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内容大纲
本书编写的出发点是希望融合经典教材的微机原理、接口技术和嵌入式Linux,讲述CPU、中断、最小系统、汇编语言程序设计、接口电路、中断、多线程、设备驱动以及Linux应用层编程技术。目的是培养学生嵌入式系统的概念,即硬件到软件以及底层到上层的设计思想。全书分11章,内容包括嵌入式系统概述、ARM微处理器体系结构、ARM微处理器指令系统、ARM的存储系统、中断及中断处理、最小系统外围电路设计、GPIO口与串行总线、嵌入式Linux操作系统、设备驱动、ARM-Linux软件开发基础和Qt编程。
本书可作为普通高等学校自动化、电气工程、电子科学与技术、光电工程等专业高年级本科生和研究生的教学用书,也可供有关工程技术人员参考。 -
作者介绍
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目录
第1章 嵌入式系统概述
1.1 什么是嵌入式系统
1.2 嵌入式系统体系结构与组成
1.3 嵌入式系统应用及技术特点
1.3.1 无所不在的嵌入式应用
1.3.2 嵌入式系统的技术特点
1.4 发展趋势
1.5 嵌入式系统知识体系小结
第2章 嵌入式处理器及ARM微处理器体系结构
2.1 以处理器为核心的嵌入式系统硬件架构
2.2 ARM体系结构的技术特征及发展
2.2.1 ARM公司简介
2.2.2 ARM技术特征
2.2.3 ARM体系架构的发展
2.3 ARM微处理器
2.3.1 ARM微处理器简介
2.3.2 ARM微处理器现状、趋势与架构
2.3.3 ARM微处理器的应用选型
2.3.4 Cortex-A9内部功能及特点
2.3.5 Cortex-A9内核工作模式
2.3.6 Cortex-A9存储系统
2.4 模型计算机及流水线
2.4.1 模型计算机原理
2.4.2 流水线的概念与原理
2.4.3 流水线的分类
2.4.4 影响流水线性能的因素
2.5 寄存器组织、程序状态寄存器和ARM数据类型
2.5.1 寄存器组织
2.5.2 程序状态寄存器
2.5.3 ARM数据类型
2.6 i.MX6Solo/6Dual嵌入式教学科研平台介绍
2.6.1 i.MX6Solo/6Dual处理器介绍
2.6.2 i.MX6Solo/6Dual嵌入式教学科研平台概述
2.6.3 平台资源
2.6.4 平台硬件接口
2.6.5 平台启动运行
习题
第3章 ARM微处理器指令系统和程序设计
3.1 ARM微处理器的指令系统
3.1.1 ARM指令系统概述
3.1.2 ARM指令集
3.1.3 Thumb指令集
3.2 ARM微处理器编程简介
3.2.1 ARM汇编语言的文件格式
3.2.2 ARM汇编语言的语句格式
3.2.3 C语言与汇编语言的混合编程
3.3 ARM微处理器初始化分析
3.3.1 嵌入式系统初始化流程
3.3.2 ARM嵌入式处理器的初始化分析
习题
第4章 ARM微处理器存储系统
4.1 基本存储体系与模型
4.1.1 嵌入式系统存储系统
4.1.2 存储器结构模型
4.1.3 存储器基本操作流程
4.1.4 存储器技术指标
4.2 存储器分类及特性
4.2.1 随机访问存储器
4.2.2 只读存储器
4.2.3 混合存储器
4.3 ARM存储系统
4.3.1 存储器管理单元
4.3.2 高速缓冲存储器(Cache)和写缓冲区
4.4 ARMi.MX6Solo/6Dual存储系统的实例
习题
第5章 中断及中断处理
5.1 中断响应及优先级
5.1.1 中断的概念
5.1.2 CPU对中断的响应
5.1.3 中断优先级
5.2 ARM的通用中断控制器
5.2.1 GIC逻辑分区
5.2.2 GIC中断控制器中断状态和中断处理流程
5.3 GIC寄存器及应用举例
5.3.1 GIC常用寄存器
5.3.2 GIC应用举例
5.4 ARM中的异常中断处理概述
5.4.1 ARM体系中的异常中断种类
5.4.2 异常中断向量表及异常中断优先级
5.4.3 异常中断使用的寄存器
5.5 进入和退出异常中断的过程
5.5.1 ARM微处理器对异常中断的响应过程
5.5.2 从异常中断处理程序中返回
5.6 在应用程序中安排异常中断处理程序
5.6.1 在系统复位时安排异常中断处理程序
5.6.2 在C程序中安排异常中断处理程序
5.7 SWI异常、FIQ和IRQ异常中断处理程序
5.7.1 SWI异常中断处理程序的实现
5.7.2 SWI异常中断调用
5.7.3 IRQ/FIQ异常中断处理程序
5.7.4 IRQ异常中断处理程序举例
5.7.5 其他异常程序
第6章 最小系统外围电路设计
6.1 电源电路
6.1.1 电源电路设计方法
6.1.2 电源管理与低功耗设计
6.2 复位电路
6.2.1 上电复位
6.2.2 手动复位
6.2.3 看门狗复位
6.2.4 软件复位
6.3 时钟电路
6.3.1 信号源
6.3.2 多时钟管理
6.4 电路抖动与消抖
6.4.1 抖动现象与危害
6.4.2 优化硬件消除抖动
6.4.3 软件消抖方式
6.5 最小系统举例
习题
第7章 GPIO口与串行总线
7.1 GPIO与IOMUXC
7.1.1 GPIO
7.1.2 IOMUXC
7.2 UART
7.2.1 UART简介
7.2.2 UART特征
7.2.3 UART的数据收发和帧结构
7.2.4 UART波特率设置
第8章 嵌入式Linux操作系统
8.1 嵌入式Linux简介
8.2 内存管理
8.2.1 内存管理和MMU简介
8.2.2 标准Linux的内存管理
8.2.3 μCLinux的内存管理
8.3 进程管理
8.3.1 进程和进程管理简介
8.3.2 RT-Linux的进程管理
8.3.3 标准Linux的进程管理
8.3.4 μCLinux的进程管理
8.4 线程
8.4.1 线程概述
8.4.2 线程管理
8.4.3 线程通信
8.4.4 线程同步
8.5 文件系统
8.5.1 文件系统定义
8.5.2 Linux文件系统
8.5.3 嵌入式Linux文件系统
8.6 多线程应用程序设计实验
8.6.1 实验内容
8.6.2 多线程程序分析与实验
8.7 串行端口程序设计实验
8.7.1 实验准备
8.7.2 串行端口程序分析
第9章 设备驱动
9.1 Linux驱动程序简介
9.1.1 设备的分类
9.1.2 设备文件
9.1.3 主设备号和次设备号
9.1.4 Linux设备驱动程序的分布
9.1.5 Linux设备驱动程序的特点
9.2 设备驱动程序结构
9.2.1 驱动程序的注册与注销
9.2.2 设备的打开与释放
9.2.3 设备的读/写操作
9.2.4 设备的控制操作
9.2.5 设备的轮询和中断处理
9.3 Linux内核设备模型
9.3.1 设备模型建立的目的
9.3.2 sysfs设备拓扑结构的文件系统表现
9.3.3 驱动模型和sysfs
9.3.4 kobject
9.4 Linux字符设备驱动分析
9.4.1 字符设备驱动的结构
9.4.2 使用cdev开发字符设备驱动
9.4.3 platform总线与设备树
9.5 Linux字符设备驱动实验
9.5.1 需求说明
9.5.2 硬件电路
9.5.3 LED驱动程序
9.5.4 按键驱动程序
9.5.5 按键、指示灯应用程序
9.5.6 模块的加载实验
第10章 ARM-Linux软件开发基础
10.1 ARM-Linux软件开发流程
10.2 嵌入式系统开发模式
10.3 开发环境的搭建
10.3.1 宿主机端软件的安装
10.3.2 目标机端软件的安装
10.4 Makefile
10.4.1 Makefile的规则
10.4.2 Makefile的文件名
10.4.3 引用其他的Makefile
10.4.4 使用变量
10.4.5 伪目标
10.4.6 Makefile的一个例子
10.5 U-Boot
10.5.1 BootLoader基础
10.5.2 U-Boot代码结构
10.5.3 U-Boot代码分析
第11章 Qt编程及嵌入式Qt开发
11.1 Qt编程基础
11.1.1 Qt简介及其开发套件
11.1.2 Qt的基本数据类型
11.1.3 字符串(QString)
11.2 图形界面设计
11.2.1 Qt的窗口类Widget
11.2.2 可视化窗口界面设计
11.2.3 Qt中常用的控件
11.3 信号和槽机制
11.3.1 基本概念
11.3.2 信号和槽机制的原理
11.3.3 信号和槽示例
11.3.4 信号和槽小结
11.4 Qt程序综合实验——电子钟设计
11.4.1 需求说明
11.4.2 界面设计
11.4.3 功能实现
11.5 Qt开发环境的搭建
11.5.1 设置交叉编译环境
11.5.2 安装QtCreator
习题
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