ARM嵌入式常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講（第2版）

第一篇 基礎(chǔ)知識(shí)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(jiǎn)介 2
1.1.2ARM特點(diǎn) 3
1.1.3ARM應(yīng)用領(lǐng)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(kuò)展功能塊 10
1.3.3ARM啟動(dòng)方式 13
1.4ARM處理器運(yùn)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(chǔ)系統(tǒng) 20
1.6.1ARM存儲(chǔ)方法 20
1.6.2存儲(chǔ)空間管理單元（MMU） 21
1.7ARM流水線與時(shí)序 23
1.7.1ARM流水線 23
1.7.2ARM時(shí)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(yīng)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(chǔ) 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(yǔ)言設(shè)計(jì) 46
2.2.1ARM匯編器所支持的偽指令 46
2.2.2匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式 53
2.2.3匯編語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu) 57
2.3ARMC語(yǔ)言設(shè)計(jì) 58
2.3.1優(yōu)化C語(yǔ)言編程 58
2.3.2C語(yǔ)言與匯編混合編程 64
2.3.3ARMC/C++編譯器 69

第3章 ARM開(kāi)發(fā)環(huán)境與調(diào)試系統(tǒng) 76
3.1ADS開(kāi)發(fā)環(huán)境 76
3.1.1CodeWarrior的使用 76
3.1.2AXD的使用 83
3.2SDT開(kāi)發(fā)環(huán)境 86
3.2.1SDT開(kāi)發(fā)環(huán)境及特點(diǎn) 86
3.2.2SDT調(diào)試環(huán)境 86
3.2.3利用SDT軟件編程實(shí)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(chǔ)器 92
3.4.2在線仿真 92
3.4.3常見(jiàn)問(wèn)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(kāi)發(fā)應(yīng)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(biāo)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(diǎn) 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(biāo)系統(tǒng)中的調(diào)試功能擴(kuò)展
3.6.2部件 127
3.6.5基于JTAG的調(diào)試過(guò)程 128

第二篇 常用模塊設(shè)計(jì)實(shí)例篇
第4章 ARM嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)的
第4章 構(gòu)建 130
4.1實(shí)例說(shuō)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(tái)實(shí)現(xiàn)方法 134
4.3.1硬件電路板設(shè)計(jì) 134
4.3.2ARM硬件設(shè)計(jì)原則 136
4.4軟件開(kāi)發(fā)方法 137
4.4.1軟件開(kāi)發(fā)流程 137
4.4.2軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境構(gòu)建 138
4.5實(shí)例總結(jié) 139

第5章 DMA模塊應(yīng)用設(shè)計(jì) 140
5.1實(shí)例內(nèi)容和目標(biāo) 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(qǐng)求/應(yīng)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(shè)計(jì) 145
5.4實(shí)例總結(jié) 148

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

第7章 PWM模塊應(yīng)用設(shè)計(jì) 157
7.1實(shí)例內(nèi)容和目標(biāo) 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(shí)操作 159
7.2.4PWM的特殊寄存器 160
7.3實(shí)例軟件設(shè)計(jì) 163
7.3.1PWM啟動(dòng) 163
7.3.2調(diào)制PWM 164
7.3.3程序代碼 164
7.4實(shí)例總結(jié) 165

第8章 看門狗定時(shí)器模塊設(shè)計(jì) 166
8.1實(shí)例說(shuō)明 166
8.2看門狗工作原理 166
8.2.1看門狗定時(shí)器操作 166
8.2.2看門狗定時(shí)器特殊功能
8.2.2寄存器 167
8.3實(shí)例軟件設(shè)計(jì) 168
8.4實(shí)例總結(jié) 169

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

第10章 復(fù)位模塊設(shè)計(jì) 177
10.1實(shí)例說(shuō)明 177
10.2ARM復(fù)位原理 177
10.2.1ARM復(fù)位源類型 177
10.2.2復(fù)位工作原理 178
10.3硬件電路設(shè)計(jì) 179
10.3.1復(fù)位電路原理圖 179
10.3.2復(fù)位電路的調(diào)試 180
10.4看門狗軟件復(fù)位 181
10.5實(shí)例總結(jié) 183

第11章 A/D變換模塊設(shè)計(jì) 184
11.1實(shí)例說(shuō)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(guò)程 187
11.3硬件電路設(shè)計(jì) 188
11.3.1A/D模塊 188
11.3.2D/A模塊 189
11.4A/D采樣軟件設(shè)計(jì) 190
11.5實(shí)例總結(jié) 192

第12章 電源模塊設(shè)計(jì) 193
12.1實(shí)例說(shuō)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(shè)耗電考慮 194
12.3電源線與地線設(shè)計(jì) 196
12.4硬件電路設(shè)計(jì) 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(shí)例總結(jié) 201

第13章 SDRAM模塊設(shè)計(jì) 202
13.1實(shí)例說(shuō)明 202
13.2SDRAM特點(diǎn) 202
13.2.1SDRAM狀態(tài) 202
13.2.2SDRAM控制 203
13.2.3SDRAM時(shí)序特點(diǎn) 204
13.2.4地址空間分配 205
13.3硬件電路設(shè)計(jì) 206
13.3.1SDRAM芯片 206
13.3.2SDRAM模塊原理圖 207
13.4軟件設(shè)計(jì) 208
13.4.1SDRAM讀寫(xiě) 208
13.4.2SDRAM軟件測(cè)試 209
13.5實(shí)例總結(jié) 216

第14章 Nand-Flash/Nor-Flash
第14章 存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì) 217
14.1實(shí)例說(shuō)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(dòng) 220
14.3硬件電路設(shè)計(jì) 220
14.3.1Nor-Flash的設(shè)計(jì) 220
14.3.2Nand-Flash的設(shè)計(jì).. 222
14.3.3Nor-Flash/Nand-Flash
14.3.3跳線選擇 223
14.4軟件設(shè)計(jì) 224
14.4.1Flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)操作流程 224
14.4.2程序代碼說(shuō)明 224
14.5實(shí)例總結(jié) 228

第15章 通用I/O模塊設(shè)計(jì) 229
15.1實(shí)例說(shuō)明 229
15.2GPIO原理 229
15.2.1GPIO設(shè)備驅(qū)動(dòng)原理 229
15.2.2如何驅(qū)動(dòng)GPIO及對(duì)應(yīng)
14.3.3設(shè)備 231
15.3GPIO應(yīng)用舉例 231
15.4GPIO設(shè)備程序開(kāi)發(fā) 232
15.4.1開(kāi)發(fā)步驟 232
15.4.2GPIO端口編程 233
15.5實(shí)例總結(jié) 234

第16章 鍵盤模塊設(shè)計(jì) 235
16.1實(shí)例說(shuō)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(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 238
16.4.1鍵盤掃描程序 238
16.4.2鍵盤測(cè)試程序 242
16.4.3鍵盤驅(qū)動(dòng) 243
16.5實(shí)例總結(jié) 244

第17章 LCD模塊設(shè)計(jì) 245
17.1實(shí)例說(shuō)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(xiě)時(shí)序 247
17.3硬件電路設(shè)計(jì) 249
17.3.1LCD顯示電路 249
17.3.2電路原理圖 250
17.4軟件設(shè)計(jì) 251
17.4.1LCD顯示定位.結(jié)構(gòu)與
14.3.3驅(qū)動(dòng) 251
17.4.2LCD顯示流程 253
17.4.3LCD顯示與測(cè)試 253
17.4.4LCD字模顯示程序 257
17.5實(shí)例總結(jié) 259

第18章 USB設(shè)備模塊設(shè)計(jì) 260
18.1實(shí)例說(shuō)明 260
18.2設(shè)計(jì)思路分析 260
18.2.1USB工作原理 260
18.2.2USB特點(diǎn) 262
18.2.3USB傳輸方式 263
18.3硬件電路設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 267
18.4.1固件程序的設(shè)計(jì) 268
18.4.2驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì) 268
18.5實(shí)例總結(jié) 271

