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第1章 嵌入式系统概论1

1.1 嵌入式系统的概念1

1.1.1 我们身边的嵌入式系统1

1.1.2 嵌入式系统的定义2

1.1.3 嵌入式系统的特点3

1.1.4 嵌入式系统的应用3

1.2 嵌入式系统的基本组成4

1.2.1 嵌入式系统硬件平台5

1.2.2 嵌入式系统的软件结构7

1.3 嵌入式系统的发展趋势8

1.4 嵌入式系统学习的指南9

1.5 本章小结10

1.6 强化练习10

第2章 ARM7体系结构与指令系统简介11

2.1 ARM简介11

2.1.1 ARM公司与ARM微处理器11

2.1.2 ARM体系结构发展12

2.1.3 ARM微处理器系列14

2.2 ARM7的体系结构17

2.2.1 ARM7 TDMI功能框图17

2.2.2 ARM处理器的工作状态18

2.2.3 ARM处理器的工作模式19

2.2.4 ARM内部寄存器19

2.2.5 指令长度及数据类型23

2.2.6 存储器格式24

2.2.7 三级流水线25

2.2.8 异常处理25

2.3 ARM指令系统简介29

2.3.1 ARM指令系统概述29

2.3.2 ARM处理器的寻址方式32

2.3.3 ARM指令分类及功能一览表33

2.4 本章小结34

2.5 强化练习34

第3章 ARM微处理器硬件结构35

3.1 LPC2000系列微处理器简介35

3.1.1 处理器的特性35

3.1.2 处理器内部结构框图36

3.1.3 处理器的外部引脚37

3.2 存储器管理41

3.2.1 片内存储器41

3.2.2 片外存储器41

3.2.3 存储器映射42

3.2.4 存储器重映射与引导块43

3.3 本章小结44

3.4 强化练习44

第4章 ARM应用程序开发和电路仿真环境45

4.1 嵌入式系统的开发流程和开发环境45

4.1.1 嵌入式系统开发流程45

4.1.2 嵌入式系统的硬件和软件开发46

4.2 基于ARM的应用程序开发套件RealView MDK47

4.2.1 RealView MDK开发套件简介47

4.2.2 KeilμVision集成开发环境的使用步骤48

4.2.3 基础实训（1） ARM C程序的编译连接53

4.3 嵌入式系统电路设计与仿真软件Proteus57

4.3.1 Proteus电路仿真软件简介57

4.3.2 基础实训（2） Proteus电路设计与仿真快速入门58

4.4 本章小结61

4.5 强化练习61

第5章 GPIO模块及其应用62

5.1 输入／输出设备与片内外设62

5.1.1 概述62

5.1.2 通用输入／输出端口GPIO62

5.2 LPC2114的引脚功能连接模块63

5.2.1 引脚功能连接模块的作用63

5.2.2 引脚功能连接模块的相关寄存器63

5.2.3 引脚功能连接模块的应用编程65

5.3 LPC2114的通用输入／输出模块GPIO65

5.3.1 GPIO端口的基本结构和工作原理65

5.3.2 GPIO相关寄存器的详细说明66

5.3.3 GPIO输出控制编程67

5.3.4 基础实训（1） 蜂鸣器输出控制69

5.3.5 GPIO输入检测编程71

5.3.6 基础实训（2） 单个LED显示单个按键的状态71

5.4 本章小结73

5.5 强化练习73

第6章 GPIO的应用——显示接口设计74

6.1 嵌入式系统的人机接口74

6.1.1 什么是人机接口74

6.1.2 嵌入式系统常用的人机输入／输出设备74

6.2 LED显示器74

6.2.1 8段LED数码管的结构和原理75

6.2.2 字符显示的控制75

6.3 数码LED显示输出系统的设计76

6.3.1 基础实训（1） 单个数码LED的显示输出系统设计（1）76

6.3.2 基础实训（2） 单个数码LED的显示输出系统设计（2）78

6.3.3 基础实训（3） 两个LED显示二位数（静态显示）79

6.3.4 基础实训（4） 两个LED显示二位数（动态显示）82

6.4 本章小结85

6.5 强化练习85

第7章 GPIO的应用——键盘接口设计86

7.1 嵌入式系统的人机输入设备86

7.2.1 按键86

7.2.2 键盘86

7.2 按键和键盘的类型87

7.2.1 点式按键87

7.2.2 独立式键盘88

7.2.3 矩阵式键盘89

7.3 键盘输入系统的设计91

7.3.1 基础实训（1） 单个按键的输入系统设计（1）91

7.3.2 基础实训（2） 单个按键的输入系统设计（2）93

7.3.3 基础实训（3） 独立式键盘的输入系统设计95

7.3.4 基础实训（4） 矩阵式键盘的输入系统设计97

7.4 完整人机接口系统的设计99

7.4.1 系统组成99

7.4.2 系统功能99

7.4.3 软件系统任务概要100

7.4.4 系统的核心问题100

7.5 完整人机接口系统的软件设计101

7.5.1 基础实训（5） 4×4矩阵键盘和2路LED显示系统（1）101

7.5.2 基础实训（6） 4×4矩阵键盘和2路LED显示系统（2）103

7.6 本章小结105

7.7 强化练习105

第8章 综合实训（1） 简单计算器106

8.1 计算器的电路设计和功能定义106

8.2 计算器的工作过程分析107

8.2.1 工作的基本流程107

8.2.2 程序的基本架构107

8.3 计算器系统的设计108

8.3.1 一位数计算器设计108

8.3.2 两位数计算器设计114

8.4 本章小结122

8.5 强化练习122

第9章 中断系统与VIC123

9.1 中断123

9.1.1 中断的基本概念123

9.1.2 中断处理过程124

9.2 向量中断控制器（VIC）125

9.2.1 概述125

9.2.2 程序状态寄存器CPSR与VIC的关系125

9.2.3 中断源125

9.2.4 中断分类127

9.2.5 VIC的主要管理功能127

9.3 VIC的结构、功能及相关寄存器127

9.3.1 控制寄存器129

9.3.2 参数设置寄存器130

9.3.3 状态寄存器132

9.3.4 保护使能寄存器132

9.3.5 IRQ中断过程实例分析132

9.3.6 VIC基本使用方法133

9.3.7 VIC编程要点小结134

9.4 应用编程举例135

9.4.1 快速中断FIQ135

9.4.2 向量IRQ136

9.4.3 非向量IRQ136

9.4.4 多个中断设置137

9.5 本章小结137

9.6 强化练习137

第10章 外部中断138

10.1 外部中断概述138

10.1.1 外部中断源138

10.1.2 LPC2124的外部中断触发信号139

10.1.3 边沿触发中断139

10.1.4 电平触发中断139

10.2 外部中断的相关寄存器140

10.2.1 相关寄存器汇总140

10.2.2 外部中断标志寄存器（EXTINT）140

10.2.3 外部中断唤醒寄存器（EXTWAKE）140

10.2.4 外部中断方式控制寄存器（EXTMODE）141

10.2.5 外部中断极性控制寄存器（EXTPOLAR）141

10.2.6 外部中断引脚设置141

10.2.7 注意要点142

10.3 外部中断与VIC142

10.3.1 外部中断与VIC的关系142

10.3.2 外部中断的设置143

10.4 实例分析144

10.4.1 基础实训（1） 一个外部中断（按键）控制单个LED144

10.4.2 基础实训（2） 两个外部中断控制两个LED状态146

10.4.3 基础实训（3） 三个外部中断控制按键计数148

10.5 本章小结151

10.6 强化练习151

第11章 定时计数器152

11.1 定时计数器0/1152

11.1.1 特性152

11.1.2 定时器结构及工作原理152

11.1.3 功能简介153

11.2 定时计数器的相关寄存器154

11.2.1 分频器结构描述155

11.2.2 控制寄存器TCR155

11.2.3 中断标志寄存器IR156

11.2.4 匹配功能寄存器描述156

11.2.5 捕获功能寄存器描述159

11.3 定时器与中断系统161

11.3.1 定时器与VIC的关系161

11.3.2 匹配中断161

11.3.3 捕获中断161

11.3.4 使用定时器的注意要点162

11.4 定时器操作示例162

11.4.1 操作流程162

11.4.2 示例1——定时器0初始化162

11.4.3 示例2——用定时器测量脉冲宽度163

11.4.4 示例3——匹配输出163

11.4.5 示例4——定时器捕获163

11.5 案例设计164

11.5.1 基础实训（1） 使用定时器0实现1s IRQ定时中断控制LED闪烁164

11.5.2 基础实训（2） 使用定时器1实现比较匹配输出控制LED闪烁166

11.5.3 基础实训（3） 定时器控制的流水灯168

11.6 本章小结170

11.7 强化练习170

