本書系統全面地介紹了嵌入式系統中廣泛使用的ARM處理器及新的ARMCortexA系列處理器，主要內容包括ARM處理器的體系結構、指令系統；基于ARMCortex-A9內核的Exynos4412處理器，以及基于Exynos4412處理器的FS4412實驗教學系統；Linux程序設計，基于FS4412實驗教學平臺的嵌入式Linux應用程序和驅動程序的設計；ARMCortexA處理器的應用實例。
本書以嵌入式系統的開發為主線. 全面、系統地講述了嵌入式系統開發的基本知識、基本流程和基本方法. 并以三星公司的基于ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ａ９ 內核的Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 處理器和華清遠見公司的ＦＳ４４１２ 實驗教學系統為硬件平臺. 介紹了嵌入式系統的軟硬件開發過程.本書力求實用. 側重于嵌入式系統的開發過程. 力爭能夠指導學生進行一個完整的嵌入式系統開發.本書共分９ 章. 各章的具體內容如下:第１ 章介紹了ＡＲＭ 公司及其處理器的發展歷史、現狀和未來發展趨勢. ＡＲＭ 公司的主流處理器架構及Ｃｏｒｔｅｘ 系列處理器. 最后給出了ＡＲＭ 處理器選型中需要考慮的基本因素.第２ 章介紹了ＡＲＭ 處理器體系結構的發展和特征、處理器的工作狀態、寄存器組織、異常處理和ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ａ９ 內核架構等內容.第３ 章介紹了ＡＲＭ 處理器的尋址方式. ＡＲＭ 指令系統的基本格式、各種指令.ＡＲＭｖ４Ｔ 版本以后新增的指令以及指令的應用場合及方法.第４ 章介紹了基于ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ａ９ 內核的Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 處理器內核單元. Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 處理器片內外設的一些特性以及功能模塊.第５ 章介紹了ＦＳ４４１２ 實驗教學系統的硬件資源. 以及各功能模塊單元中所用的芯片及其特征. 并詳細介紹了實驗教學系統的硬件設計. 包括存儲系統、電源和時鐘系統、ＬＣＤ及觸摸屏人機接口系統等. 以及多種通信接口的應用電路.第６ 章介紹了Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 處理器最基本的部件編程. 包括處理器的ＧＰＩＯ、中斷控制器、異步通信、定時器、ＭＭＵ 的編程方法和實例.第７ 章介紹了Ｌｉｎｕｘ 開發中常用的應用程序和驅動程序設計技巧. 包括文件操作、線程創建及同步以及進程通信等. 并介紹了Ｌｉｎｕｘ 驅動程序設計的框架和流程. 給出了具體實例.第８ 章介紹了嵌入式Ｌｉｎｕｘ 目標平臺運行環境的建立. 包括交叉編譯工具的安裝、引導程序ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ、內核和根文件系統的編譯. 并通過具體的驅動程序案例. 介紹了微處理器硬件部件驅動程序的基本設計思想.第９ 章以ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ａ９ 及更高版本的ＡＲＭ 處理器為基礎. 介紹了幾種系統應用案例. 包括華為榮耀暢玩５ｘ 手機、網絡機頂盒等.附錄介紹了ＡＲＭ 處理器的ＣＰ１５ 協處理器使用的指令和寄存器.本書的編寫是在多輪教學實踐的基礎上完成的. 本書內容充實. 重點突出. 闡述循序漸進. 由淺入深. 各章均安排了豐富的思考題. 便于學生自學和自測.本書的編寫得到了東北大學研究生院的“東北大學研究生教育科研計劃教學立項” 和東北大學計算機科學與工程學院本科教學改革研究項目的支持.本書采用了華清遠見公司的ＦＳ４４１２ 實驗教學系統. 該公司為作者提供了大量的技術資料和技術支持. 本書在編寫過程中. 還參考了參考文獻所列論著的有關內容及網上相關資Ⅳ料. 在此向相關公司和論著作者一并表示衷心的感謝.本書的主編為張石. 副主編為佘黎煌、鮑喜榮、張新宇. 姚定界、閆鑫、李玉珍、楊朝暉參加了本書有關資料的收集整理工作.由于編者水平有限. 加上時間倉促. 書中難免有一些錯誤和不足之處. 懇請各位專家和讀者批評指正.編 者
前 言
第１ 章 ＡＲＭ 嵌入式技術概論 １
１. １ ＡＲＭ 處理器的歷史及發展 １
１. ２ ＡＲＭ 處理器簡介 ２
１. ２. １ ＡＲＭ 處理器特征 ２
１. ２. ２ ＡＲＭ 處理器架構 ２
１. ２. ３ Ｃｏｒｔｅｘ 處理器架構 ３
１. ３ ＡＲＭ 處理器系列 ３
１. ３. １ Ｃｌａｓｓｉｃ ＡＲＭ 處理器 ３
１. ３. ２ Ｃｏｒｔｅｘ Ａ 系列處理器 ４
１. ３. ３ Ｃｏｒｔｅｘ Ｍ 系列處理器 ７
１. ３. ４ Ｃｏｒｔｅｘ Ｒ 系列處理器 ８
１. ３. ５ ＳｅｃｕｒＣｏｒｅ 系列處理器 ９
１. ４ ＡＲＭ 處理器的芯片選型 １０
本章小結 １１
思考題 １１
第２ 章 ＡＲＭ 處理器體系結構 １２
２. １ 數據類型 １２
２. ２ 處理器工作模式 １２
２. ３ ＡＲＭ 處理器的存儲系統 １３
２. ３. １ 存儲空間 １３
２. ３. ２ 存儲格式 １３
２. ３. ３ 存儲管理單元 １４
２. ３. ４ 高速緩沖存儲器 １４
２. ３. ５ 協處理器 １５
