嵌入式系统原理及接口技术 pdf下载

本书以S3C2440芯片为背景，介绍了ARM9的体系结构和汇编指令系统，并基于此介绍了嵌入式系统启动引导程序的编写方法。同时还介绍了一些基本的能及接口驱动程序的编写方法。该书所介绍的内容是从事嵌入式系统底层程序括：启动引导程序、操作系统移植、硬件接口驱动函数)开发的基础知识。

第pan style="font-family: 宋体;">章绪论

1.pan style="font-family: 宋体;">嵌入式系统的特征

1.2嵌入式系统的发展概况

1.2.pan style="font-family: 宋体;">嵌入式系统硬台的发展

1.2.2嵌入式系统软台的发展

1.2.3SOPC的概况

1.3嵌入式系统的应用…

1.3.pan style="font-family: 宋体;">嵌入式系统应用复杂度

1.3.2嵌入式系统应用领域

1.4嵌入式系统开发工具

1.4.1Keil集成开发环境·

1.4.2ADS1.2集成开发环境

1.4.3RVDS集成开发环境

1.4.4GNU开发工具

1.4.5PB集成开发环境

1.5本书内容简介・

1.5.pan style="font-family: 宋体;">第pan>章：绪论

1.5.2第2章：ARM9体系结构

1.5.3第3章：ARM9汇编语言

1.5.4第4章：存储系统机制及存储器接口

1.5.5第5章：中断机制

1.5.6第6章：GPIO端口

1.5.7第7章：定时部件

1.5.8第8章：通信网络接口

1.5.9第9章：人机接口技术

1.5.pan style="font-family: 宋体;">第10章：嵌入式系统设计方法

小结

习题

第2章 ARM9体系结构

2.1ARM微处理器系列介绍

2.1.1ARM微处理器核的命名规则

2.1.2ARM系列微处理器核介绍

2.1.3 Cortex系列微处理器核介绍

2.1.4 Xscale系列微处理器核介绍

2.2ARM9微处理器特征

2.2.1 ARM9的指令流水

2.2.2ARM9指令集特点

2.2.3ARM9的工作模式

2.3ARM9的存储组织结构

2.3.1ARM9中的地址特征

2.3.2I/O接口的访问方式

2.3.3内部寄存器

2.4ARM9的异常

2.4.pan style="font-family: 宋体;">异常类型及向量地址

2.4.2优先级

2.4.3

2.5 ARM9寻址方式

小结

习题

第3章 ARM9汇编语言

3.1ARM9指令集

3.1.pan style="font-family: 宋体;">寄存器装载及存储类指令

3.1.2影响状态标志位类指令

3.1.3比较类指令

3.1.4分支类指令

3.1.5软件中断指令

3.1.6协处理器指令

3.1.7汇编器伪指令

3.2 Thumb指令集

3.3汇编程序设计·

3.3.pan style="font-family: 宋体;">汇编编程规则

3.3.2汇编指令的特点

3.3.3.子程序调用

3.4汇编程序实例——系统引导程序

3.4.pan style="font-family: 宋体;">系统引导程能

3.4.2系统引导程序的代码

3.4.3几个流行的系统引导程序

小结

习题

第4章存储系统机制及存储器接口

4.pan style="font-family: 宋体;"线…

4.1.1 AMBA·

4.1.2S3C2440芯线

4.1.3其他板线标准概述

4.2存储系统及管理…

4.2.pan style="font-family: 宋体;">存储系统的组织结构

4.2.2高速缓存机制

4.2.3存储管理单元

4.3存储器接口设计方法

4.3.pan style="font-family: 宋体;">存储器芯片类别

4.3.2 SROM型存储器接口设计方法

4.3.3DRAM型存储器接口设计方法

4.3.4 NAND Flash型存储器接口设计方法

4.3.51/0端口的寻址

4.4S3C2440存储系统

4.4.1 ARM9核内部的缓存区

4.4.2 S3C2440存储空间…

4.4.3 NOR Flash存储器接口电路

4.4.4 SDRAM存储器接口电路

4.4.5 NAND Flash存储器接口电路

小结

习题

第5章 中断机制

5.pan style="font-family: 宋体;">中断方式原理

5.1.pan style="font-family: 宋体;">中断操作

5.1.2中断源及其识别方法

5.1.3中断优先级仲裁方式

5.2S3C2440中断系统

5.2.pan style="font-family: 宋体;">概述・

5.2.2中断优先级…

5.2.3中断控制寄存器

5.3中断编程示例

5.3.1IRQ异常处理过程

5.3.2Fpan style="font-family: 宋体;">异常处理过程

5.3.3中断编程模式

5.3.4中断编程示例

......

