●目 錄 章 緒論 1 1.1 嵌入式繫統概述 1 1.1.1 什麼是嵌入式繫統 1 1.1.2 嵌入式繫統的組成 2 1.1.3 嵌入式繫統的發展 5 1.1.4 嵌入式繫統的應用 7 1.2 嵌入式處理器 9 1.2.1 嵌入式微處理器 9 1.2.2 嵌入式微控制器 10 1.2.3 嵌入式數字信號處理器 10 1.2.4 嵌入式片上繫統 11 1.3 嵌入式操作繫統 11 1.3.1 嵌入式操作繫統概述 11 1.3.2 嵌入式操作繫統的特點 12 1.3.3 嵌入式實時操作繫統 12 1.3.4 常見的嵌入式操作繫統 13 1.4 嵌入式技術知識結構 17 1.5 嵌入式工程師成長之路 18 第2章 ARM體繫結構 21 2.1 ARM簡介 21 2.1.1 ARM公司簡介 21 2.1.2 ARM技術特征 22 2.2 ARM處理器架構 22 2.3 ARM處理器內核 26 2.3.1 Classic處理器 26 2.3.2 Cortex-M繫列 29 2.3.3 Cortex-R繫列 32 2.3.4 Cortex-A繫列 33 2.3.5 SecurCore處理器 38 2.3.6 ARM微處理器的應用選型 39 2.4 Cortex-A8處理器編程模型 39 2.4.1 Cortex-A8內核結構 40 2.4.2 Jazelle擴展體繫結構 42 2.4.3 TrustZone安全擴展體繫結構 42 2.4.4 不錯SIMD體繫結構 43 2.4.5 VFPv3體繫結構 43 2.4.6 處理器狀態 43 2.4.7 數據類型 44 2.4.8 存儲器格式 44 2.4.9 存儲器繫統地址 45 2.4.10 處理器工作模式 46 2.4.11 寄存器組 47 2.4.12 異常 52 2.4.13 安全擴展 57 2.4.14 繫統控制協處理器 59 2.5 Cortex-A8存儲管理模型 60 2.5.1 高速緩衝存儲器（Cache） 62 2.5.2 虛擬內存 62 2.5.3 頁表緩存TLB 65 2.5.4 存儲屬性 67 2.5.5 頁表的使用 68 2.5.6 存儲順序 69 2.6 Cortex-A8處理器時鐘繫統 71 2.7 Cortex-A8處理器復位繫統 73 2.9 Cortex-A8處理器功耗控制 75 2.10 流水線 79 2.10.1 流水線的概念和原理 79 2.10.2 流水線的分類 79 2.10.3 影響流水線性能的因素 81 第3章 硬件平臺詳解 83 3.1 S5PV210處理器概述 83 3.2 S5PV210繫列芯片的結構框圖 83 3.3 S5PV210繫列芯片的特性 85 3.3.1 微處理器 86 3.3.2 存儲器子繫統 87 3.3.3 多媒體 88 3.3.4 音頻子繫統 90 3.3.5 安全子繫統 90 3.3.6 接口 90 3.3.7 繫統外設 92 3.3.8 AMBA總線 93 3.3.9 S5PV210和S3C6410的比較 95 3.4 S5PV210繫列芯片的應用領域 96 3.5 S5PV210芯片的封裝和引腳 96 3.6 開發板硬件設計說明（核心板） 102 3.6.1 S5PV210(SYS＆Connectivity)/Boot Option 102 3.6.2 S5PV210(DDR2＆SROM Memory) 107 3.6.3 S5PV210(Media) 109 3.6.4 S5PV210(Gen Power) 113 3.6.5 DDR2(1 Gbit×4)XM1 118 3.6.6 繫統電源 125 3.6.7 復位電路 128 3.6.8 繫統時鐘電路 128 3.6.9 JTAG接口電路 129 3.6.10 NANDFlash芯片模塊 130 3.6.11 音頻輸入與輸出電路 133 3.6.12 網絡驅動芯片模塊 134 3.7 開發板硬件設計說明（底板） 137 3.7.1 板對板接口 137 3.7.2 電源 137 3.7.3 SDIO-GPIO電路、按鍵電路 137 3.7.4 蜂鳴器電路 141 3.7.5 串口電路 141 3.7.6 G-Sensor 142 3.7.7 EEPROM芯片 143 3.7.8 Ethernet 143 3.7.9 SD卡 144 3.7.10 Audio 144 3.7.11 HDMI接口 145 3.7.12 USB接口 146 2.7.13 LCD接口 146 3.7.14 MIPI-DSI接口 149 3.7.15 攝像頭接口 149 第4章 ARM處理器的指令繫統 151 4.1 