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第一篇 基础知识篇2

第1章 ARM处理器及系统结构2

1.1 ARM处理器概述2

1.1.1 ARM公司简介2

1.1.2 ARM特点3

1.1.3 ARM应用领域3

1.2 ARM处理器系列5

1.3 ARM内核基本结构9

1.3.1 ARM内核9

1.3.2 ARM扩展功能块10

1.3.3 ARM启动方式13

1.4 ARM处理器运行模式14

1.5 ARM寄存器14

1.5.1 通用寄存器14

1.5.2 程序状态寄存器16

1.5.3 ARM状态下的寄存器18

1.5.4 Thumb状态下的寄存器19

1.6 ARM存储系统20

1.6.1 ARM存储方法20

1.6.2 存储空间管理单元（MMU）21

1.7.2 ARM时序23

1.7 ARM流水线与时序23

1.7.1 ARM流水线23

1.8 ARM中断与异常24

1.8.1 ARM异常类型25

1.8.2 异常的响应及返回25

1.8.3 异常的描述26

1.8.4 异常的处理28

第2章 ARM编程基础29

2.1 ARM指令系统29

2.1.1 ARM指令介绍29

2.1.2 ARM指令寻址方式31

2.1.3 ARM指令集34

2.2 ARM汇编语言设计46

2.2.1 ARM汇编器所支持的伪指令46

2.2.2 汇编语言的语句格式53

2.2.3 汇编语言的程序结构57

2.3 ARM C语言设计58

2.3.1 优化C语言编程58

2.3.2 C语言与汇编混合编程64

2.3.3 ARM C/C＋＋编译器69

3.1.1 CodeWarrior的使用76

第3章 ARM开发环境与调试系统76

3.1 ADS开发环境76

3.1.2 AXD的使用83

3.2 SDT开发环境86

3.2.1 SDT开发环境及特点86

3.2.2 SDT调试环境86

3.2.3 利用SDT软件编程实例87

3.3 ARM体系中调试系统概述90

3.4.1 初始化存储器92

3.4.2 在线仿真92

3.4 用仿真器调试系统92

3.4.3 常见问题94

3.5 基于Angel的调试系统95

3.5.1 基于Angel的调试系统概述95

3.5.2 使用Angel开发应用程序98

3.5.3 Angel执行的操作103

3.5.4 将Angel移植到特定的目标系统105

3.6 基于JTAG的调试系统122

3.6.1 调试接口JTAG介绍122

3.6.2 基于JTAG的调试系统的特点125

3.6.3 基于JTAG的调试系统结构126

3.6.4 目标系统中的调试功能扩展部件127

3.6.5 基于JTAG的调试过程128

第二篇 ARM嵌入式常用模块设计实例篇第4章 ARM嵌入式开发平台的构建130

4.1 实例说明130

4.2 ARM系统体系结构130

4.2.1 硬件体系结构131

4.2.2 软件体系结构133

4.3 硬件平台实现方法134

4.3.1 硬件电路板设计134

4.3.2 ARM硬件设计原则136

4.4.1 软件开发流程137

4.4 软件开发方法137

4.4.2 软件开发环境构建138

4.5 实例总结139

第5章 电源模块设计140

5.1 实例说明140

5.2 电源工作原理140

5.2.1 系统工作状态140

5.2.2 外设耗电考虑141

5.3 电源线与地线设计143

5.4.2 电源模块电路原理图145

5.4 硬件电路设计145

5.4.1 直流电压产生方法145

5.5 电源的软件管理147

5.6 实例总结148

第6章 SDRAM模块设计149

6.1 实例说明149

6.2 SDRAM特点149

6.2.1 SDRAM状态149

6.2.2 SDRAM控制150

6.2.3 SDRAM时序特点151

6.2.4 地址空间分配152

6.3 硬件电路设计153

6.3.1 SDRAM芯片153

6.3.2 SDRAM模块原理图154

6.4 软件设计155

6.4.1 SDRAM读写155

6.4.2 SDRAM软件测试156

6.5 实例总结163

第7章 Nand-Flash/Nor-Flash存储模块设计164

7.1 实例说明164

7.2.1 Nand-Flash与Nor-Flash区别165

7.2 Flash原理165

7.2.2 Flash驱动167

7.3 硬件电路设计167

7.3.1 Nor-Flash的设计167

7.3.2 Nand-Flash的设计169

7.3.3 Nor-Flash/Nand-Flash跳线选择170

7.4 软件设计………………………17l7.4.1 Flash数据存储操作流程171

7.4.2 程序代码说明171

7.5 实例总结175

8.2 GPIO原理176

8.2.1 GPIO设备驱动原理176

8.1 实例说明176

第8章 通用I/O模块设计176

8.2.2 如何驱动GPIO及对应设备178

8.3 GPIO应用举例178

8.4 GPIO设备程序开发179

8.4.1 开发步骤179

8.4.2 GPIO端口编程180

8.5 实例总结181

第9章 中断处理模块设计182

9.1 实例说明182

9.2.1 ARM中断处理类型183

9.2 中断处理与寄存器设置183

9.2.2 ARM中断及相关寄存器184

9.3 中断硬件模块图185

9.4 软件程序设计186

9.4.1 中断处理流程186

9.4.2 中断程序设计186

9.4.3 中断处理程序优化187

9.5 实例总结188

10.2.1 ARM复位源类型189

10.2 ARM复位原理189

10.1 实例说明189

第10章 复位模块设计189

10.2.2 复位工作原理190

10.3 硬件电路设计191

10.3.1 复位电路原理图191

10.3.2 复位电路的调试192

10.4 看门狗软件复位193

10.5 实例总结195

第11章 A/D变换模块设计196

11.1 实例说明196

11.2.1 A/D变换类型197

11.2 A/D变换原理197

11.2.2 A/D转换过程199

11.3 硬件电路设计200

11.3.1 A/D模块200

11.3.2 D/A模块201

11.4 A/D采样软件设计202

11.5 实例总结204

第12章 LCD模块设计205

12.1 实例说明205

12.2.1 LCD显示模式206

12.2 LCD工作原理206

12.2.2 LCD显示地址207

12.2.3 LCD读写时序207

12.3 硬件电路设计209

12.3.1 LCD显示电路209

12.3.2 电路原理图210

12.4 软件设计211

12.4.1 LCD显示定位、结构与驱动211

12.4.2 LCD显示流程213

12.4.3 LCD显示与测试213

12.4.4 LCD字模显示程序217

12.5 实例总结219

第13章 键盘模块设计220

13.1 实例说明220

13.2 键盘工作原理220

13.2.1 常用键盘接口220

13.2.2 行列式键盘工作原理221

13.3.1 ARM键盘接口222

13.3.2 键盘电路原理图222

13.3 硬件电路设计222

13.2.3 键盘扫描流程222

13.4 软件设计223

13.4.1 键盘扫描程序223

13.4.2 键盘测试程序227

13.4.3 键盘驱动228

13.5 实例总结229

第14章 UART异步串行接口模块设计230

14.1 实例说明230

14.2 串行通信原理230

14.2.1 异步串行通信230

14.2.3 RS-232-C接口231

14.2.2 同步串行通信231

14.3 硬件电路设计233

14.4 软件设计234

14.4.1 串口中断程序234

14.4.2 串口调试程序代码235

14.5 实例总结237

第15章 I2C总线串行接口应用设计238

15.1 实例说明238

15.2 I2C设计原理238

15.2.1 I2C主从模式238

15.2.2 I2C工作原理239

15.3 I2C硬件电路设计240

15.3.1 I2C串口存储器240

15.3.2 电路原理图241

15.4 软件设计241

15.4.1 I2C读写过程设计241

15.4.2 程序代码说明243

15.5 实例总结251

第16章 以太网控制器模块设计252

16.1 实例说明252

16.2 以太网口工作原理253

16.3.1 电路原理图254

16.3 硬件电路设计254

16.3.2 网卡芯片调试255

16.4 软件设计256

16.4.1 以太网口存储及初始化256

16.4.2 发送数据包257

16.4.3 接收数据包258

16.4.4 程序代码259

16.5 实例总结266

17.2.1 USB工作原理267

17.2 设计思路分析267

17.1 实例说明267

第17章 USB设备模块设计267

17.2.2 USB特点269

17.2.3 USB传输方式270

17.3 硬件电路设计270

17.3.1 USB接口内部结构270

17.3.2 端口描述272

17.3.3 USB硬件原理图273

17.4 软件设计274