第pan style="font-family: 宋体;">章嵌入式系统设计方法

10.pan style="font-family: 宋体;">设计要求…

10.1.pan style="font-family: 宋体;">系统需求

10.1.2规格说明

10.2系统结构设计·

10.2.pan style="font-family: 宋体;">软件结构

10.2.2硬件组成

10.3构件设计与集成…

10.3.pan style="font-family: 宋体;">构件设计

10.3.2系统集成

小结…

习题

附录A习题答案

附录B嵌入式编程相关头文件

参考文献・

嵌入式系统是计台的一种体现形式，被广泛地应用于工业控制、信息家电、通信设备、仪器、军事装备等众多领域。虽然，传统的嵌入式系统起源于20世纪70年代初，至今已有很长时间了，以MCS5pan>单片机为代表的《单片机原理及应用》课程也早已在许多高校开设。但是，随着时代步、技术的发展，人们对嵌入式系能要求越来越复杂，传统的以MCS5pan>系列单片机为代表的嵌入式系统硬台，以及传统的嵌入式系统程序设计方法已不能满足快地设计复杂嵌入式系统的要求。因此，系统地开设嵌入式系统原理及设计方法的相关课程，培养计算机科学与技术、通信工程、电子工程等相关专业的本科生及研究生，使其能熟练掌握复杂嵌入式系统的设计方法，是十分必要的。基于32位嵌入式微处理器的系统，其硬件构件较复杂，用户应用软件的复杂度也成倍增长。因此，要完整地学系统的设计知识，需行多门课程的学习。嵌入式系统原理及接口技术教材中所涉及的知识点，是从事嵌入式系台构建工作所必须掌握的基本知识。

嵌入式系统涉及的知识点多，因此，对于初学者来说，如何结合自己的目标，找准学系统设计知识的切入点，是必要的。狭义地说，学系统设计知识可以从两个不同的层行切入：层面，针对于将来只是应用嵌入式系统硬件、软台行二次开发的学生而言，应侧重学个嵌入式系台上括硬台和软台行应用系统设计和开发的能力，即主要是学个嵌入式操作系统（如嵌入式Linux)环境下的应用程序的编写、调试，学习其API函数的使用，学习I/O接口部件的驱动程序编写等；第二层面，针对于将来从事嵌入式系台设计或者需要结合应用环境设计专用硬台的学生而言，需学系统体系结构及接口设计原理，即某个具有代表性的嵌入式微处理器（如ARM系列）内部寄存器结构、汇编指令系统、中断（异常）管理机制及常用的外围接口，同时要学习无操作系统下的编程技术一步还需要学习启动程序的编写和操作系统移植等方面的知识。

本书介绍嵌入式系统的硬台组成原理及其接口技术。书中没有局限于某个具体的嵌入式微处理器，而是用了大量的篇幅来介绍其原理。但在介绍原理的同时，又列举了许多基于S3C2440芯片的设计示例，从而使原理、概念具体化。

本书由符意德、徐江主编，王丽芳参加了第pan style="font-family: 宋体;">章的编写，年瑞参加了第5章的编写，葛二灵参加了第7章的编写，周昆参加了第8章的编写，钱俊参加了第9章的编写。在本书的编写过程中，参考了许多专家学者的成果，在此向他们表示感谢！

感谢南京理工大学计算机学院各和同事的支持。感谢清华大学出版社的支持。感谢家人的关心与支持。

嵌入式系统（Embed System）是后PC时代被广泛使用的计台，它广泛地出现在人们的日常生活、工作的环境之中，如日常生活中使用的智能手机、数码相机、汽车导航仪等；工作中使用的智能仪器仪表、一些设备中的控制器等。本意归纳了嵌入式系统的特征，并通过回顾嵌入式系统的发展过程、分析嵌入式系统的应用层面，结如何从事嵌入式系统的开发。

1.pan style="font-family: 宋体;">嵌入式系统的特征

什么是嵌入式系统呢？目前对嵌入式系统的定义主要有以下两种形式。

种定义是传统的定义形式，它把嵌入式系统定义为：嵌入在其他设备中，起智能控制作用的专用计算机系统。也可以说，它是任含一个可编程计算机的设备，但是这个设备不是作为通用计算机而设计的。一台通用个人计算机（即PC）不能被称为嵌入式系统，管有时会把它嵌入到某些设备中。而一台嵌入在数控机床里的控制器就可以算作嵌入式系统。

第二种定义是目前比较流行的定义形式，它把嵌入式系统定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，软件固化的专用计算机系统。例如，数码相机、GPS导航仪就体现了这种特点，因此，它们可被称为嵌入式系统；而笔记本电脑没有体现这种特点，因此，它不能被称为嵌入式系统。

