嵌入式系统及其开发应用

第1章 嵌入式系统概述 1
1.1 嵌入式系统的定义 1
1.2 嵌入式系统的基本组成 2
1.3 嵌入式系统的特点 3
1.4 嵌入式系统的主要应用领域 5
1.5 嵌入式系统的发展趋势 7
思考题 8

第2章 ARM微处理器及其开发应用 9
2.1 ARM微处理器概述 9
2.1.1 ARM微处理器的特点及应用领域 9
2.1.2 ARM微处理器系列 10
2.1.3 ARM微处理器结构 12
2.1.4 ARM微处理器的应用选型 13
2.2 ARM微处理器的指令系统 14
2.2.1 ARM微处理器的指令分类与格式 14
2.2.2 指令的条件域 15
2.2.3 ARM指令的寻址方式 16
2.2.4 ARM指令集 17
2.2.5 Thumb指令及应用 29
2.3 ARM汇编程序设计基础 30
2.3.1 ARM汇编器所支持的伪指令 30
2.3.2 汇编语言的语句格式 37
2.3.3 汇编语言的程序结构 40
2.4 ARM微处理器的编程模型 42
2.4.1 ARM微处理器的工作状态 42
2.4.2 ARM体系结构的存储器格式 42
2.4.3 处理器模式 43
2.4.4 寄存器组织 43
2.4.5 异常 48
2.5 ARM存储器设计 52
2.6 基于ARM的嵌入式系统开发 55
2.7 本章小结 56
思考题 56

第3章 嵌入式系统的操作系统及软件开发 57
3.1 嵌入式系统对操作系统的要求 57
3.2 嵌入式实时操作系统 59
3.2.1 嵌入式实时操作系统的概念 60
3.2.2 实时操作系统的发展过程 60
3.2.3 RTOS的几个评价指标 62
3.2.4 嵌入式操作系统与通用操作系统的区别 62
3.3 实时操作系统的选择 63
3.4 嵌入式系统高级语言开发流程 65
3.5 开发调试方法 66
3.5.1 嵌入式系统开发时需要的工具 66
3.5.2 嵌入式系统的开发调试过程 67
3.6 本章小结 68
思考题 68

第4章 Linux操作系统 69
4.1 Linux概论 69
4.1.1 Linux的起源 69
4.1.2 Linux与GNU 70
4.1.3 Linux内核概况 71
4.1.4 Linux内核的微型化 72
4.2 嵌入式Linux 72
4.2.1 Linux应用于嵌入式系统的优势和不足 72
4.2.2 嵌入式Linux的应用举例 74
4.3 uClinux操作系统及其开发环境 76
4.3.1 uClinux操作系统 76
4.3.2 uClinux的开发环境 79
4.3.3 uClinux操作系统的一些说明 80
4.4 嵌入式实时操作系统和实时Linux 82
4.5 Linux常见术语和常用命令 83
4.5.1 Linux常见术语 83
4.5.2 Linux常用命令 84
4.6 gcc编译器和Makefile 90
4.6.1 gcc编译器 90
4.6.2 Makefile 95
4.7 本章小结 97
思考题 98

第5章 ARM嵌入式系统开发环境 99
5.1 基本原理 99
5.1.1 SemitARM9200实验箱 99
5.1.2 宿主机开发环境 103
5.1.3 文件与目录结构 107
5.1.4 Linux系统的配置编译和文件系统 109
5.1.5 Linux系统在地址空间中的位置 110
5.1.6 中断 112
5.1.7 通用输入/输出接口和总线 114
5.1.8 在开发板上开发应用程序 114
5.1.9 如何创建自己的应用 116
5.1.10 加入应用程序的ramdisk文件系统映像制作 117
5.2 实验及其要求 118
5.2.1 实验设备与软件环境 118
5.2.2 实验内容和步骤 118
5.2.3 预习及实验报告要求 121
思考题 121

