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詳細書籍分類

深入剖析ARM Cortex-A8

( 簡體 字)
作者:王痤類別:1. -> 電腦組織與體系結構 -> 嵌入式系統 -> Cortex
譯者:
出版社:電子工業出版社深入剖析ARM Cortex-A8 3dWoo書號: 44971
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NT售價: 445

出版日:8/1/2016
頁數:580
光碟數:0
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印刷:黑白印刷語系: ( 簡體 版 )
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ISBN:9787121294921
作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 
作者序:

譯者序:

前言:

經過幾十年的發展,嵌入式系統已經在很大程度上改變了人們的工作、生活和娛樂方式。嵌入式系統在工業自動化、國防、交通和航天等很多產業中得到了廣泛的應用,并逐步改變著這些產業。在日常生活中,幾乎所有帶一點“智能”的家電,也都擁有自己的嵌入式系統。
對于嵌入式硬件工程師和嵌入式驅動工程師來說,都需要對硬件有一定的理解。而嵌入式系統的硬件部分,其核心元件是嵌入式處理器,相當于嵌入式系統的“大腦”。進行嵌入式硬件和驅動的開發需要掌握嵌入式微處理器的相關知識。
作為ARM的一個關鍵轉型產品,Cortex-A8備受矚目,因其可在Android、Linux和WinCE系統之間切換,所以在手機、平板、工控三大領域得到了大量的應用。Cortex-A8設計用來滿足需要高性能、高功效、Web連接的市場需求,其中包括智能手機、上網本、機頂盒、數字電視、家庭網絡、存儲網絡(HDD、SSD)、打印機,Cortex-A8處理器還獲得了主流EDA和操作系統的支持。緊跟社會需求,本書選擇ARM Cortex-A8微處理器進行深入的講解。
對于一個有志于從事底層系統開發(如改造BootLoader、鉆研內核、為新硬件編寫驅動程序)的人,特別是一個想從上層軟件開發轉到底層軟件開發的人,必須能看懂電路原理圖,能夠看懂芯片數據手冊,清楚軟件是如何和硬件發生作用。同樣,對于想從硬件崗位轉到軟件崗位,想從傳統單片機(如51單片機)編程進一步學習“有操作系統的”嵌入式編程的人,需要找到一個學習的切入點,這個切入點就是先掌握各個硬件部分的簡單編程,再將它們組合起來構成一個相對復雜的軟件系統(如BootLoader),進而編寫基于操作系統的驅動程序,最后深入鉆研操作系統內核。本書會帶領讀者從分析內核開始,詳細地講解開發板硬件的各模塊,告訴讀者如何利用數據手冊和芯片廠商或第三方資料來設計硬件電路。在講解各個功能模塊時按照由淺入深的順序,分析每個功能模塊時,首先給出概念、講解原理,然后分析相應的寄存器,最后給出代碼并對代碼進行詳細的分析,尤其講解清楚和原理及寄存器的關系。本書所有的實例都已經經過友善之臂的Smart210開發板進行了驗證。
本書的編寫更強調解決問題的方法,怎樣利用數據手冊和芯片原廠或第三方資料來設計硬件電路,怎樣分析各個模塊的原理和利用寄存器編寫程序,這些都需要一定的方法,希望通過本書的學習,讀者能夠掌握Cortex-A8微處理器的原理及接口技術。
本書特色:
(1)硬件是基礎。如果不想只從事純應用(和硬件沒有任何關系)編程,那必須掌握一定的ARM系統與接口等硬件技術,具有分析系統原理和調試解決問題的能力。硬件是基礎,其實硬件并沒有初學者想象中那么難。ARM處理器原廠或第三方也都會提供完整的硬件參考設計,都是標準化電路及接口,學習者只要突破一種就可以理解多種ARM處理器,就可以消除硬件上的模糊。本書在編寫時,詳細講解了開發板的硬件原理圖,并從硬件本身去分析各個模塊的功能,深入到時序、引腳功能、電平轉換和物理現象等。
(2)獨特視角。本書是蘇嵌多年從事嵌入式社會培訓教育經驗匯總,從實戰的角度全面系統地介紹了蘇嵌嵌入式裸機開發和驅動開發領域的培訓心得。
(3)強調理論聯系實踐。每個模塊從細節上去分析功能,這樣就可以從最基本的角度去了解每個模塊的工作原理。在了解原理的基礎上,針對各個模塊又設計了相對應的實例,所有實例都使用友善之臂的Smart210開發板進行驗證,具有很強的實用性。
參與本書編寫的人員有王琚B林新華、桑元俊、苗新蕊、霍躍華、牛雪峰,本書既可作為高等院校相關專業師生的教學參考書,自學參考書,也可供相關領域的工程技術人員查閱之用,對于普通Cortex-A8嵌入式微處理器愛好者,本書也不失為幫助他們掌握Cortex-A8嵌入式微處理器原理與接口技術的深入淺出的一本讀物。
感謝蘇嵌教育在本書編寫的過程中提供的幫助和支持,感謝友善之臂的開發平臺,特別感謝電子工業出版社的編輯在本書出版過程中給予作者的指導和大力支持。
由于本書涉及的知識面廣,時間又倉促,限于筆者的水平和經驗,疏漏之處在所難免,懇請專家和讀者批評指正。