无论采用哪种定义形式来描述嵌入式系统，可以确定的是，嵌入式系统本质上是计算机，它是计算机的一种体现形式，因为它的硬件结构也是由CPU、存储器、输入/输出部件组成，是由存储的指令来控制任务的完成，只不过它与应用目标紧密结合，硬件结构中的组成部件需要根据应用目标来定制，同时，软件结构中的能模块也需要定制。因此，可以把嵌入式系统的特征归纳如下。

（pan style="font-family: 宋体;">）嵌入式系统与应用目标结合紧密，硬件组件需要定制（或称硬件裁剪）。也就是说，设计者需要根据自己所设计的嵌入式能要求，自行设计硬件电路，除了设计通用的电路，如CPU与存储器的接口电路、时钟电路（或称晶振电路）、复位电路等之外，还需要设计一些专用部件的电路，如在设计开发GPS导航仪时，设计者就需要设计能够接收定位信号的GPS模块的接口电路。

（2）嵌入式系统的软件组件也需要定制（或称为软件裁剪）。也就是说，设计者需要根据应能要求，确定所设计的嵌入式系统是否需要操作系统作为软台，并设计专用的能模块。通常情况下，若应用软件可以设计成单任务的，并且无须图形化人机界面、以太网通信等能的嵌入式亲统，议计具丛用钛件时就尤须操作系统作为软台。但若嵌入式系统能要求复杂，如需要处理多媒体信息、需要以太网能等，那么，其应用软件的开发通常需要基于某个操作系台（如Linux）行，这样可以缩短嵌入式系统的开发周期。若需要操作系统作台，设计者还需要结合所设计的硬件结构，完成操作系统的移植和裁剪，使操作系统能在该硬件环境下有效地运行。

（3）嵌入式系统的所有软件组件均需要存储在非易失存储芯片中，把运行代码写入非易失存储芯片中的过程叫作“软件固化”，这样就保证了程序代码及常数在嵌入式系统关电以后也不会丢失，从而保证嵌入式系统再开机时能够正常运行。由于嵌入式系统中通常不用磁盘这种类型的存储媒介，而采用存储芯片作为系统的程序代码及数据的存储媒介，因此，嵌入式系统中软件固化是必需的。

（4）嵌人式系统相对于通用个人计算机来说，其硬件、软件资源受限。因为，嵌人式系统通常对某能性指标，如成本、体耗、实时性等，有比较严格的要求，甚至到了苛求的地步，因此，嵌入式系统的硬件、软件资源通常只要能满足应用需求即可，而没有更多的冗余。

正是由于嵌入式系统与通用个人计算机比较而言，有上述的几点特征，因此，嵌入式系统的设计、开发方法与通用个人计算机的应用系统开发方法相比较，也有以下几点不同。

（pan style="font-family: 宋体;">）需要软硬一体的设计理念。在嵌入式系统设计阶段，设计者需要根据能需求，结合成本、体耗能性需求，综合考虑哪能由硬件完成，哪能软件完成，并在开发实施阶段，能根据硬件结构的具体情况，设计适应于该硬件结构的软件。

（2）需要系统软件与应用软件融合设计。系统软件通常是指管理及控制系统

部分软件，而应用软件指的就是具体完成能的那部分软件。开发嵌入式系统时，设计者往往需要完成应用软件和系统软件两部分的开发工作。例如，若设计者开发的嵌入式系统无操作系台，那么，设计者除了要设计开发应用软件外，还需要设计监控管理硬件资源的软件，这两部分软件通常融合在一个循环结构中；若设计者开发的嵌入式系统需要操作系台，那么，设计者即使不去设计操作系统，也需要完成操作系统的移植和裁剪，并在完成应用软件的设计时，需要完成一些非标准的硬件接口驱动程序设计。

（3）需要建立交叉开发环境。嵌入式系统由于受到资源的限制，通常软件的开发环境与软件的运行环境是不同的。也就是说，嵌入式系统开发时，需要借助通用个人计算机（如PC，被称为宿主机）来完成嵌入式系统的软件编辑、编译、连接等工作，生成可执行文件；而运行时，必须把可执行文件下载到嵌入式系统（被称为目标机）上，在宿主机上是不能直接运行的。这种宿主机-目标机的开发架构被称为交又开发环境。

综上所述，嵌入式系统的开发与通用个人计算机的应用系统开发，其主要的差别体现在开发手段和需具备的技能上。嵌入式系统的设计者更需具备软硬一体的综合开发技能，而嵌入式系统原理及接口技术正是这种技能的基石。

1.2嵌人式系统的发展概况

人式系统是伴随着计算机理论及技术的发展而发展的，早在20世纪70年代初，随着微处理器的诞生，个人计算时代到来，便出现了嵌入式系统，只是那时的嵌入式系统，其应用领域主要局限在工业控制和一些智能仪器仪表中，计算机的体现形式主要是通用个人计算

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