普通高校“十二五”规划教材：ARM9嵌入式系统设计基础教程（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

　　《普通高校“十二五”规划教材：ARM9嵌入式系统设计基础教程（第2版）》系统介绍了嵌入式系统的基础知识，ARM体系结构，32位RISC微处理器S3C2410A，嵌入式系统的存储器系统，嵌入式系统输入／输出设备接口，嵌入式系统总线接口，嵌入式系统网络接口，嵌入式系统软件及操作系统基础，ARM汇编语言程序没计基础，Bootloader没计基础，Linux操作系统基础，嵌入式Linux软件设计，图形用户接口（ GUI）。每章都附有思考题与习题。免费提供电子课件。
　　《普通高校“十二五”规划教材：ARM9嵌入式系统设计基础教程（第2版）》内容丰富实用，层次清晰，叙述详尽，方便教学与自学，可作为高等院校电子信息工程、通信工程、自动控制、电气自动化、汁算机科学与技术等专业进行嵌入式系统教学的教材，也可作为全国大学生电子设计竞赛培训教材，以及工程技术人员进行嵌入式系统开发与应用的参考书。

内页插图

目录

第1章 嵌入式系统基础知识
1.1 嵌入式系统的定义和组成
1.1.1 嵌入式系统的定义
1.1.2 嵌入式系统的发展趋势
1.1.3 嵌入式系统的组成
1.1.4 RTOS
1.2 嵌入式微处理器体系结构
1.2.1 冯·诺依曼结构与哈佛结构
1.2.2 精简指令集计算机
1.2.3 流水线技术
1.2.4 信息存储的字节顺序
1.3 嵌入式微处理器的结构和类型
1.3.1 嵌入式微控制器
1.3.2 嵌入式微处理器
1.3.3 DSP处理器
1.3.4 嵌入式片上系统
1.3.5 多核处理器
思考题与习题

第2章 ARM体系结构
2.1 ARM体系结构简介
2.2 ARM微处理器结构
2.2.1 ARM7微处理器
2.2.2 ARM9微处理器
2.2.3 ARM11微处理器
2.2.4 Cortex-A微处理器
2.2.5 Cortex-R微处理器
2.2.6 Cortex-M微处理器
2.2.7 SecurCore微处理器
2.3 ARM微处理器的寄存器结构
2.3.1 处理器的运行模式
2.3.2 处理器的工作状态
2.3.3 处理器的寄存器组织
2.3.4 Thumb状态的寄存器集
2.4 ARM微处理器的异常处理
2.4.1 ARM体系结构的异常类型
2.4.2 异常类型的含义
2.4.3 异常的响应过程
2.4.4 应用程序中的异常处理
2.5 ARM的存储器结构
2.6 ARM微处理器指令系统
2.6.1 基本寻址方式
2.6.2 ARM指令集
2.6.3 Thumb指令集
2.7 ARM微处理器的接口
2.7.1 ARM协处理器接口
2.7.2 ARMAMBA接口
2.7.3 ARMI/O结构
2.7.4 ARMJTAG调试接口
思考题与习题

第3章 32位RISC微处理器S3C2410A
3.1 S3C2410A简介
3.1.1 S3C2410A的内部结构
3.1.2 S3C2410A的技术特点
3.2 S3C2410A存储器控制器
3.2.1 S3C2410A存储器控制器特性
3.2.2 S3C2410A存储器映射
3.3 复位、时钟和电源管理
3.4 S3C2410A的I/O口
3.4.1 S3C2410A的I/O口配置
……
第4章 嵌入式系统的存储器系统
第5章 嵌入式系统输入／输出设备接口
第6章 嵌入式系统总线接口
第7章 嵌入式系统网络接口
第8章 嵌入式系统软件及操作系统基础
第9章 ARM汇编语言程序设计基础
第10章 Boot loader设计基础
第11章 Linux操作系统基础
第12章 嵌入式Linux软件设计
第13章 图形用户接口（GUI）
参考文献