第6章 嵌入式系统内核相关技术及实验 122
6.1 嵌入式系统进程间通信的基本原理 122
6.1.1 Linux系统中的进程 122
6.1.2 Linux系统中的进程间通信 122
6.1.3 信号机制 123
6.1.4 管道及有名管道 128
6.1.5 消息队列 131
6.1.6 共享存储段 136
6.1.7 System V的进程间通信机制 137
6.2 内核烧写及下载的基本原理 139
6.2.1 Linux系统的烧写 139
6.2.2 内核下载至RAM中直接启动 144
6.3 实验及其要求 144
6.3.1 实验内容与步骤 144
6.3.2 预习及实验报告要求 147
思考题 147

第7章 嵌入式系统串口通信及实验 148
7.1 串口通信的工作原理 148
7.1.1 串行通信的基本概念 148
7.1.2 串行b/s通信的物理标准简介 149
7.2 实验及其要求 151
7.2.1 实验内容及步骤 151
7.2.2 预习及实验报告要求 152
思考题 153

第8章 嵌入式系统的几个基本实验 154
8.1 U盘挂载及读/写实验 154
8.1.1 USB设备及其通信协议简介 154
8.1.2 挂载和读/写实验及其要求 155
8.2 GPIO驱动实验 156
8.2.1 开发板中的GPIO简介 156
8.2.2 GPIO驱动实验及其要求 157
8.3 键盘实验 158
8.3.1 键盘中断的处理过程 158
8.3.2 键盘实验及其要求 159
8.4 实时时钟实验 161
8.4.1 实时时钟的功能 161
8.4.2 实时时钟实验及其要求 161
8.5 预习及实验报告要求 163
思考题 163

第9章 嵌入式系统网络通信及实验 164
9.1 通信协议及实验原理 164
9.1.1 TCP/IP协议简介 164
9.1.2 包及套接字 165
9.1.3 TCP协议简介 165
9.1.4 UDP协议简介 167
9.1.5 端口号分配 167
9.2 实验及其要求 168
9.2.1 实验内容与步骤 168
9.2.2 预习及实验报告要求 171
思考题 172

第10章 典型通信系统的嵌入式实验 173
10.1 蓝牙技术及其实验 173
10.1.1 蓝牙技术简介 173
10.1.2 蓝牙实验及其要求 174
10.1.3 预习及实验报告要求 179
10.2 Zigbee无线通信系统及其实验 179
10.2.1 Zigbee技术简介 179
10.2.2 Zigbee实验及其要求 180
10.2.3 预习及实验报告要求 181
10.3 无线局域网及其实验 182
10.3.1 IEEE 802.11无线局域网系列标准简介 182
10.3.2 IEEE 802.11b/g无线局域网实验及其要求 184
10.3.3 预习及实验报告要求 187
10.4 全球定位系统及其实验 187
10.4.1 GPS基本原理 187
10.4.2 GPS实验及其要求 190
10.4.3 预习及实验报告要求 192
10.5 GSM/GPRS移动通信系统及其实验 192
10.5.1 GSM/GPRS移动通信系统简介 192
10.5.2 GSM/GPRS实验及其要求 193
10.5.3 预习及实验报告要求 196
10.6 CDMA2000-1X无线通信系统及其实验 196
10.6.1 CDMA2000_1X无线通信系统简介 196
10.6.2 CDMA2000_1X无线通信系统实验设备与软件环境 197
10.6.3 预习及实验报告要求 201
思考题 201

第11章 典型通信系统嵌入式开发案例 202
11.1 蓝牙电话网关系统综合开发案例 202
11.1.1 嵌入式蓝牙电话网关系统构成 202
11.1.2 开发流程和实验结果 203
11.2 无线传感器网络与广域网融合系统开发案例 206
11.2.1 无线传感网与广域网融合系统构成 206
11.2.2 开发流程和实验结果 207
11.3 定位信息无线传输系统综合开发案例 210
11.3.1 定位信息无线传输系统构成 210
11.3.2 开发流程和实验结果 211
11.4 多网融合综合接入系统开发案例 215
11.4.1 多网融合综合接入系统构成 215
11.4.2 开发流程和实验结果 216
思考题 225
参考文献 226