嵌入式系统与移动设备开发基础

（1）本书主要介绍ARM公司推出的处理器架构——ARM11； （2）本书将嵌入式系统与移动设备开发结合到一起，理论联系实际，对学生的学习更有帮助； （3）内容丰富，书中含有大量代码，可帮助学生在学习的同时提升实际应用能力。

本书借鉴了很多国内优秀培训机构的思路，力求使读者在没有相关背景知识的前提下，也可以学习嵌入式开发。本书分为两篇，第一篇包括第1章～第8章，依次讲述了嵌入式系统的概念、ARM11体系结构、ARM微处理器的指令系统、S3C6410处理器、GPIO接口、IIC总线接口、UART接口、ADC和触摸屏接口等相关内容；第二篇包括第9章～第14章，分别介绍了Android系统级开发基本方法、Android系统开发环境、Boot Loader、Android驱动开发、Input输入子系统以及传感器系统的结构等移动设备开发相关的内容。 本书通俗易懂、条理清晰、实例丰富，既可作为普通高等院校相关专业的教材，也可作为读者自学的教材，同时也非常适合作为专业人员的参考书。

胡威，浙江大学本科/硕士/博士，浙江大学师资博士后，武汉科技大学副教授，武汉科技大学计算机科学系主任/重量计算机实验教学示范中心副主任，曾任浙江大学-英特尔技术中心学术秘书、多核实验室副主任。发表国内外学术论文93篇，获第七届IEEE ICESS国际会议很好论文奖、JCSC（SCI源刊）区域编辑推荐论文，获得专利授权15项，软件著作权26项。获得2015年湖北省科技进步奖二等奖1项，2009年浙江省科学技术奖三等奖1项，2015年武汉市科技进步奖二等奖1项，2009年杭州市科技进步奖二等奖1项，浙江省2008年引进大院名校共建创新载体称号1项。负责/参与重量、省部级项目14项，参与国标《手持式电子产品嵌入式软件API》的制订。主讲计算机组成原理、多核、嵌入式课程，发表教学论文44篇，获得湖北省教学成果奖一等奖1项，湖北省教学成果奖二等奖1项，浙江大学校级教学成果奖二等奖1项。主持省部级教研项目7项，参加重量精品课程2项、省部级精品课程1项、优客联盟“UOOC Star”在线课程1项。 郭宏，博士，副教授，硕士生导师。现在武汉科技大学计算机科学与技术学院任教，多年来一直从事自动控制及计算机应用领域的教学与科研工作，主要担任嵌入式系统、单片机技术和数字电路等课程的教学。主要研究方向为传感器与数据处理、智能控制与信息系统、嵌入式实时系统及应用、智能仪器仪表等。主持和参与教改、科研项目多项，发表教学、学术论文二十多篇，多篇被 SCI、EI、ISTP等三大检索工具收录。获省、校级教学奖励多项，湖北省科技进步二等奖1项，申请软件著作权10项，获国家发明专利1项。

第 1章 嵌入式系统概述 1.1 嵌入式系统的基本概念 1.1.1 嵌入式系统的定义 1.1.2 嵌入式系统的发展 1.1.3 嵌入式系统的特点 1.2 嵌入式系统的分类 1.2.1单个微处理器 1.2.2嵌入式处理器可扩展的系统 1.2.3复杂的嵌入式系统 1.2.4在制造或过程控制中使用的计算机系统 1.3 嵌入式处理器 1.3.1嵌入式微处理器 1.3.2嵌入式微控制器 1.3.3嵌入式DSP处理器 1.3.4嵌入式片上系统 1.4 嵌入式系统的组成 1.4.1嵌入式系统的硬件 1.4.2嵌入式系统的软件 1.4.3嵌入式系统的开发工具和开发系统 1.5 嵌入式操作系统 1.5.1 嵌入式操作系统的发展 1.5.2 嵌入式操作系统的分类 1.5.3 嵌入式操作系统的特点 1.5.4 主流嵌入式操作系统简介 第 2章ARM11体系结构 2.1 ARM微处理器概述 2.1.1 ARM公司简介 2.1.2 ARM微处理器的特点 2.1.3 ARM体系结构的版本 2.2 