前言/序言

嵌入式系统：通往智能世界的核心驱动 在飞速发展的数字时代，嵌入式系统早已渗透到我们生活的方方面面，成为驱动现代科技进步的核心引擎。从智能手机、家用电器，到汽车电子、工业自动化，再到航空航天、医疗设备，几乎所有涉及信息处理和控制的电子设备都离不开嵌入式系统的身影。它们是隐藏在幕后的“智慧大脑”，默默地为我们的生活带来便利与高效。 什么是嵌入式系统？ 简单来说，嵌入式系统是一种为了特定应用而设计的、集成在更大设备或系统中的计算机系统。它通常由微处理器或微控制器、存储器、输入/输出接口以及专门的软件组成。与通用计算机不同，嵌入式系统通常具有以下特点： 专一性强： 专注于完成特定的任务，如控制一个电机、处理一个信号、管理一个用户界面等。 实时性要求高： 许多嵌入式系统需要在严格的时间限制内响应事件，否则可能导致系统失灵甚至安全事故。 资源受限： 相比于通用计算机，嵌入式系统往往拥有有限的计算能力、内存和功耗，因此对软硬件的设计都提出了更高的要求。 可靠性要求高： 嵌入式系统常常工作在恶劣的环境下，需要具备极高的稳定性和抗干扰能力。 体积小、功耗低： 许多嵌入式设备需要便携或长期独立运行，因此对尺寸和能耗有着严格的限制。 嵌入式系统的发展历程与现状 嵌入式系统的概念最早可以追溯到20世纪60年代，随着集成电路技术的发展，微处理器逐渐集成到各种设备中，开启了嵌入式系统应用的序幕。早期，嵌入式系统主要应用于军工和航空航天领域。 到了20世纪80年代，随着微控制器的出现，嵌入式系统的成本大幅下降，应用范围迅速扩展到消费电子、工业控制等领域。 90年代至今，互联网的兴起和移动通信技术的飞速发展，为嵌入式系统带来了前所未有的机遇。智能手机的普及，物联网（IoT）概念的提出，更是将嵌入式系统推向了发展的高潮。如今，嵌入式系统已经成为信息技术产业的重要组成部分，其市场规模不断扩大，技术也在持续创新。 嵌入式系统设计的核心要素 嵌入式系统的设计是一个系统性的工程，涉及到硬件和软件两个层面。 1. 硬件设计： 微处理器/微控制器选型： 这是嵌入式系统的“心脏”。根据应用需求，需要选择合适的CPU架构（如ARM、MIPS、x86等）、核心频率、内存接口、外设接口等。例如，对功耗要求高的设备可能会选择低功耗的ARM Cortex-M系列，而对计算性能要求高的则可能选择ARM Cortex-A系列。 存储器设计： 包括RAM（随机存取存储器）用于程序运行和数据存储，ROM（只读存储器）或Flash Memory用于存储固件和程序代码。存储器的容量、速度和类型都需要与系统性能相匹配。 输入/输出（I/O）接口设计： 负责嵌入式系统与外部世界的交互。常见的I/O接口包括GPIO（通用输入/输出）、UART（通用异步收发传输器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）、USB（通用串行总线）、ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）等。这些接口的选择和配置直接影响着系统的功能和连接性。 电源管理： 嵌入式系统尤其需要高效的电源管理，以延长电池寿命或降低能耗。这可能涉及到电源管理芯片（PMIC）、低功耗模式设计、电量监测等。 时钟与复位电路： 保证系统稳定运行的时序。 外围设备集成： 根据具体应用，还需要集成各类传感器、执行器、显示屏、通信模块（如Wi-Fi、蓝牙、蜂窝网络模块）等。 2. 软件设计： 嵌入式操作系统（RTOS）： 对于需要多任务处理、实时响应的应用，嵌入式操作系统必不可少。RTOS能够有效地管理系统资源，调度任务，提供通信机制，并保证任务的实时性。常见的RTOS有FreeRTOS, RT-Thread, Zephyr, VxWorks等。 