點是CPU種類繁多,通用性比較弱;系統開銷小,效率高;操作系統達到一定的兼容性和擴展性;應用軟件較專業化,用戶界面不夠友好。
第3階段是以嵌入式操作系統為標志的嵌入式系統。其主要特點是嵌入式操作系統能運行于各種不同類型的微處理器上,兼容性好;操作系統內核小、效率高,并且具有高度的模塊化和擴展性;具備文件和目錄管理、支持多任務、支持網絡應用、具備圖形窗口和用戶界面;具有大量的應用程序接口API,開發應用程序較簡單;嵌入式應用軟件豐富。
第4階段是以Intemet為標志的嵌入式系統。這是一個正在迅速發展的階段。目前大多數嵌入式系統還孤立于Intemet之外,但隨著Internet的發展以及Intemet技術與信息家電、工業控制技術結合日益密切,嵌入式設備與Internet的結合將代表嵌入式系統的未來。 2.嵌入式系統的發展趨勢 (1)小型化、智能化、網絡化、可視化。 隨著技術水平的提高和人們生活的需要,嵌入式設備(尤其是消費類產品)正朝著小型化便攜式和智能化的方向發展。如果你攜帶筆記本電腦外出辦事,你肯定希望它輕薄小巧,甚至你可能希望有一種更便攜的設備來替代它,目前的上網本、MID(移動互聯網設備)、便攜投影儀等都是因類似的需求而出現的。對嵌入式而言,可以說是已經進人了嵌入式互聯網時代(有線網、無線網、廣域網、局域網的組合),而嵌入式設備和互聯網的緊密結合,更為日常生活帶來了極大的方便和無限的想象空間。嵌入式設備功能越來越強大,未來冰箱、洗衣機等家用電器都將實現網上控制;異地通信、協同工作、無人操控場所、安全監控場所等的可視化也已經成為了現實,隨著網絡運載能力的提升,可視化將得到進一步完善。人工智能、模式識別技術也將在嵌入式系統中得到應用,這會使得嵌入式系統更具人性化、智能化。