ARM11系列微处理器 2.2.1 目标应用 2.2.2 ARM11处理器特点 2.2.3 ARM11处理器性能 2.2.4 ARM11处理器规格 2.3 ARM11系列微处理器架构 2.4 ARM11流水线 2.4.1 流水线结构的性能 2.4.2 流水线级数的影响 2.4.3 ARM11处理器中流水线管理 2.5 ARM工作模式及寄存器组 2.5.1 ARM核工作模式 2.5.2 ARM寄存器分组 2.5.3 工作模式分析 2.6 各种模式工作机制 2.6.1 CPSR、PC和SPSR_xxx、LR_xxx寄存器工作关系 2.6.2 R13_xxx寄存器用途（sp_xxx堆栈指针） 2.6.3 FIQ和IRQ特权模式（异常或叫中断模式） 2.6.4 Supervisor特权模式（异常） 2.6.5 Abort特权模式（异常） 2.6.6 Undefined特权模式（异常） 2.6.7 Secure Monitor特权（异常）模式 2.6.8 System特权模式 2.6.9 ARM中各个异常处理响应优先级 2.7 进入和退出异常中断的过程 2.7.1 ARM处理器对异常中断的相应过程 2.7.2 从异常中断处理程序种返回 第3章 ARM微处理器的指令系统 3.1 ARM微处理器的指令集概述 3.1.1 ARM微处理器的指令的分类与格式 3.1.2 指令的条件域 3.2 ARM指令的寻址方式 3.2.1 立即寻址 3.2.2 寄存器寻址 3.2.3 寄存器间接寻址 3.2.4 基址变址寻址 3.2.5 多寄存器寻址 3.2.6 相对寻址 3.2.7 堆栈寻址 3.3 ARM指令集 3.3.1 跳转指令 3.3.2 数据处理指令 3.3.3 乘法指令与乘加指令 3.3.4 程序状态寄存器访问指令 3.3.5 加载/存储指令 3.3.6 批量数据加载/存储指令 3.3.7 数据交换指令 3.3.8 移位指令（操作） 3.3.9 协处理器指令 3.3.10 异常产生指令 3.4 Thumb指令及应用 第4章 S3C6410 处理器 4.1 S3C6410处理器概述 4.2 S3C6410体系结构 4.3 S3C6410引脚名称 4.4 S3C6410引脚信号描述 4.4.1外部存储器接口 4.4.2 串行通信接口 4.4.3 图像/视频接口 4.4.4 AD/DA接口 4.4.5 移动存储设备接口 4.4.6 系统管理器接口 4.4.7 电源组接口 4.5 存储器映射 4.5.1存储器系统模块图 4.5.2 特殊设备地址空间 4.6 系统控制器 4.6.1系统控制器的特性 4.6.2功能描述 4.7 S3C6410复位信号 4.7.1 硬件复位 4.7.2 温复位 4.7.3 软件复位 4.7.4 看门狗复位 4.8寄存器描述 4.8.1 部分SFR寄存器 4.8.2 PLL控制寄存器 4.8.3 时钟源控制寄存器 4.9 S3C6410中断源 4.10向量中断控制器功能模块 4.11 VIC寄存器 4.12寄存器描述 4.12.1 IRQ状态寄存器，VICIRQSTATUS 4.12.2 FIQ状态寄存器，VICFIQSTATUS 4.12.3原始中断状态寄存器，VICRAWINTR 4.12.3原始中断状态寄存器，VICRAWINTR 4.12.5 中断使能寄存器，VICINTENABLE 4.12.6 中断使能清除，VICINTENCLEAR 4.12.7 软件中断寄存器，VICSOFTINT 4.12.8 软件中断清除寄存器，VICSOFTINTCLEAR 4.12.9 保护使能寄存器，VICPROTECTION 4.12.10 软件优先级屏蔽寄存器，VICSWPRIORITYMASK 4.12.11 链式向量优先级寄存器 4.12.12 