驱动程序： 负责连接操作系统或应用程序与硬件设备之间的桥梁。例如，传感器驱动、通信接口驱动、显示驱动等，它们将底层的硬件操作封装起来，提供给上层软件调用。 中间件： 提供更高层次的服务，如网络协议栈（TCP/IP, HTTP）、文件系统、图形用户界面（GUI）库等，简化上层应用开发。 应用程序： 这是嵌入式系统最终面向用户或完成具体功能的软件部分，例如，智能家居控制应用、车载导航系统应用、工业设备监控应用等。 固件（Firmware）： 通常指存储在非易失性存储器（如Flash）中的低级程序，它负责初始化硬件、启动操作系统或直接运行应用程序。 嵌入式系统设计中的关键技术与挑战 实时性： 在很多应用中，系统的响应时间至关重要，例如在汽车的刹车控制系统中，延迟毫秒级都可能带来灾难性后果。RTOS的设计和任务调度策略是保证实时性的关键。 功耗优化： 尤其在移动设备和物联网设备中，如何最大限度地降低功耗，延长设备续航时间，是设计的重中之重。这需要从硬件选型、软件的低功耗模式、电源管理策略等多个方面进行考虑。 安全性： 随着嵌入式系统连接到网络，安全威胁也日益增加。保障系统免受恶意攻击、数据泄露等，需要从硬件加密、安全启动、网络安全协议到应用层面的安全设计。 可靠性与稳定性： 嵌入式系统需要长时间、在各种环境下稳定运行。这要求在设计过程中充分考虑硬件的冗余、容错机制、软件的健壮性以及严格的测试。 互联互通（Connectivity）： 物联网的发展使得嵌入式系统需要支持多种通信协议和网络标准，如Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, LoRa, 5G等，实现设备间的互联互通。 系统集成与复杂性： 随着嵌入式系统功能的日益强大，其软硬件的复杂性也在不断增加，如何有效地管理和集成这些复杂性，是设计者面临的挑战。 开发工具链： 高效的开发工具，包括编译器、调试器、仿真器、逻辑分析仪、示波器等，是嵌入式系统开发不可或缺的。 嵌入式系统在各行各业的应用 嵌入式系统已经深入到国民经济的各个领域： 消费电子： 智能手机、平板电脑、智能电视、数码相机、MP3播放器、智能穿戴设备、家用电器（冰箱、洗衣机、空调等）中的智能控制部分。 汽车电子： 发动机控制单元（ECU）、刹车防抱死系统（ABS）、安全气囊控制、车载信息娱乐系统、自动驾驶辅助系统（ADAS）、导航系统。 工业自动化： 可编程逻辑控制器（PLC）、工业机器人、数控机床（CNC）、分布式控制系统（DCS）、传感器网络、数据采集系统。 通信设备： 路由器、交换机、基站、智能网关、IP电话。 医疗设备： 心电图机、监护仪、输液泵、CT扫描仪、核磁共振仪、便携式医疗诊断设备。 航空航天： 飞机导航系统、发动机控制系统、飞行控制系统、卫星通信系统、空间探测器。 安防监控： 智能门锁、监控摄像头、门禁系统、火灾报警系统。 能源管理： 智能电表、智能电网设备、太阳能逆变器。 嵌入式系统设计人才的需求与前景 随着嵌入式技术的飞速发展和应用领域的不断拓展，对嵌入式系统设计人才的需求也日益旺盛。掌握嵌入式系统硬件设计、嵌入式软件开发、操作系统原理、通信协议、实时系统等知识和技能的工程师，在市场上备受欢迎。 无论是初入职场的毕业生，还是希望在技术领域深耕的从业者，嵌入式系统设计都是一个充满挑战与机遇的专业方向。它不仅能够让你深入了解现代科技的底层运作，更能让你有机会参与到改变世界的创新项目中，设计出能够真正影响人们生活的产品。 结语 嵌入式系统是连接物理世界与数字世界的桥梁，是实现智能化、网络化、自动化的基石。理解嵌入式系统的原理、掌握相关的设计技术，对于在信息时代把握科技脉搏、开创智能未来至关重要。从基础的硬件原理到复杂的软件架构，从精密的实时控制到广泛的网络连接，嵌入式系统的世界广阔而深邃，等待着有志者去探索和创造。