第19章 以太網(wǎng)控制器模塊設(shè)計(jì) 272
19.1實(shí)例說(shuō)明 272
19.2以太網(wǎng)口工作原理 273
19.3硬件電路設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 276
19.4.1以太網(wǎng)口存儲(chǔ)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(shí)例總結(jié) 286
第20章I2C總線串行接口應(yīng)用
第20章設(shè)計(jì) 287
20.1實(shí)例說(shuō)明 287
20.2I2C設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 289
20.3.1I2C串口存儲(chǔ)器 289
20.3.2電路原理圖 290
20.4軟件設(shè)計(jì) 290
20.4.1I2C讀寫(xiě)過(guò)程設(shè)計(jì) 290
20.4.2程序代碼說(shuō)明 292
20.5實(shí)例總結(jié) 300
第21章UART異步串行接口模塊
第21章設(shè)計(jì) 301
21.1實(shí)例說(shuō)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(shè)計(jì) 304
21.4軟件設(shè)計(jì) 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(shí)例總結(jié) 308
第22章ARP網(wǎng)絡(luò)尋址模塊設(shè)計(jì) 309
22.1實(shí)例說(shuō)明 309
22.2ARP設(shè)計(jì) 310
22.2.1ARP協(xié)議工作原理 310
22.2.2硬件ARP實(shí)現(xiàn) 311
22.3軟件設(shè)計(jì) 311
22.3.1ARP實(shí)現(xiàn)流程 311
22.3.2ARP程序設(shè)計(jì) 313
22.4實(shí)例總結(jié) 317
第23章Boot-loader模塊設(shè)計(jì) 318
23.1實(shí)例說(shuō)明 318
23.2設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)方法 326
23.3.1Boot-loader的設(shè)置 326
23.3.2Boot-loader程序設(shè)計(jì) 327
23.3.3Boot-loader程序燒寫(xiě) 330
23.4實(shí)例總結(jié) 331
第24章基于Nand-Flash的文件
第24章系統(tǒng)設(shè)計(jì) 332
24.1實(shí)例說(shuō)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(biāo) 334
24.2.3文件系統(tǒng)分類 334
24.3根文件創(chuàng)建過(guò)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(yè)面管理 340
24.4實(shí)例總結(jié) 342
第25章GUI系統(tǒng)的移植與應(yīng)用
第25章設(shè)計(jì) 343
25.1實(shí)例說(shuō)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(shè)計(jì)要求 346
25.3不同GUI平臺(tái)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(shí)現(xiàn) 349
25.4.1GUI系統(tǒng)的移植過(guò)程 349
25.4.2基于Frame-buffer的GUI
25.4.2圖形顯示 350
25.5實(shí)例總結(jié) 352
第26章ARMLinux的移植與應(yīng)用
第26章設(shè)計(jì) 353
26.1實(shí)例說(shuō)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(dòng)階段 354
26.3ARMLinux的移植過(guò)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(dǎo)內(nèi)核啟動(dòng)流程 362
26.3.4編寫(xiě)嵌入式Linux的設(shè)備
25.4.2驅(qū)動(dòng)程序 364
26.4實(shí)例總結(jié) 367
第27章?C/OS-Ⅱ移植與應(yīng)用設(shè)計(jì) 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(jiǎn)介 368
27.2.2?C/OS-II的特點(diǎn) 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(shè)計(jì) 373
27.5實(shí)例總結(jié) 375

第三篇綜合應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例篇
第28章餐廳手持電子點(diǎn)菜系統(tǒng)
第28章設(shè)計(jì) 378
28.1實(shí)例說(shuō)明 378
28.2設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 379
28.4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 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(shí)例總結(jié) 390
第29章UDP數(shù)據(jù)報(bào)與TCP傳輸
第29章應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 391
29.1實(shí)例說(shuō)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(shè)計(jì) 393
29.4軟件設(shè)計(jì) 396
29.4.1UDP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸 396
29.4.2TCP數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn) 401
29.5實(shí)例總結(jié) 409
第30章音頻編解碼應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 410
30.1實(shí)例說(shuō)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(guò)程 412
30.2.3IIS音頻總線 414
30.2.4IIS音頻時(shí)鐘與傳輸方式 415
30.3硬件電路設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 417
30.5實(shí)例總結(jié) 421
第31章數(shù)字視頻監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)
第31章設(shè)計(jì) 422
31.1實(shí)例說(shuō)明 422
31.2設(shè)計(jì)思路分析 422
31.2.1監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案 422
31.2.2監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用舉例 424
31.3硬件電路設(shè)計(jì) 425
31.3.1ARM視頻監(jiān)控平臺(tái) 425
31.3.2VGA接口與權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) 426
31.3.3CMOS圖像采集模塊 427
31.4軟件設(shè)計(jì) 429
31.4.1監(jiān)控主程序流程 429
31.4.2程序代碼說(shuō)明 430
31.5實(shí)例總結(jié) 447
第32章指紋識(shí)別應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 448
32.1實(shí)例說(shuō)明 448
32.2指紋識(shí)別 448
32.2.1基本概念 449
32.2.2指紋識(shí)別的基本原理 449
32.2.3指紋識(shí)別的方法 450
32.3硬件電路設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 456
32.4.1指紋識(shí)別驅(qū)動(dòng) 456
32.4.2指紋處理程序設(shè)計(jì) 456
32.5實(shí)例總結(jié) 464
第33章車載信息系統(tǒng)設(shè)計(jì) 466
33.1實(shí)例說(shuō)明 466
33.2設(shè)計(jì)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(kāi)發(fā)平臺(tái) 468
33.2.4系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu) 469
33.3硬件電路設(shè)計(jì) 469
33.3.1硬件電路 470
33.3.2硬件模塊說(shuō)明 470
33.4軟件設(shè)計(jì) 472
33.4.1相關(guān)驅(qū)動(dòng)說(shuō)明 473
33.4.2模塊程序設(shè)計(jì) 474
33.4.3整體設(shè)計(jì) 476
33.4.4部分源程序 476
33.5實(shí)例總結(jié) 485