矢量地址寄存器，VICVECTADDR[0-31] 4.12.13 向量中断优先寄存器，VICVECTRPRIORITY[0-31] 4.12.14 向量地址寄存器，VICADDRESS 4.13 外部中断 4.13.1 GPIO 4.13.2 外部中断号 4.14 中断处理过程 第5章GPIO接口 5.1 GPIO接口概述 5.2 GPIO结构 5.3 GPIO端口 5.4 GPIO寄存器 5.4.1 端口A控制寄存器 5.4.2 端口B控制寄存器 5.4.3 端口C控制寄存器 5.4.4 端口D控制寄存器 5.4.5 端口E控制寄存器 5.4.6 端口F控制寄存器 5.4.7 端口G控制寄存器 5.4.8 端口H控制寄存器 5.4.9 端口I控制寄存器 5.4.10 端口J控制寄存器 5.4.11 端口K控制寄存器 5.4.12 端口L控制寄存器 5.4.13 端口M控制寄存器 5.4.14 端口N控制寄存器 5.4.15 端口O控制寄存器 5.4.16 端口P控制寄存器 5.4.17 端口Q控制寄存器 5.5 GPIO应用举例 5.5.1 电路连接 5.5.2 寄存器设置 5.5.3 程序的编写 第6章 IIC总线接口 6.1 IIC总线接口概述 6.2 IIC总线接口操作模式 6.2.1开始和停止条件 6.2.2 数据传输格式 6.2.3 ACK信号传输 6.2.4 读写操作 6.2.5 异常中断条件 6.2.6 IIC总线配置 6.2.7 每个模块的操作流程图 6.3 IIC总线接口特殊寄存器 6.3.1 多主控器IIC总线控制（IICCON）寄存器 6.3.2 多主控器工IC总线控制/状态（IICSTAT）寄存器 6.3.3 多主控器IIC总线地址（IICADD）寄存器 6.3.4 多主控制器IIC总线发送/接收数据移位（IICDS）寄存器 6.3.5 多主控器IIC总线控制寄存器 6.4 IIC总线编程举例 6.4.1 IIC_ MasterWrP函数 6.4.2 IIC_ MasterRdP函数 6.4.3 IIC_ S1aveRdP函数 6.4.4 IIC_ S1aveWrP函数 第7章 UART接口 7.1 UART接口概述 7.2 UART接口特性 7.3 UART的操作 7.3.1 数据发送 7.3.2 数据接收 7.3.3 自动流量控制（AFC） 7.3.4 接收FIFO的操作 7.3.5 发送FIFO的操作 7.3.6 RS-232C接口 7.3.7 中断/DMA请求的产生 7.3.8 UART错误状态FIFO 7.3.9 红外线（IR）模式 7.4 外部接口 7.5 寄存器描述 7.5.1 UART行控制寄存器 7.5.2 UART控制寄存器 7.5.3 UART的FIFO控制寄存器 7.5.4 UART Modem控制寄存器 7.5.5 UART接收（Rx）/（Tx）发送状态寄存器 7.5.6 UART错误状态寄存器 7.5.7 UART的FIFO状态寄存器 7.5.8 UART Modem状态寄存器 7.5.9 UART发送缓冲寄存器（保存寄存器和FIFO寄存器） 7.5.10 UART接收缓冲寄存器（保存寄存器和FIFO寄存器） 7.5.11 UART波特率分频寄存器 7.5.12 波特率错误容限 7.5.13 UART中断处理寄存器 7.5.14 UART中断源处理寄存器 7.5.15 UART中断屏蔽寄存器 7.6 UART接口应用举例 第8章ADC和触摸屏接口 8.1 ADC及触摸屏概述 8.2 ADC及触摸屏的特性 8.3 ADC及触摸屏界面操作 8.4功能描述 8.4.1 A/D转换时间 8.4.2 触摸屏接口方式 8.4.3 待机模式 8.4.4 编程记录 8.5 