17.4.1 固件程序的设计275

17.4.2 驱动程序设计275

17.5 实例总结278

第18章 ARP网络寻址模块设计279

18.1 实例说明279

18.2 ARP设计280

18.2.1 ARP协议工作原理280

18.2.2 硬件ARP实现281

18.3 软件设计281

18.3.1 ARP实现流程281

18.3.2 ARP程序设计283

18.4 实例总结287

19.1 实例说明288

第19章 Boot-loader模块设计288

19.2 设计思路分析289

19.2.1 Boot-loader原理290

19.2.2 Boot-loader的stage 1292

19.2.3 Boot-loader的stage 2293

19.3 实现方法296

19.3.1 Boot-loader的设置296

19.3.2 Boot-loader程序设计297

19.3.3 Boot-loader程序烧写300

19.4 实例总结301

20.1 实例说明302

第20章 ARM Linux的移植与应用设计302

20.2.1 系统移植类型303

20.2.2 系统移植的启动阶段303

20.2 Linux系统移植原理303

20.3 ARM Linux的移植过程304

20.3.1 建立Linux交叉编译环境304

20.3.2 剪裁和配置ARM Linux内核306

20.3.3 引导内核启动流程311

20.3.4 编写嵌入式Linux的设备驱动程序313

20.4 实例总结316

21.2 根文件系统原理317

21.2.1 Linux源文件的组织结构317

第21章 基于Nand-Flash的文件系统设计317

21.1 实例说明317

21.2.2 文件系统指标319

21.2.3 文件系统分类319

21.3 根文件创建过程321

21.3.1 配置NFS321

21.3.2 创建根文件系统321

21.3.3 文件系统的页面管理325

21.4 实例总结327

22.1 实例说明328

22.2 GUI系统原理328

22.2.1 常用的GUI系统328

第22章 GUI系统的移植与应用设计328

22.2.2 GUI设计要求331

22.3 不同GUI平台的移植配置332

22.3.1 MicroWindows的移植配置332

22.3.2 MiniGUI的移植配置333

22.3.3 Qt/Embedded的移植配置333

22.4.1 GUI系统的移植过程334

22.4 GUI图形显示的实现334

22.4.2 基于Frame-buffer的GUI图形显示335

22.5 实例总结337

第三篇 综合应用系统设计实例篇340

第23章 UDP数据报与TCP传输应用系统设计340

23.1 实例说明340

23.2 UDP与TCP数据传输原理340

23.2.1 UDP工作原理340

23.2.2 TCP工作原理341

23.3 层间接口设计342

23.4.1 UDP数据报传输345

23.4 软件设计345

23.4.2 TCP数据传输的实现350

23.5 实例总结358

第24章 音频编解码应用系统设计359

24.1 实例说明359

24.2 音频编解码原理360

24.2.1 音频编解码框图360

24.2.2 音频编码过程361

24.2.3 IIS音频总线363

24.2.4 IIS音频时钟与传输方式364

24.3.1 音频A/D单元365

24.3 硬件电路设计365

24.3.2 与ARM音频接口366

24.4 软件设计366

24.5 实例总结370

第25章 数字视频监控应用系统设计371

25.1 实例说明371

25.2 设计思路分析371

25.2.1 监控系统实现方案371

25.2.2 监控系统应用举例373

25.3.1 ARM视频监控平台374

25.3 硬件电路设计374

25.3.2 VGA接口与权电阻网络375

25.3.3 CMOS图像采集模块376

25.4 软件设计378

25.4.1 监控主程序流程378

25.4.2 程序代码说明379

25.5 实例总结396

第26章 指纹识别应用系统设计397

26.1 实例说明397

26.2 指纹识别397

26.2.2 指纹识别的基本原理398

26.2.1 基本概念398

26.2.3 指纹识别的方法399

26.3 硬件电路设计403

26.3.1 指纹硬件电路403

26.3.2 电路原理图404

26.4 软件设计405

26.4.1 指纹识别驱动405

26.4.2 指纹处理程序设计405

26.5 实例总结413

附录A ARM主流微处理器芯片介绍415