作 者
2016年7月
內容簡介:

本書從開發角度出發,以Smart210開發板為開發平臺,將Cortex-A8處理器體系結構、開發板硬件原理、指令系統、開發環境和各功能模塊的原理及應用娓娓道來,不僅讓讀者知其然,更要讓讀者知其所以然,并讓這些知識再反作用于實踐。揭開嵌入式Linux C系統開發背后鮮為人知的秘密,具體說來,全書主要討論了包括嵌入式C語言高級編程、嵌入式開發中經典數據結構與算法、嵌入式Linux系統編程、多任務解決機制,網絡編程以及嵌入式數據庫開發等多個方面的話題。

目錄:

第1章 緒論 1
1.1 嵌入式系統概述 1
1.1.1 什么是嵌入式系統 1
1.1.2 嵌入式系統的組成 2
1.1.3 嵌入式系統的發展 5
1.1.4 嵌入式系統的應用 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 嵌入式片上系統 11
1.3 嵌入式操作系統 11
1.3.1 嵌入式操作系統概述 11
1.3.2 嵌入式操作系統的特點 12
1.3.3 嵌入式實時操作系統 12
1.3.4 常見的嵌入式操作系統 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體系結構 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系列 29
2.3.3 Cortex-R系列 32
2.3.4 Cortex-A系列 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擴展體系結構 42
2.4.3 TrustZone安全擴展體系結構 42
2.4.4 高級SIMD體系結構 43
2.4.5 VFPv3體系結構 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 存儲器系統地址 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 系統控制協處理器 59
2.5 Cortex-A8存儲管理模型 60
2.5.1 高速緩沖存儲器(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處理器時鐘系統 71
2.7 Cortex-A8處理器復位系統 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系列芯片的結構框圖 83
3.3 S5PV210系列芯片的特性 85
3.3.1 微處理器 86
3.3.2 存儲器子系統 87
3.3.3 多媒體 88
3.3.4 音頻子系統 90
3.3.5 安全子系統 90
3.3.6 接口 90
3.3.7 系統外設 92
3.3.8 AMBA總線 93
3.3.9 S5PV210和S3C6410的比較 95
3.4 S5PV210系列芯片的應用領域 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 系統電源 125
3.6.7 復位電路 128
3.6.8 系統時鐘電路 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處理器的指令系統 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匯編偽操作 209
4.6 匯編程序設計 213
4.6.1 匯編語言的語句格式 213
4.6.2 匯編語言的程序結構 219
4.7 C語言與匯編混合編程 220
4.7.1 ATPCS介紹 220
4.7.2 內嵌匯編 222
4.7.3 ARM中的匯編和C語言相互調用 227
第5章 開發環境詳解 231
5.1 安裝并配置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 什么是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 系統引導程序綜述 280
5.5.1 系統引導程序含義 280
5.5.2 系統引導程序的功能 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 匯編點亮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 實驗現象 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 實驗現象 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 隨機存儲器和只讀存儲器 317
7.2 S5PV210的存儲系統 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 什么是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 實驗現象 333
7.6 重定位代碼到DRAM 333
7.6.1 關于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 實驗現象 343
7.7 NANDFlash的讀寫擦除 343
7.7.1 關于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 實驗現象 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的中斷系統 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 實驗現象 381
第9章 系統時鐘和定時器 383
9.1 系統時鐘 383
9.1.1 時鐘域 383
9.1.2 時鐘聲明 384
9.1.3 時鐘關系 385
9.1.4 時鐘的產生 386
9.1.5 時鐘配置過程 389
9.1.6 系統時鐘相關寄存器 389
9.1.7 系統時鐘示例 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
第10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 串行通信和并行通信 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
第11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
第12章 嵌入式系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 系統分析 550
12.2.2 用戶需求 550
12.2.3 系統需求 552
12.2.4 概要設計 554
12.3 詳細設計階段 556
12.3.1 體系結構設計 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
序: