ARM嵌入式常用模塊與綜合系統(tǒng)設計實例精講（第2版）

第一篇 基礎知識篇
第1章 ARM處理器及系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2
1.1ARM處理器概述 2
1.1.1ARM公司簡介 2
1.1.2ARM特點 3
1.1.3ARM應用領域 3
1.2ARM處理器系列 5
1.3ARM內(nèi)核基本結(jié)構(gòu) 9
1.3.1ARM內(nèi)核 9
1.3.2ARM擴展功能塊 10
1.3.3ARM啟動方式 13
1.4ARM處理器運行模式 14
1.5ARM寄存器 14
1.5.1通用寄存器 14
1.5.2程序狀態(tài)寄存器 16
1.5.3ARM狀態(tài)下的寄存器 18
1.5.4Thumb狀態(tài)下的寄存器 19
1.6ARM存儲系統(tǒng) 20
1.6.1ARM存儲方法 20
1.6.2存儲空間管理單元（MMU） 21
1.7ARM流水線與時序 23
1.7.1ARM流水線 23
1.7.2ARM時序 23
1.8ARM中斷與異常 24
1.8.1ARM異常類型 25
1.8.2異常的響應及返回 25
1.8.3異常的描述 26
1.8.4異常的處理 28

第2章 ARM編程基礎 29
2.1ARM指令系統(tǒng) 29
2.1.1ARM指令介紹 29
2.1.2ARM指令尋址方式 31
2.1.3ARM指令集 34
2.2ARM匯編語言設計 46
2.2.1ARM匯編器所支持的偽指令 46
2.2.2匯編語言的語句格式 53
2.2.3匯編語言的程序結(jié)構(gòu) 57
2.3ARMC語言設計 58
2.3.1優(yōu)化C語言編程 58
2.3.2C語言與匯編混合編程 64
2.3.3ARMC/C++編譯器 69

第3章 ARM開發(fā)環(huán)境與調(diào)試系統(tǒng) 76
3.1ADS開發(fā)環(huán)境 76
3.1.1CodeWarrior的使用 76
3.1.2AXD的使用 83
3.2SDT開發(fā)環(huán)境 86
3.2.1SDT開發(fā)環(huán)境及特點 86
3.2.2SDT調(diào)試環(huán)境 86
3.2.3利用SDT軟件編程實例 87
3.3ARM體系中調(diào)試系統(tǒng)概述 90
3.4用仿真器調(diào)試系統(tǒng) 92
3.4.1初始化存儲器 92
3.4.2在線仿真 92
3.4.3常見問題 94
3.5基于Angel的調(diào)試系統(tǒng) 95
3.5.1基于Angel的調(diào)試系統(tǒng)概述 95
3.5.2使用Angel開發(fā)應用程序 98
3.5.3Angel執(zhí)行的操作 103
3.5.4將Angel移植到特定的
3.5.4目標系統(tǒng) 105
3.6基于JTAG的調(diào)試系統(tǒng) 122
3.6.1調(diào)試接口JTAG介紹 122
3.6.2基于JTAG的調(diào)試系統(tǒng)的
3.6.2特點 125
3.6.3基于JTAG的調(diào)試系統(tǒng)
3.6.3結(jié)構(gòu) 126
3.6.4目標系統(tǒng)中的調(diào)試功能擴展
3.6.2部件 127
3.6.5基于JTAG的調(diào)試過程 128

第二篇 常用模塊設計實例篇
第4章 ARM嵌入式開發(fā)平臺的
第4章 構(gòu)建 130
4.1實例說明 130
4.2ARM系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 130
4.2.1硬件體系結(jié)構(gòu) 131
4.2.2軟件體系結(jié)構(gòu) 133
4.3硬件平臺實現(xiàn)方法 134
4.3.1硬件電路板設計 134
4.3.2ARM硬件設計原則 136
4.4軟件開發(fā)方法 137
4.4.1軟件開發(fā)流程 137
4.4.2軟件開發(fā)環(huán)境構(gòu)建 138
4.5實例總結(jié) 139

第5章 DMA模塊應用設計 140
5.1實例內(nèi)容和目標 140
5.2DMA數(shù)據(jù)傳輸原理 140
5.2.1DMA操作原理 141
5.2.2外部DMA請求/應答協(xié)議 142
5.2.3DMA傳送方式 143
5.2.4DMA的寄存器介紹 144
5.3軟件設計 145
5.4實例總結(jié) 148

第6章 RTC模塊應用設計 149
6.1實例內(nèi)容和目標 149
6.2RTC工作原理 149
6.2.1RTC的特性 149
6.2.2RTC相關寄存器 150
6.3硬件設計 153
6.4軟件設計 153
6.4.1RTC初始化 154
6.4.2RTC顯示控制程序 154
6.5實例總結(jié) 156

