物联网与嵌入式系统开发

本书是依托中南大学特色专业（物联网工程）的建设，结合靠前嵌入式系统教学情况编写。本书主要介绍嵌入式系统开发，以S3C2440A、STM32F74xx位硬件，以Keil μVision5.0为开发工具，详细介绍了ARM9、Cortex的体系结构、硬件组成，指令系统和程序设计、存储器接口、I/O、中断、DMA、定时器、串行通信、嵌入式Linux、C/OS-III操作系统应用、LWIP编程，很后给出了在物联网应用中常用的嵌入式系统开发实例。

刘连浩，男，博士，中南大学信息科学与工程学院计算机工程系教授，长期从事计算机与物联网方面的教学和科研工作。

第1章概述（1）
1.1单片机概念及特点（1）
1.2单片机的发展及种类（1）
1.2.1单片机发展（1）
1.2.2嵌入式处理器种类（3）
1.3CISC与RISC（5）
1.3.1CISC与RISC简介（5）
1.3.2流水线（6）
1.4ARM处理器系列（6）
1.4.1ARM版本（6）
1.4.2常用ARM系列简介（10）
1.4.3ARMv8（18）
1.5ARM的软件开发工具（18）
思考与习题（23）
第2章ARM基础与指令系统（24）
2.1ARM处理器基础（24）
2.1.1ARM处理器特点（24）
2.1.2存储器大小端方式（24）
2.1.3ARM处理器状态、ARM处理器模式及ARM模式下寄存器（25）
2.1.4Thumb状态下寄存器（28）
2.2ARM寻址方式（29）
2.2.1指令格式（29）
2.2.2寻址方式（30）
2.2.3ARM指令的条件执行（32）
2.3ARM指令（33）
2.3.1ARM常用指令（33）
2.3.2ARMv6/7版专有指令（40）
2.4Thumb指令（42）
2.5ARM伪操作与伪指令（43）
2.5.1符号定义与变量赋值伪操作（43）
2.5.2数据定义伪操作（43）
2.5.3汇编控制伪操作（45）
2.5.4信息报告伪操作（47）
2.5.5指令集选择伪操作（47）
2.5.6杂项伪操作（47）
2.5.7ADR、ADRL、LDR伪指令（48）
2.5.8NOP伪指令（50）
思考与习题（50）
第3章ARM内存映射与存储器接口（52）
3.1ARM9存储器接口（52）
3.1.1S3C2440A存储器控制器（52）
3.1.2NANDFlash控制器（53）
3.2Cortex-M4存储器接口（59）
3.2.1Cortex-M4结构与内存映射（59）
3.2.2多层AHB总线矩阵（60）
3.2.3Cortex-M4外部存储器控制器（64）
3.3半导体存储器种类、NORFlash与NANDFlash存储器简介（66）
思考与习题（68）
第4章ARMI/O口、Cortex事件路由及GIMA（69）
4.1ARMI/O端口原理（69）
4.1.1ARM9的I/O端口（69）
4.1.2Cortex-M4的系统控制单元I/O与GPIO（71）
4.1.3Cortex-M7GPIO（89）
4.2Cortex-M4的事件路由器（99）
4.3LPC43XX全局输入多路复用器阵列GIMA（101）
思考与习题（103）
第5章ARM9、Cortex-M4/M7中断、LCD、A/D与触摸屏（105）
5.1ARM9中断系统原理（105）
5.2Cortex-M4NVIC中断原理（114）
5.2.1中断原理（114）
5.2.2与中断有关的寄存器（117）
5.3Cortex-M7NVIC中断原理（120）
5.4LCD（131）
5.4.1LCD原理（131）
5.4.2OLED（132）
5.4.3ARM9LCD接口（135）
5.5A/D与触摸屏（146）
5.5.1A/D转换（146）
5.5.2触摸屏工作原理及种类（148）
5.5.3ARM9ADC转换器和触摸屏接口（149）
5.5.4Cortex-M4/M7A/D（153）
思考与习题（153）
第6章ARM9、Cortex-M4/M7DMA与定时器（154）
6.1ARM9DMA原理（154）
6.1.1DMA请求源（154）
6.1.2DMA工作过程（155）
6.1.3基本DMA时序（155）
6.1.4DMA传输大小（156）
6.1.5DMA专用寄存器（156）
6.2Cortex-M4/M7DMA原理（162）
6.2.1Cortex-M4DMA主要功能特点（162）
6.2.2DMA系统连接（163）
6.2.3DMA寄存器描述（169）
6.3ARM9定时器（180）
6.4Cortex-M4/M7定时器种类及功能原理（183）
6.4.1状态可配置的定时器（183）
6.4.2Timer0～3定时器（189）
6.4.3电机控制PWM（191）
6.4.4正交编码器接口（194）
思考与习题（196）
第7章串行总线（197）
7.1串行通信概述与RS-232C（197）
7.2ARM9的UART接口（203）
7.3SPI、I2C、I2S、SD卡总线（206）
7.3.1SPI总线接口（206）
7.3.2I2C总线接口（207）
7.3.3I2S总线接口（216）
7.3.4SD卡（224）
7.5现场总线（231）
7.5.1现场总线概述（231）
7.5.2CAN总线（236）
思考与习题（244）
第8章嵌入式操作系统与LWIP（245）
8.1操作系统（245）
8.1.1操作系统简介（245）
8.1.2嵌入式操作系统简介（248）
8.2Linux操作系统（250）
8.2.1Linux简介（250）
8.2.2Linux特点（250）
8.2.3嵌入式Linux（251）
8.2.4Linux内核版本与发行版（251）
8.2.5Linux进程管理（252）
8.2.6存储管理（257）
8.2.7文件系统（260）
8.2.8设备管理（263）
8.2.9Linux内核模块（265）
8.2.10Linux配置文件（266）
8.2.11Linux启动流程简介（267）
8.3μC/OS概述（271）
8.4μC/OS-III移植（273）
8.4.1μC/OS的CPU移植（273）
8.4.2μC/OS-III移植（275）
8.4.3μC/OS-III应用示例（278）
8.5LWIP概述（295）
8.5.1LWIP简介（295）
8.5.2LWIP应用模式（296）
思考与习题（297）
第9章物联网中的常用嵌入式系统（298）
9.1TinyOS概述（299）
9.1.1TinyOS简介（299）
9.1.2TinyOS的特点（301）
9.1.3TinyOS开发平台（302）
9.1.4TinyOS开发案例（302）
9.1.5TinyOS的基本概念（303）
9.2安装TinyOS（304）
9.3nesC概述（308）
9.3.1nesC简介（308）
9.3.2nesC基本概念（310）
9.3.3一个简单的nesC编程示例（316）
9.3.4TOSSIM仿真（317）
9.4TinyOS内部机制简介（318）
9.4.1TinyOS程序运行机制分析（318）
9.4.2TinyOS的调度机制（320）
9.4.3TinyOS的通信模型（320）
9.4.4TinyOS的能量管理（322）
思考与习题（323）
参考文献（324）