尋址方式 151 4.2 ARM指令集 154 4.2.1 指令格式 154 4.2.2 跳轉指令 158 4.2.3 數據處理指令 161 4.2.4 程序狀態寄存器傳輸指令 170 4.2.5 Load/Store指令 172 4.2.6 異常中斷產生指令 178 4.2.7 協處理器指令 180 4.2.8 指令速查表 182 4.3 Thumb指令集 193 4.3.1 Thumb指令集 193 4.3.2 Thumb-2指令集 194 4.3.3 ThumbEE指令集 195 4.4 ARM偽指令 195 4.5 ARM偽操作 198 4.5.1 符號定義偽操作 199 4.5.2 數據定義偽操作 200 4.5.3 符號定義偽操作 203 4.5.4 雜項偽操作 205 4.5.5 GNU ARM彙編偽操作 209 4.6 彙編程序設計 213 4.6.1 彙編語言的語句格式 213 4.6.2 彙編語言的程序結構 219 4.7 C語言與彙編混合編程 220 4.7.1 ATPCS介紹 220 4.7.2 內嵌彙編 222 4.7.3 ARM中的彙編和C語言相互調用 227 第5章 開發環境詳解 231 5.1 安裝並配置Fedora15 231 5.2 安裝交叉編譯器 231 5.3 使用MiniTools燒寫裸機程序 233 5.3.1 什麼是MiniTools 233 5.3.2 安裝MiniTools工具 233 5.3.3 如何使用MiniTools燒寫裸機程序 234 5.4 跟我一起寫Makefile 236 5.4.1 Makefile的組成結構 236 5.4.2 Makefile詳解 241 5.4.3 書寫規則 243 5.4.4 書寫命令 249 5.4.5 使用變量 252 5.4.6 使用條件判斷 258 5.4.7 使用函數 261 5.4.8 make的運行 267 5.4.9 隱含規則 271 5.4.10 使用make更新函數庫文件 279 5.5 繫統引導程序綜述 280 5.5.1 繫統引導程序含義 280 5.5.2 繫統引導程序的功能 281 5.5.3 BootLoader的操作模式 281 5.5.4 BootLoader的啟動 282 5.5.5 幾個流行的BootLoader 282 5.5.6 U-Boot分析 285 5.5.7 移植U-Boot到開發板 286 第6章 GPIO端口 289 6.1 GPIO原理分析 289 6.1.1 GPIO類型 290 6.1.2 GPIO特性 290 6.1.3 端口功能定義 291 6.1.4 GPIO寄存器 301 6.1.5 I/O操作步驟 303 6.2 點亮LED 303 6.2.1 原理圖 303 6.2.2 彙編點亮LED 303 6.2.3 C語言點亮LED 308 6.3 控制蜂鳴器 311 6.3.1 原理圖 311 6.3.2 程序相關講解 311 6.3.3 編譯代碼和燒寫運行 313 6.3.4 實驗現像 313 6.4 查詢方式檢測按鍵 313 6.4.1 原理圖 313 6.4.2 程序相關講解 314 6.4.3 編譯代碼和燒寫運行 315 6.4.4 實驗現像 316 第7章 存儲器管理 317 7.1 存儲器概述 317 7.1.1 存儲器組織結構 317 7.1.2 隨機存儲器和隻讀存儲器 317 7.2 S5PV210的存儲繫統 320 7.2.1 S5PV210的虛擬內存映射 320 7.2.2 S5PV210微處理器的啟動過程 322 7.3 S5PV210的內存控制器 325 7.3.1 DRAM控制器 325 7.3.2 SROM控制器 327 7.3.3 OneNAND控制器 327 7.3.4 NANDFLASH控制器 328 7.4 控制iCache 329 7.4.1 什麼是Cache 329 7.4.2 程序相關講解 329 7.4.3 編譯代碼和燒寫運行 330 7.4.4 編譯代碼和燒寫運行 330 7.5 重定位代碼到IRAM+0x4000 330 7.5.1 重定位 330 7.5.2 程序相關講解 330 7.5.3 編譯代碼和燒寫運行 333 7.5.4 實驗現像 333 7.6 重定位代碼到DRAM 333 7.6.1 關於DRAM 333 7.6.2 程序相關講解 335 7.6.3 編譯代碼和燒寫運行 343 7.6.4 實驗現像 343 7.7 NANDFlash的讀寫擦除 343 7.7.1 關於NANDFlash 343 7.7.2 程序相關講解 348 7.7.3 編譯代碼和燒寫運行 359 7.7.4 實驗現像 359 第8章 中斷機制 361 8.1 中斷的基本概念 361 8.1.1 中斷的概念 361 8.1.2 中斷源、中斷信號和中斷向量 362 8.1.3 中斷優先級 364 8.1.4 中斷操作 366 8.2 S5PV210的中斷繫統 366 8.2.1 向量中斷控制器 366 8.2.2 S5PV210的中斷源 367 8.2.3 中斷相關寄存器 370 8.3 中斷編程示例 377 8.3.1 程序相關講解 378 8.3.2 編譯代碼和燒寫運行 381 8.3.3 實驗現像 381 第9章 繫統時鐘和定時器 383 9.1 繫統時鐘 383 9.1.1 時鐘域 383 9.1.2 時鐘聲明 384 9.1.3 時鐘關繫 385 9.1.4 時鐘的產生 386 9.1.5 時鐘配置過程 389 9.1.6 繫統時鐘相關寄存器 389 9.1.7 繫統時鐘示例 395 9.2 PWM定時器 398 9.2.1 PWM定時器概述 398 9.2.2 PWM定時器特點 399 9.2.3 PWM定時器的操作 399 9.2.4 PWM定時器相關寄存器 403 9.2.5 PWM定時器編程示例 406 9.3 看門狗定時器 408 9.3.1 看門狗定時器概述 408 9.3.2 看門狗定時器相關寄存器 409 9.3.3 看門狗定時器編程示例1 410 9.3.4 看門狗定時器編程示例2 412 9.4 RTC實時時鐘 415 9.4.1 RTC實時時鐘概述 415 9.4.2 RTC相關寄存器 416 9.4.3 RTC編程示例 418 0章 串行通信接口 423 10.1 串行通信概述 423 10.1.1 通信的概念 423 10.1.2 通信的分類 423 10.1.3 串行通信和並行通信 424 10.1.4 同步通信和異步通信 425 10.2 UART接口 425 10.2.1 基本術語 425 10.2.2 異步串行通信協議 426 10.2.3 S5PV210的UART接口 430 10.2.4 S5PV210的UART相關寄存器 434 10.2.5 UART編程示例1 441 10.2.6 UART編程示例2 445 10.3 IIC接口 448 10.3.1 IIC總線接口概述 448 10.3.2 S5PV210的I2C接口 449 10.3.3 S5PV210的IIC相關寄存器 454 10.4 SPI接口 457 10.4.1 SPI接口概述 457 10.4.2 S5PV210的SPI操作 458 10.4.3 S5PV210的SPI相關寄存器 461 10.4.4 特殊功能寄存器的設置順序 466 1章 人機接口技術 467 11.1 LCD接口 467 11.1.1 LCD概述 467 11.1.2 S5PV210的LCD控制器 469 11.1.3 S5PV210的LCD相關寄存器 497 11.1.4 LCD示例1 503 11.1.5 LCD示例2 508 11.2 IIS多音頻接口 510 11.2.1 概述 510 11.2.2 S5PV210的IIS相關寄存器 516 11.2.3 示例1 520 11.2.4 示例2 523 11.3 ADC和觸摸屏接口 528 11.3.1 概述 528 11.3.2 S5PV210的ADC和觸摸屏接口 529 11.3.3 S5PV210的ADC相關寄存器 533 11.3.4 示例 537 11.4 鍵盤接口 538 11.4.1 概述 538 11.4.2 S5PV210的鍵盤相關寄存器 542 2章 嵌入式繫統開發流程與設計方法 545 12.1 常用開發模型 545 12.1.1 邊開發邊修改模型 545 12.1.2 瀑布模型 546 12.1.3 快速原型模型 546 12.1.4 增量模型 547 12.1.5 螺旋模型 548 12.1.6 演化模型 548 12.2 需求分析階段 549 12.2.1 繫統分析 550 12.2.2 用戶需求 550 12.2.3 繫統需求 552 12.2.4 概要設計 554 12.3 詳細設計階段 556 12.3.1 體繫結構設計 556 12.3.2 硬件設計 556 12.3.3 軟件設計 558 12.3.4 設計檢查 558 12.4 科研開發階段 559 12.4.1 建模工具 559 12.4.2 開發平臺 561 12.4.3 軟件開發過程 561 12.5 測試階段 562 12.5.1 測試計劃目標 562 12.5.2 測試類型 563 參考文獻 565