第7章 PWM模塊應用設計 157
7.1實例內(nèi)容和目標 157
7.2PWM工作原理 158
7.2.1PWM的特性 158
7.2.2PWM的工作原理 158
7.2.3PWM的定時操作 159
7.2.4PWM的特殊寄存器 160
7.3實例軟件設計 163
7.3.1PWM啟動 163
7.3.2調(diào)制PWM 164
7.3.3程序代碼 164
7.4實例總結(jié) 165

第8章 看門狗定時器模塊設計 166
8.1實例說明 166
8.2看門狗工作原理 166
8.2.1看門狗定時器操作 166
8.2.2看門狗定時器特殊功能
8.2.2寄存器 167
8.3實例軟件設計 168
8.4實例總結(jié) 169

第9章 中斷處理模塊設計 170
9.1實例說明 170
9.2中斷處理與寄存器設置 171
9.2.1ARM中斷處理類型 171
9.2.2ARM中斷及相關寄存器 172
9.3中斷硬件模塊圖 173
9.4軟件程序設計 174
9.4.1中斷處理流程 174
9.4.2中斷程序設計 174
9.4.3中斷處理程序優(yōu)化 175
9.5實例總結(jié) 176

第10章 復位模塊設計 177
10.1實例說明 177
10.2ARM復位原理 177
10.2.1ARM復位源類型 177
10.2.2復位工作原理 178
10.3硬件電路設計 179
10.3.1復位電路原理圖 179
10.3.2復位電路的調(diào)試 180
10.4看門狗軟件復位 181
10.5實例總結(jié) 183

第11章 A/D變換模塊設計 184
11.1實例說明 184
11.2A/D變換原理 185
11.2.1A/D變換類型 185
11.2.2A/D轉(zhuǎn)換過程 187
11.3硬件電路設計 188
11.3.1A/D模塊 188
11.3.2D/A模塊 189
11.4A/D采樣軟件設計 190
11.5實例總結(jié) 192

第12章 電源模塊設計 193
12.1實例說明 193
12.2電源工作原理 193
12.2.1系統(tǒng)工作狀態(tài) 193
12.2.2外設耗電考慮 194
12.3電源線與地線設計 196
12.4硬件電路設計 198
12.4.1直流電壓產(chǎn)生方法 198
12.4.2電源模塊電路原理圖 198
12.5電源的軟件管理 200
12.6實例總結(jié) 201

第13章 SDRAM模塊設計 202
13.1實例說明 202
13.2SDRAM特點 202
13.2.1SDRAM狀態(tài) 202
13.2.2SDRAM控制 203
13.2.3SDRAM時序特點 204
13.2.4地址空間分配 205
13.3硬件電路設計 206
13.3.1SDRAM芯片 206
13.3.2SDRAM模塊原理圖 207
13.4軟件設計 208
13.4.1SDRAM讀寫 208
13.4.2SDRAM軟件測試 209
13.5實例總結(jié) 216

第14章 Nand-Flash/Nor-Flash
第14章 存儲模塊設計 217
14.1實例說明 217
14.2Flash原理 218
14.2.1Nand-Flash與Nor-Flash
14.3.3區(qū)別 218
14.2.2Flash驅(qū)動 220
14.3硬件電路設計 220
14.3.1Nor-Flash的設計 220
14.3.2Nand-Flash的設計.. 222
14.3.3Nor-Flash/Nand-Flash
14.3.3跳線選擇 223
14.4軟件設計 224
14.4.1Flash數(shù)據(jù)存儲操作流程 224
14.4.2程序代碼說明 224
14.5實例總結(jié) 228

第15章 通用I/O模塊設計 229
15.1實例說明 229
15.2GPIO原理 229
15.2.1GPIO設備驅(qū)動原理 229
15.2.2如何驅(qū)動GPIO及對應
14.3.3設備 231
15.3GPIO應用舉例 231
15.4GPIO設備程序開發(fā) 232
15.4.1開發(fā)步驟 232
15.4.2GPIO端口編程 233
15.5實例總結(jié) 234

第16章 鍵盤模塊設計 235
16.1實例說明 235
16.2鍵盤工作原理 235
16.2.1常用鍵盤接口 235
16.2.2行列式鍵盤工作原理 236
16.2.3鍵盤掃描流程 237
16.3硬件電路設計 237
16.3.1ARM鍵盤接口 237
16.3.2鍵盤電路原理圖 237
16.4軟件設計 238
16.4.1鍵盤掃描程序 238
16.4.2鍵盤測試程序 242
16.4.3鍵盤驅(qū)動 243
16.5實例總結(jié) 244

第17章 LCD模塊設計 245
17.1實例說明 245
17.2LCD工作原理 246
17.2.1LCD顯示模式 246
17.2.2LCD顯示地址 247
17.2.3LCD讀寫時序 247
17.3硬件電路設計 249
17.3.1LCD顯示電路 249
17.3.2電路原理圖 250
17.4軟件設計 251
17.4.1LCD顯示定位.結(jié)構(gòu)與
14.3.3驅(qū)動 251
17.4.2LCD顯示流程 253
17.4.3LCD顯示與測試 253
17.4.4LCD字模顯示程序 257
17.5實例總結(jié) 259

第18章 USB設備模塊設計 260
18.1實例說明 260
18.2設計思路分析 260
18.2.1USB工作原理 260
18.2.2USB特點 262
18.2.3USB傳輸方式 263
18.3硬件電路設計 263
18.3.1USB接口內(nèi)部結(jié)構(gòu) 263
18.3.2端口描述 265
18.3.3USB硬件原理圖 266
18.4軟件設計 267
18.4.1固件程序的設計 268
18.4.2驅(qū)動程序設計 268
18.5實例總結(jié) 271

第19章 以太網(wǎng)控制器模塊設計 272
19.1實例說明 272
19.2以太網(wǎng)口工作原理 273
19.3硬件電路設計 274

19.3.1電路原理圖 274
19.3.2網(wǎng)卡芯片調(diào)試 275
19.4軟件設計 276
19.4.1以太網(wǎng)口存儲及初始化 276
19.4.2發(fā)送數(shù)據(jù)包 277
19.4.3接收數(shù)據(jù)包 278
19.4.4程序代碼 279
19.5實例總結(jié) 286
第20章I2C總線串行接口應用
第20章設計 287
20.1實例說明 287
20.2I2C設計原理 287
20.2.1I2C主從模式 287
20.2.2I2C工作原理 288
20.3I2C硬件電路設計 289
20.3.1I2C串口存儲器 289
20.3.2電路原理圖 290
20.4軟件設計 290
20.4.1I2C讀寫過程設計 290
20.4.2程序代碼說明 292
20.5實例總結(jié) 300
第21章UART異步串行接口模塊
第21章設計 301
21.1實例說明 301
21.2串行通信原理 301
21.2.1異步串行通信 301
21.2.2同步串行通信 302
21.2.3RS-232-C接口 302
21.3硬件電路設計 304
21.4軟件設計 305
21.4.1串口中斷程序 305
21.4.2串口調(diào)試程序代碼 306
21.5實例總結(jié) 308
第22章ARP網(wǎng)絡尋址模塊設計 309
22.1實例說明 309
22.2ARP設計 310
22.2.1ARP協(xié)議工作原理 310
22.2.2硬件ARP實現(xiàn) 311
22.3軟件設計 311
22.3.1ARP實現(xiàn)流程 311
22.3.2ARP程序設計 313
22.4實例總結(jié) 317
第23章Boot-loader模塊設計 318
23.1實例說明 318
23.2設計思路分析 319
23.2.1Boot-loader原理 320
23.2.2Boot-loader的stage1 322
23.2.3Boot-loader的stage2 323
23.3實現(xiàn)方法 326
23.3.1Boot-loader的設置 326
23.3.2Boot-loader程序設計 327
23.3.3Boot-loader程序燒寫 330
23.4實例總結(jié) 331
第24章基于Nand-Flash的文件
第24章系統(tǒng)設計 332
24.1實例說明 332
24.2根文件系統(tǒng)原理 332
24.2.1Linux源文件的組織結(jié)構(gòu) 332
24.2.2文件系統(tǒng)指標 334
24.2.3文件系統(tǒng)分類 334
24.3根文件創(chuàng)建過程 336
24.3.1配置NFS 336
24.3.2創(chuàng)建根文件系統(tǒng) 336
24.3.3文件系統(tǒng)的頁面管理 340
24.4實例總結(jié) 342
第25章GUI系統(tǒng)的移植與應用
第25章設計 343
25.1實例說明 343
25.2GUI系統(tǒng)原理 343
25.2.1常用的GUI系統(tǒng) 343
25.2.2GUI設計要求 346
25.3不同GUI平臺的移植配置 347
25.3.1MicroWindows的移植配置 347
25.3.2MiniGUI的移植配置 348
25.3.3Qt/Embedded的移植配置 348
25.4GUI圖形顯示的實現(xiàn) 349
25.4.1GUI系統(tǒng)的移植過程 349
25.4.2基于Frame-buffer的GUI
25.4.2圖形顯示 350
25.5實例總結(jié) 352
第26章ARMLinux的移植與應用
第26章設計 353
26.1實例說明 353
26.2Linux系統(tǒng)移植原理 354
26.2.1系統(tǒng)移植類型 354
26.2.2系統(tǒng)移植的啟動階段 354
26.3ARMLinux的移植過程 355
26.3.1建立Linux交叉編譯環(huán)境 355
26.3.2剪裁和配置ARMLinux
25.4.2內(nèi)核 357
26.3.3引導內(nèi)核啟動流程 362
26.3.4編寫嵌入式Linux的設備
25.4.2驅(qū)動程序 364
26.4實例總結(jié) 367
第27章?C/OS-Ⅱ移植與應用設計 368
27.1?C/OS-Ⅱ?qū)嵗齼?nèi)容 368
27.2?C/OS-Ⅱ概述 368
27.2.1?C/OS-II簡介 368
27.2.2?C/OS-II的特點 369
27.3?C/OS-Ⅱ移植 371
27.3.1?C/OS-II文件體系結(jié)構(gòu) 371
27.3.2?C/OS-II移植條件 371
27.3.3?C/OS-II在S3C44B0X
25.4.2上的移植 372
27.4?C/OS-Ⅱ?qū)嵗浖O計 373
27.5實例總結(jié) 375

第三篇綜合應用系統(tǒng)設計實例篇
第28章餐廳手持電子點菜系統(tǒng)
第28章設計 378
28.1實例說明 378
28.2設計思路分析 378
28.2.1系統(tǒng)工作原理 378
28.2.2系統(tǒng)功能模塊 379
28.3系統(tǒng)硬件設計 379
28.4系統(tǒng)軟件設計 380
28.4.1系統(tǒng)初始化程序代碼 380
28.4.2主程序部分 385
28.5實例總結(jié) 390
第29章UDP數(shù)據(jù)報與TCP傳輸
第29章應用系統(tǒng)設計 391
29.1實例說明 391
29.2UDP與TCP數(shù)據(jù)傳輸原理 391
29.2.1UDP工作原理 391
29.2.2TCP工作原理 392
29.3層間接口設計 393
29.4軟件設計 396
29.4.1UDP數(shù)據(jù)報傳輸 396
29.4.2TCP數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn) 401
29.5實例總結(jié) 409
第30章音頻編解碼應用系統(tǒng)設計 410
30.1實例說明 410
30.2音頻編解碼原理 411
30.2.1音頻編解碼框圖 411
30.2.2音頻編碼過程 412
30.2.3IIS音頻總線 414
30.2.4IIS音頻時鐘與傳輸方式 415
30.3硬件電路設計 416
30.3.1音頻A/D單元 416
30.3.2與ARM音頻接口 417
30.4軟件設計 417
30.5實例總結(jié) 421
第31章數(shù)字視頻監(jiān)控應用系統(tǒng)
第31章設計 422
31.1實例說明 422
31.2設計思路分析 422
31.2.1監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)方案 422
31.2.2監(jiān)控系統(tǒng)應用舉例 424
31.3硬件電路設計 425
31.3.1ARM視頻監(jiān)控平臺 425
31.3.2VGA接口與權(quán)電阻網(wǎng)絡 426
31.3.3CMOS圖像采集模塊 427
31.4軟件設計 429
31.4.1監(jiān)控主程序流程 429
31.4.2程序代碼說明 430
31.5實例總結(jié) 447
第32章指紋識別應用系統(tǒng)設計 448
32.1實例說明 448
32.2指紋識別 448
32.2.1基本概念 449
32.2.2指紋識別的基本原理 449
32.2.3指紋識別的方法 450
32.3硬件電路設計 454
32.3.1指紋硬件電路 454
32.3.2電路原理圖 455
32.4軟件設計 456
32.4.1指紋識別驅(qū)動 456
32.4.2指紋處理程序設計 456
32.5實例總結(jié) 464
第33章車載信息系統(tǒng)設計 466
33.1實例說明 466
33.2設計思路分析 467
33.2.1車載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 467
33.2.2車載系統(tǒng)的基本原理 468
33.2.3車載系統(tǒng)開發(fā)平臺 468
33.2.4系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu) 469
33.3硬件電路設計 469
33.3.1硬件電路 470
33.3.2硬件模塊說明 470
33.4軟件設計 472
33.4.1相關驅(qū)動說明 473
33.4.2模塊程序設計 474
33.4.3整體設計 476
33.4.4部分源程序 476
33.5實例總結(jié) 485