第12章 综合实训（2） 电子钟171

12.1 电子钟的功能定义与电路设计171

12.2 电子钟的工作过程分析171

12.2.1 工作的基本流程171

12.2.2 程序的基本架构171

12.3 电子钟系统的程序设计173

12.4 本章小结177

12.5 强化练习177

第13章 A/D转换器178

13.1 A/D转换器的基本概念178

13.2 LPC2114/2124的A/D转换器178

13.2.1 特性178

13.2.2 A/D转换器描述179

13.2.3 A/D转换器内部结构179

13.3 A/D转换器寄存器描述179

13.3.1 控制寄存器ADCR180

13.3.2 数据寄存器ADDR182

13.4 ADC与中断183

13.4.1 ADC中断与VIC的关系183

13.4.2 ADC中断说明183

13.4.3 使用A/D转换器的注意要点183

13.5 A/D转换器操作示例184

13.5.1 操作流程184

13.5.2 应用举例184

13.6 基础实训 单路模拟信号采集184

13.7 本章小结187

13.8 强化练习187

第14章 综合实训（3） 数字电压表188

14.1 数字直流电压表的功能定义188

14.2 数字直流电压表电路设计188

14.3 数字直流电压表系统的软件设计188

14.4 本章小结192

14.5 强化练习192

第15章 UART串行通信口及应用193

15.1 串行通信基本知识193

15.1.1 串行通信基本概念193

15.1.2 串行通信基本通信方式194

15.2 LPC2000系列的UART195

15.2.1 基本特性195

15.2.2 UART结构与原理195

15.3 UART0寄存器描述196

15.3.1 UART0接收器缓存寄存器（U0RBR）197

15.3.2 UART0发送器保持寄存器（U0THR）197

15.3.3 UART0除数锁存LSB寄存器（U0DLL）197

15.3.4 UART0除数锁存MSB寄存器（U0DLM）197

15.3.5 UART0线控制寄存器（U0LCR）198

15.3.6 UART0线状态寄存器（U0LSR）198

15.3.7 UART0 FIFO控制寄存器（U0FCR）199

15.4 UART应用示例200

15.4.1 连接方式200

15.4.2 操作流程200

15.4.3 UART0初始化编程201

15.4.4 UART0收发数据编程202

15.5 UART0应用编程举例202

15.6 应用实例203

15.6.1 基础实训（1） LPC2000处理器与PC之间的通信203

15.6.2 基础实训（2） 基于UART串口通信的多路数据采集系统206

15.7 本章小结210

15.8 强化练习210

第16章 SPI同步串口模块211

16.1 SPI接口211

16.1.1 SPI总线211

16.1.2 LPC2000系列的SPI接口212

16.1.3 SPI数据传输213

16.2 SPI寄存器描述214

16.2.1 SPI控制寄存器（S0SPCR,S1SPCR）215

16.2.2 SPI状态寄存器（S0SPSR,S1SPSR）215

16.2.3 SPI数据寄存器（S0SPDR,S1SPDR）216

16.2.4 SPI时钟计数寄存器（S0SPCCR,S1SPCCR）216

16.2.5 SPI中断寄存器（S0SPINT,S1SPINT）216

16.3 SPI操作模式217

16.3.1 主机操作217

16.3.2 从机操作219

16.3.3 异常状况221

16.4 基础实训 主机模式SPI接口发送数据222

16.5 本章小结224

16.6 强化练习224

第17章 I2C同步串口225

17.1 I2C接口描述225

17.2 I2C寄存器描述226

17.2.1 I2C控制置位寄存器（I2CONSET）226

17.2.2 I2C控制清零寄存器（I2CONCLR）227

17.2.3 I2C状态寄存器（I2STAT）227

17.2.4 I2C数据寄存器（I2DAT）228

17.2.5 I2C从地址寄存器（I2ADR）228

17.2.6 I2C SCL占空比寄存器（I2SCLL和I2SLH）228

17.3 I2C操作模式228

17.3.1 主模式I2C229

17.3.2 从模式I2C232

17.4 基础实训 I2C主机模式发送数据233

17.5 本章小结239

17.6 强化练习239

参考文献240