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第1章 嵌入式系统概述1

1.1嵌入式系统的概念1

1.2嵌入式系统的发展2

1.2.1嵌入式系统的产生2

1.2.2嵌入式系统的发展历史3

1.2.3嵌入式系统的发展趋势4

1.3嵌入式系统的特点5

1.4嵌入式系统的组成6

1.4.1嵌入式系统的硬件6

1.4.2嵌入式系统的软件10

1.5嵌入式系统的分类11

1.6嵌入式系统的应用13

习题14

第2章 嵌入式系统设计的系统工程方法15

2.1嵌入式系统设计模型和设计步骤15

2.2系统需求分析17

2.2.1需求描述阶段17

2.2.2规格说明阶段18

2.3系统设计19

2.3.1体系结构设计19

2.3.2硬件平台的选择19

2.3.3软件平台的选择20

2.3.4硬件和软件的划分21

2.3.5嵌入式系统设计方法21

2.4系统集成与调试23

2.4.1系统集成23

2.4.2系统调试23

2.5系统测试25

2.5.1嵌入式系统的测试方法26

2.5.2嵌入式系统的测试工具27

2.5.3嵌入式系统的测试策略28

2.6系统维护28

习题29

第3章 嵌入式处理器30

3.1嵌入式系统的硬件组成30

3.1.1处理器30

3.1.2存储器32

3.1.3附属电路与I/O模块34

3.1.4调试接口35

3.2嵌入式处理器37

3.2.1嵌入式微处理器37

3.2.2嵌入式微控制器37

3.2.3数字信号处理器38

3.2.4如何选择嵌入式处理器40

3.2.5嵌入式处理器的发展41

3.3 SoC嵌入式处理器42

3.4典型的嵌入式处理器45

3.4.1 ARM系列45

3.4.2 PowerPC系列49

3.4.3 MC68HC12系列50

3.4.4 ColdFire系列50

3.4.5 x86系列52

3.4.6 Intel 8051系列微控制器53

3.4.7 Microchip系列微控制器56

3.4.8 TI公司TMS320系列DSP58

3.5 ARM体系结构59

3.5.1 ARM处理器的运行模式59

3.5.2 ARM微处理器的工作状态60

3.5.3 ARM支持的数据类型60

3.5.4 ARM微处理器的寄存器组织61

3.5.5 ARM微处理器的异常处理机制66

3.5.6 ARM处理器的应用选型67

习题68

第4章 嵌入式系统的I/O模块70

4.1 I/O接口的基本结构70

4.1.1 I/O接口电路的组成70

4.1.2 I/O接口电路的编址方式71

4.1.3 I/O接口电路的数据传送方式72

4.2定时器/计数器74

4.2.1内部结构75

4.2.2基本操作76

4.2.3应用实例79

4.3 LCD接口80

4.3.1内部结构80

4.3.2基本操作83

4.3.3应用实例84

4.4通信接口85

4.4.1 UART异步串行接口85

4.4.2串行外设接口95

4.4.3 USB接口100

4.4.4以太网接口106

4.4.5 I2C总线接口114

4.4.6 CAN总线接口117

4.5通用并行接口122

4.5.1 S3C44B0X I/O功能概述122

4.5.2应用实例123

4.5.3并行接口标准124

4.6中断接口125

4.6.1中断源125

4.6.2特殊功能寄存器126

4.6.3中断优先级判断127

4.6.4应用实例128

4.7 DMA控制器128

4.7.1简要说明129

4.7.2 BDMA的寄存器130

4.7.3 BDMA的结构130

4.7.4 BDMA自动重装模式131

4.8 A/D和D/A转换器131

4.8.1内部结构132

4.8.2基本操作132

4.8.3应用实例133

4.9其他接口134

习题135

第5章 嵌入式系统的软件136

5.1嵌入式系统软件的开发方式136

5.1.1嵌入式系统的软件136

5.1.2软硬件结合的方式136

5.2嵌入式系统软件的结构137

5.2.1软件的层次结构137

5.2.2嵌入式软件的分类138

5.3嵌入式Linux系统的软件139

5.3.1 Linux操作系统、中间件、应用层程序的关系139

5.3.2嵌入式Linux中的中间件140

习题144

第6章 嵌入式网络与协议栈145

6.1嵌入式网络145

6.2嵌入式系统的联网146

6.2.1网络连接方式146

6.2.2开放式系统互连模型147

6.2.3通信方式149

6.3基于网络的嵌入式系统设计150

6.3.1通信分析150

6.3.2系统性能分析151

6.3.3网络分配与调度152

6.4嵌入式Internet153

6.4.1嵌入式Internet概述153

6.4.2嵌入式Internet的应用153

6.4.3嵌入式Internet的原理154

6.4.4嵌入式TCP/IP155

6.5蓝牙技术156

6.5.1蓝牙技术及特点156

6.5.2蓝牙协议栈158

习题159

第7章 嵌入式操作系统160

7.1操作系统简介160

7.2嵌入式操作系统和实时系统160

7.2.1嵌入式系统的概念160

7.2.2实时操作系统的基本概念161

7.2.3嵌入式实时系统162

7.2.4嵌入式操作系统的功能163

7.3常用的嵌入式操作系统164

7.3.1嵌入式Linux164

7.3.2 VxWorks165

7.3.3 Windows CE166

7.3.4 Nucleus PLUS166

7.3.5 μC/OS-Ⅱ167

7.3.6 Symbian OS167

7.3.7 QNX167

7.4 μC/OS-Ⅱ操作系统介绍168

7.4.1 μC/OS-Ⅱ操作系统的组织结构168

7.4.2 μC/OS-Ⅱ内核170

7.4.3 μC/OS-Ⅱ任务管理172

7.4.4 μC/OS-Ⅱ时间管理176

7.4.5 μC/OS-Ⅱ内存管理178

7.4.6 μC/OS-Ⅱ任务之间的通信与同步179

习题185

第8章 嵌入式Linux的开发环境186

8.1嵌入式Linux开发环境综述186

8.2程序生成工具GCC工具链187

8.2.1 GNU工具187

8.2.2 GCC交叉编译工具集合的使用189

8.2.3 C语言库201

8.2.4 ELF文件格式203

8.3工程管理工具make和Makefile204

8.3.1 make工具和Makefile205

8.3.2 Makefile的实例206

8.3.3自动生成Makefile212

8.4 GDB调试工具214

8.4.1 GDB调试在嵌入式系统中的应用214

8.4.2远程GDB调试215

8.4.3 GDB的安装与使用216

8.4.4使用gdbstub实现调试用户程序218

8.4.5使用gdbserver调试220

8.5主机开发环境设置223

8.5.1串口终端工具224

8.5.2 TFTP227

8.5.3 NFS229

习题230

第9章 嵌入式Linux系统的组成和构建231

9.1嵌入式Linux系统的结构231

9.1.1嵌入式Linux系统的组成231

9.1.2嵌入式Linux构建的基本工作232

9.2嵌入式Linux的BootLoader233

9.2.1 BootLoader的开发要点233

9.2.2 BootLoader的结构235

9.2.3 U-Boot概述236

9.2.4 U-Boot的结构和使用237

9.2.5 U-Boot的生成和使用240

9.2.6 U-Boot的启动流程245

9.2.7 U-Boot的扩展246

9.3嵌入式Linux内核的构建251

9.4根文件系统262

9.4.1 Linux下的文件系统262

9.4.2嵌入式Linux的文件系统介绍264

9.4.3 Linux的根文件系统267

习题269

第10章 嵌入式Linux系统内核原理和移植271

10.1 Linux内核概述271

10.1.1 Linux内核的结构271

10.1.2 ARM处理器上运行的Linux系统272

10.2 Linux内核的移植工作273

10.2.1 ARM-Linux系统的移植273

10.2.2 ARM-Linux系统的初始化过程274

10.2.3压缩内核的入口274

10.2.4非压缩内核的入口278

10.3基于S3C2410的移植工作281

10.3.1移植的内容281

10.3.2处理器类型支持282

10.3.3中断系统的移植284

10.3.4定时器的移植285

10.3.5编译和配置选项286

习题287

第11章 嵌入式Linux系统的驱动程序288

11.1 Linux驱动程序的概念288

11.1.1 Linux驱动程序的种类288

11.1.2 Linux设备文件289

11.2 Linux内核编程290

11.2.1内存访问接口290

11.2.2内核模块编写的注意事项291

11.2.3内核模块的作用292

11.2.4内核模块的编写293

11.3 Linux驱动程序的编写基础294

11.3.1驱动程序的框架294

11.3.2驱动程序的基本操作299

11.3.3驱动程序中使用中断300

11.3.4竞态处理301

11.3.5阻塞操作302

11.3.6异步操作302

11.4嵌入式Linux中的几种驱动程序303

11.4.1内存设备驱动程序303

11.4.2 Misc驱动程序框架305

11.4.3帧缓冲驱动程序306

11.4.4 TTY驱动程序308

11.4.5回环块设备驱动程序309

11.4.6 MTD驱动程序310

11.4.7回环网络设备驱动312

习题313

第12章 嵌入式系统的实现和调试314

12.1嵌入式系统的实现314

12.2嵌入式系统的软件测试317

12.2.1测试的目的317

12.2.2何时开始测试318

12.2.3测试内容和测试方法319

12.2.4测试实例的选择319

12.2.5何时停止测试320

12.2.6测试和维护320

12.2.7评估测试的覆盖率321

12.2.8性能测试323

12.3嵌入式系统的调试324

12.3.1模拟调试324

12.3.2远程调试器与调试内核325

12.3.3 ROM仿真器326

12.3.4在线仿真器327

12.3.5 BDM329

12.3.6示波器、存储示波器和逻辑分析仪332

12.4嵌入式系统设计中的若干问题335

12.4.1功耗问题335

12.4.2电磁兼容性问题339

习题343