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第1部分 嵌入式系统2

第1章 嵌入式系统概述2

1.1 嵌入式系统相关概念2

1.2 嵌入式系统的特点3

1.3 嵌入式系统的体系结构4

1.3.1 硬件平台5

1.3.2 硬件抽象层5

1.3.3 实时操作系统6

1.3.4 实时应用程序7

1.4 嵌入式系统的分类7

1.5 嵌入式系统的应用8

本章小结10

思考与练习题11

第2章 嵌入式系统设计基本概念12

2.1 嵌入式硬件系统12

2.1.1 嵌入式处理器13

2.1.2 存储器16

2.1.3 外围设备21

2.2 嵌入式操作系统26

2.2.1 嵌入式操作系统的发展27

2.2.2 嵌入式实时操作系统的分类27

2.2.3 嵌入式实时操作系统的可裁剪性及其实现28

2.2.4 常用的嵌入式操作系统29

2.3 嵌入式系统的基本设计过程32

2.3.1 需求分析与规格说明32

2.3.2 体系结构设计36

2.3.3 设计硬件构件和软件构件38

2.3.4 系统调试与集成39

2.3.5 系统测试39

2.4 本教程选择的软硬件平台39

2.4.1 教学硬件平台——ARM39

2.4.2 教学软件平台——Linux39

本章小结40

思考与练习题40

第2部分 嵌入式系统硬件开发技术43

第3章 ARM体系结构与编程模式43

3.1 ARM微处理器概述43

3.1.1 ARM微处理器的特点43

3.1.2 ARM微处理器的分类44

3.1.3 ARM体系的变种48

3.1.4 ARM的命名规则49

3.2 ARM体系结构49

3.2.1 ARM微处理器结构49

3.2.2 ARM流水线52

3.2.3 工作状态和运行模式53

3.2.4 ARM微处理器的寄存器组织54

3.2.5 ARM微处理器的存储器格式59

3.3 ARM的异常处理60

3.3.1 ARM体系结构支持的异常类型60

3.3.2 各类异常的具体描述61

3.3.3 对异常的响应62

3.3.4 从异常返回63

3.3.5 异常的进入/退出64

3.4 ARM编程方法65

3.4.1 ARM指令概述65

3.4.2 ARM指令寻址方式66

3.4.3 ARM汇编程序设计70

3.4.4 ARM混合编程70

本章小结72

思考与练习题73

第4章 ARM指令系统74

4.1 ARM指令集74

4.1.1 数据处理指令74

4.1.2 跳转指令79

4.1.3 Load/Store指令81

4.1.4 程序状态寄存器指令85

4.1.5 协处理器指令85

4.1.6 异常中断指令87

4.1.7 移位指令（操作）88

4.2 Thumb指令集89

4.2.1 Thumb指令集与ARM指令集的区别89

4.2.2 Thumb数据处理指令89

4.2.3 Thumb存储器访问指令94

4.2.4 Thumb跳转指令97

4.2.5 Thumb软件中断指令97

4.2.6 Thumb伪指令98

本章小结99

思考与练习题99

第3部分 嵌入式系统软件程序设计101

第5章 嵌入式操作系统101

5.1 嵌入式操作系统概述101

5.2 嵌入式操作系统的进程管理102

5.2.1 进程的概念102

5.2.2 上下文切换103

5.2.3 进程状态105

5.2.4 进程调度106

5.2.5 进程间通信机制111

5.3 嵌入式操作系统的中断处理116

5.3.1 中断向量表116

5.3.2 中断的种类116

5.3.3 实时内核的中断管理118

5.3.4 中断服务程序119

5.4 嵌入式操作系统的内存管理119

5.4.1 内存管理的主要功能119

5.4.2 内存保护120

5.4.3 虚拟内存122

5.4.4 内存管理方案122

5.5 常用嵌入式操作系统123

5.5.1 嵌入式Linux123

5.5.2 Andriod132

本章小结139

思考与练习题140

第6章 嵌入式Linux开发环境及其在ARM上的移植141

6.1 嵌入式Linux开发环境142

6.1.1 交叉编译工具介绍143

6.1.2 交叉编译环境的建立156

6.2 嵌入式Linux在ARM平台上的移植161

6.2.1 Linux内核源代码的组织161

6.2.2 嵌入式Linux内核裁剪方法163

6.2.3 嵌入式Linux内核定制过程166

6.2.4 内核编译及装载169

6.2.5 文件系统及其实现170

本章小结173

思考与练习题174

第7章 设备驱动程序175

7.1 概述175

7.1.1 设备驱动原理176

7.1.2 模块化编程177

7.1.3 设备类型178

7.1.4 设备号180

7.2 设备文件接口180

7.2.1 用户访问接口180

7.2.2 一些重要数据结构181

7.2.3 I/O操作185

7.3 中断处理187

7.3.1 注册中断处理程序187

7.3.2 中断处理程序实现189

7.4 应用实例190

7.4.1 USB设备驱动程序实现190

7.4.2 网络设备——CS8900A芯片驱动程序197

7.4.3 LCD设备驱动开发204

本章小结209

思考与练习题210

第8章 用户图形接口GUI211

8.1 嵌入式系统中的GUI211

8.1.1 嵌入式GUI的发展需求212

8.1.2 嵌入式GUI的功能特点212

8.1.3 目前流行的嵌入式GUI系统213

8.2 Qt/Embedded基础217

8.2.1 Qt/Embedded简介217

8.2.2 Qt/Embedded特点218

8.2.3 Qt/Embedded体系架构219

8.3 Qt/Embedded开发环境224

8.3.1 Qt/E 2.x系列225

8.3.2 Qt/E 3.x系列227

8.4 Qt/Embedded开发实例228

8.4.1 Qt/Embedded基本开发流程228

8.4.2 触摸屏驱动的设计231

8.5 智能化用户界面235

8.5.1 Agent技术236

8.5.2 Agent技术与用户界面的结合238

本章小结239

思考与练习题240

第4部分 嵌入式系统开发应用实例242

第9章 基于OMAP5912的开发应用实例242

9.1 MAP5912的结构和特点242

9.1.1 ARM926EJ-S内核243

9.1.2 TMS320C55x内核243

9.1.3 存储器管理243

9.1.4 直接存储器访问控制器（DMA）244

9.1.5 时钟和电源管理245

9.1.6 外围控制模块245

9.2 基于OMAP5912的硬件平台设计246

9.2.1 电源管理模块247

9.2.2 存储模块248

9.2.3 音频处理模块249

9.2.4 外围接口250

9.3 基于OMAP5912的软件系统设计251

9.3.1 OMAP5912系统的软件架构251

9.3.2 嵌入式Linux系统的启动流程252

9.3.3 Bootloader及其移植252

9.3.4 MontaVista Linux内核的移植259

9.3.5 文件系统的移植262

9.3.6 设备驱动程序263

本章小结264

思考与练习题264

第10章 基于S3C6410的开发应用实例265

10.1 S3C6410的结构和特点265

10.1.1 ARM 1176JZF-S内核266

10.1.2 多媒体协处理器266

10.1.3 存储器子系统267

10.1.4 显示控制器268

10.1.5 系统外设268

10.1.6 接口268

10.2 基于S3C6410的视频监控系统设计269

10.2.1 系统的硬件设计269

10.2.2 系统的软件设计270

本章小结273

思考与练习题273

缩略语274

参考文献277