ADC和触摸屏界面的特殊寄存器 8.5.1 ADC的控制寄存器（ADCCON） 8.5.2 ADC的触摸屏控制寄存器（ADCTSC） 8.5.3 在X/Y坐标转换下触摸屏的PIN的条件 8.5.4 ADC开始延迟寄存器（ADCDLY） 8.5.5 ADC的数据转换寄存器（ADCDAT0） 8.5.6 ADC的数据转换寄存器（ADCDAT1） 8.5.7 ADC的触摸屏UP-DOWN寄存器（ADCUPDN） 8.5.8 ADC触摸屏中断清除寄存器 8.6 ADC应用举例 8.6.1 硬件设计 8.6.2 软件设计 第9章 Android系统级开发概述 9.1 Android系统的发展 9.2 Android系统架构 9.2.1 应用程序层（Application） 9.2.2 应用程序框架层（Application Framework） 9.2.3 系统运行库层（Libraries） 9.2.4 Linux内核层 9.3 Android系统内核 9.3.1 Linux内核结构 9.3.2 Android内核和驱动 9.4 系统移植的概念和驱动开发的方法 第 10章 Android系统开发环境 10.1 交叉开发环境 10.1.1 交叉开发环境 10.1.2 宿主机与目标机的连接 10.1.3 宿主机环境 10.1.4 目标机环境 10.2 Linux操作系统及其开发工具 10.2.1 Linux操作系统概述 10.2.2 Linux操作系统核心与驱动程序 10.2.3 Linux交叉编译工具链 10.3 Android系统开发工具 10.3.1 Android代码目录结构 10.3.2 Ubuntu与虚拟机 10.3.3 Android系统级开发工具链 第 11章 Boot Loader 11.1 Boot Loader概述 11.1.1 Boot Loader主要功能 11.1.2 Boot Loader操作模式 11.1.3 Boot Loader的通信 11.2 Boot Loader工作过程 11.2.1 Boot Loader工作过程概述 11.2.2 Boot Loader阶段1 11.2.3 Boot Loader阶段2 11.3 U-Boot启动流程分析 11.3.1 U-Boot概述 11.3.2 U-Boot代码结构 11.3.3 U-Boot启动流程分析 11.3.4 Boot Loader的修改 第 12章 Android驱动开发 12.1 Android驱动开发概述 12.1.1 Android驱动概述 12.1.2 Android系统移植 12.2 Android硬件抽象层 12.2.1 Android硬件抽象层概述 12.2.2 HAL Legacy 和 HAL 12.2.3 支持HAL的驱动程序 第 13章 Input输入子系统 13.1 用户输入系统介绍 13.1.1 Android输入系统的结构 13.1.2 移植工作 13.2 Linux Input子系统 13.2.1 设备驱动层的注册 13.2.2 handler的注册过程 13.3 Input驱动程序开发 13.3.1 文件input.h 13.3.2 文件KeycodeLabels.h 13.3.3 文件KeyCharacterMap.h 13.3.4 kl格式文件 13.3.5 kcm格式文件 13.3.6 文件EventHub.cpp 13.4 模拟器中的实现 第 14章传感器系统 14.1 传感器系统的结构 14.1.1 传感器系统Java层 14.1.2 传感器系统Frameworks层 14.2 传感器驱动开发 14.2.1 移植驱动程序 14.2.2 移植硬件抽象层 14.2.3 实现上层部分 14.3 传感器驱动的硬件抽象层实例