２. ４ 寄存器組織 １５
２. ４. １ ＡＲＭ 處理器模式下的寄存器分布 １５
２. ４. ２ 通用寄存器 １７
２. ４. ３ 程序狀態寄存器 １８
２. ５ 異常處理 ２１
２. ５. １ ＡＲＭ 處理器異常類型 ２１
２. ５. ２ ＡＲＭ 異常處理 ２２
２. ５. ３ 異常優先級 ２７
２. ６ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ａ９ 內核架構 ２８
２. ６. １ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ａ９ 架構簡介 ２８
２. ６. ２ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ａ９ 單核技術 ２８
２. ６. ３ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ａ９ 多核技術 ２８
本章小結 ３１
Ⅵ
思考題 ３１
第３ 章 ＡＲＭ 處理器指令系統 ３２
３. １ ＡＲＭ 指令集概述 ３２
３. ２ ＡＲＭ 指令的基本格式 ３３
３. ２. １ ＡＲＭ 指令集編碼 ３３
３. ２. ２ ＡＲＭ 指令基本語法格式 ３３
３. ３ ＡＲＭ 指令的尋址方式 ３５
３. ４ ＡＲＭ 存儲器訪問指令 ３９
３. ５ ＡＲＭ 數據處理指令 ４２
３. ６ ＡＲＭ 分支指令 ４９
３. ７ 協處理器指令 ５０
３. ８ 雜項指令 ５２
３. ９ 其他指令介紹 ５４
本章小結 ５６
思考題 ５６
第４ 章 Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 處理器簡介 ５７
４. １ 處理器功能介紹 ５７
４. ２ 處理器引腳介紹 ５９
４. ３ 內核單元 ６４
４. ４ 存儲器系統 ６５
４. ５ 多媒體處理單元 ６５
４. ６ 外部連接及通信接口 ６６
４. ７ 系統外設單元 ６６
４. ８ ＧＰＩＯ 單元 ６６
４. ９ 通用中斷控制器 ６７
４. １０ ＳＰＩ 接口功能單元 ６８
４. １１ Ｉ２Ｃ 接口功能單元 ６９
４. １２ ＵＡＲＴ 接口功能單元 ７０
４. １３ ＡＤＣ 功能單元 ７０
本章小結 ７１
思考題 ７１
第５ 章 Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 實驗教學系統設計 ７２
５. １ 實驗教學系統概述 ７２
５. ２ Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 存儲模塊 ７５
５. ３ Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 電源管理系統 ７５
５. ４ ＬＥＤ/ ＫＥＹ 模塊 ７６
５. ５ ＵＡＲＴ 模塊 ７７
５. ６ 紅外信號接收器 ７８
５. ７ ＣＡＮ/ ＲＳ ４８５ 通信接口模塊 ７９
５. ８ ３ ＡＸＩＳ 傳感器模塊 ８０
５. ９ 溫度傳感器模塊 ８０
５. １０ 音頻模塊 ８１
５. １１ ＡＤＣ 模塊 ８２
５. １２ ＬＣＤ 模塊 ８２
Ⅶ
５. １３ 攝像頭接口模塊 ８４
５. １４ ＴＦ 卡/ ＳＤ 卡存儲模塊 ８５
５. １５ ＵＳＢ 模塊 ８５
本章小結 ８６
思考題 ８６
第６ 章 Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 部件編程實例 ８７
６. １ ＧＰＩＯ 編程 ８７
６. １. １ ＧＰＩＯ 功能描述 ８７
６. １. ２ Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 的ＧＰＩＯ 常用寄存器分類 ８７
６. １. ３ Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 的ＧＰＩＯ 常用寄存器詳解 ８８
６. １. ４ ＧＰＩＯ 編程實例 ９０
６. ２ 中斷控制器編程 ９４
６. ２. １ ＡＲＭ 處理器的中斷響應流程 ９４
６. ２. ２ Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 中斷概述 ９５
６. ２. ３ 中斷相關控制寄存器 ９５
６. ２. ４ ＡＲＭ 中斷編程實例 １０１
６. ３ 異步串行編程 １０５
６. ３. １ Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ 串口簡述 １０６
６. ３. ２ ＵＡＲＴ 通信寄存器詳解 １０６
６. ３. ３ ＵＡＲＴ 通信編程實例 １１０
６. ４ ＰＷＭ 定時器編程 １１３
６. ４. １ ＰＷＭ 定時器的寄存器 １１４
６. ４. ２ 定時器的ＰＷＭ 輸出工作流程 １１６
６. ４. ３ ＰＷＭ 的編程實例 １１６
６. ５ ＭＭＵ 編程 １１８
６. ５. １ ＭＭＵ 的作用 １１８
６. ５. ２ ＭＭＵ 的工作流程 １１９
６. ５. ３ ＭＭＵ 編程實例 １２０
本章小結 １２３
思考題 １２３
第７ 章 Ｌｉｎｕｘ 程序開發 １２４
７. １ 開發工具ＧＮＵ 概述 １２４
７. １. １ ＧＣＣ 編譯器 １２４
７. １. ２ ＧＮＵ Ｍａｋｅ １２６
７. １. ３ ｍａｋｅｆｉｌｅ 編程實例 １３０
７. ２ Ｌｉｎｕｘ 文件
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