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第1章 嵌入式计算机系统设计概述1

1.1概述1

1.1.1嵌入式计算机系统的定义1

1.1.2嵌入式计算机系统的构成1

1.2嵌入式计算机系统的设计要求和设计步骤5

1.2.1系统设计的基本要求5

1.2.2系统设计的步骤7

1.2.3嵌入式系统的硬软件协同设计13

1.2.4系统设计中应注意的问题14

习题15

第2章 MCS-51单片机的基本结构16

2.1 MCS-51单片机的构成16

2.1.1 MCS-51单片机家族16

2.1.2 MCS-51单片机的内部结构17

2.1.3 MCS-51单片机外部引线18

2.2 MCS-51单片机的内部结构19

2.2.1 MCS-51的CPU19

2.2.2 MCS-51单片机的存储器组织21

2.2.3 MCS-51的输入输出接口24

2.3 MCS-51单片机的时序26

2.3.1 MCS-51的三种周期26

2.3.2指令执行时序27

2.4 MCS-51单片机的相关问题29

2.4.1复位29

2.4.2时钟电路30

2.4.3编程和校验30

2.5 MCS-51指令系统及汇编语言程序设计31

2.5.1 MCS-51的指令编码31

2.5.2指令系统中用到的符号32

2.5.3指令寻址方式32

2.5.4 MCS-51的指令系统35

2.5.5汇编语言程序设计50

2.5.6汇编语言程序的开发过程63

2.6 MCS-51的总线扩展65

2.6.1 MCS-51单片机构成的最小系统65

2.6.2 MCS-51的总线扩展66

2.7 MCS-51的外部存储器68

2.7.1存储器的分类68

2.7.2存储器的主要性能指标70

2.7.3 RAM的连接使用70

2.7.4只读存储器78

2.8输入输出技术83

2.8.1外设接口的编址方式83

2.8.2外设接口的基本模型84

2.8.3程序控制输入输出84

2.8.4查询方式86

2.8.5中断方式88

2.8.6中断控制器8259.97

2.9 MCS-51定时器／计数器110

2.9.1工作方式110

2.9.2定时器／计数器的控制寄存器112

2.9.3定时器／计数器的应用113

2.10 MCS-51的串行接口115

2.10.1概述115

2.10.2 MCS-51单片机串行口的控制寄存器116

2.10.3串行口的工作方式118

2.10.4串行口的应用119

习题122

第3章 嵌入式系统总线及接口技术126

3.1总线概述126

3.1.1总线概述126

3.1.2内总线126

3.1.3外总线128

3.2总线驱动与控制129

3.2.1总线竞争与负载计算129

3.2.2总线驱动与控制的实现131

3.3 MCS-51的总线扩展135

3.3.1概述135

3.3.2扩展总线的形成136

3.4扩展总线上的典型外设接口137

3.4.1可编程并行接口8255.138

3.4.2键盘接口147

3.4.3打印机接口153

3.4.4显示器接口156

3.4.5光电隔离输入输出接口160

3.4.6数／模（D／A）变换器接口164

3.4.7模／数变换器接口171

3.4.8电机接口181

习题190

第4章 嵌入式计算机系统软件193

4.1嵌入式系统软件概述193

4.1.1最小系统193

4.1.2驻留监控程序194

4.2嵌入式系统实时操作系统内核开发195

4.2.1嵌入式操作系统的特点195

4.2.2实时内核所涉及的概念196

4.2.3实时内核的开发200

4.2.4嵌入式操作系统的移植210

4.3用户程序的开发212

4.3.1用户程序的基本要求212

4.3.2用户程序的开发过程214

4.3.3高级语言与汇编语言混合编程220

习题228

第5章 嵌入式系统的可靠性设计230

5.1概述230

5.1.1可靠性的基本指标230

5.1.2故障因素233

5.2故障检测技术234

5.2.1嵌入式系统的脱机自检234

5.2.2嵌入式系统的在线故障检测242

5.3硬件可靠性设计259

5.3.1硬件故障259

5.3.2影响硬件可靠性的因素260

5.3.3硬件可靠性措施265

5.4软件可靠性设计272

5.4.1软件故障的特点272

5.4.2软件可靠性指标272

5.4.3软件错误的来源273

5.4.4软件可靠性模型275

5.4.5提高软件可靠性的方法276

5.5系统的抗干扰设计280

5.5.1抗干扰的三要素280

5.5.2干扰的来源及耦合方式281

5.5.3系统的抗干扰措施282

5.6总线的有关问题294

5.6.1总线上的交叉串扰294

5.6.2总线的延时295

5.6.3总线上的反射与终端网络296

5.7可靠性的总体设计298

5.7.1设计过程298

5.7.2可靠性的分配方法300

习题303

第6章 基于SOC的嵌入式系统305

6.1概述305

6.1.1 PXA27X一般介绍305

6.1.2 Intel XScale结构307

6.2 ARM处理器308

6.2.1 ARM处理器系列308

6.2.2 ARM处理器工作模式及寄存器309

6.2.3 ARM指令系统314

6.2.4 ARM的异常中断处理323

6.3 Intel PXA27X介绍328

6.3.1 PXA27X的结构328

6.3.2 PXA27X的内部存储器329

6.3.3 PXA27X的外部存储器控制器331

6.3.4 PXA27X的中断控制器339

6.3.5 PXA27X的键盘接口351

6.3.6 PXA27X的通用输入输出接口GPIO359

6.4 PXA27X的开发与应用367

6.4.1 PXA27X开发平台367

6.4.2 PXA27X的应用369

习题371

第7章 基于专用芯片的嵌入式系统373

7.1概述373

7.1.1数字系统设计的发展373

7.1.2 IP核374

7.1.3数字系统的设计方法375

7.2设计语言与工具376

7.2.1 EDA工具软件分类376

7.2.2硬件描述语言HDL377

7.2.3 System C387

7.2.4 Quartus Ⅱ388

7.3基于V HDL的CPU设计390

7.3.1单元电路的设计390

7.3.2 CPU设计概要402

7.4 SOC设计423

7.4.1概述423

7.4.2 SOC片内总线427

7.4.3 IP核设计与复用435

7.4.4 SOC设计举例441

7.5基于可配置处理器的SOC设计444

7.5.1问题的由来444

7.5.2 Tensilica Xtensa可配置处理器445

习题452

参考文献453