工业和信息化精品系列教材——嵌入式技术

ARM嵌入式体系结构与接口技术(Cortex-A53版)(微课版)

ARM嵌入式软件开发教程书籍,基于cortex-A53
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刘洪涛 , 周凯 (主编) 刘志浩 , 隋钊龙 , 宋华宁 (副主编)

关于本书的内容有任何问题,请联系 初美呈

1.针对高等职业院校学生的特点,突出素质教育,以培养学生的能力为本位,以提高学生的就业技能为导向。
2.内容简洁、结构严谨、逻辑分明、条理清晰。
3.教材的编写由浅入深,即使没有接触过ARM微处理器的学生也能很快上手。
4.注重理论与实践的结合,使学生能通过实践深化对理论的理解,学会并掌握理论知识的实际应用。能更好的培养学生的专业技能和实践能力,学生在学完本书后能学以致用。
5.资源齐全,结合视频教学的方法,并对每一个样例提供源码,每一个样例都可以复现。

内容摘要

ARM微处理器已经成为当今应用最广泛的嵌入式处理器之一。目前,Cortex-A系列处理器已经占据了大部分中高端产品市场。S5P6818则是一款基于Cortex-A53内核的64位高性能、低成本的ARM微处理器。
本书主要从ARM的体系结构和接口技术两个方面对S5P6818芯片的使用进行讲解。全书共15章,前14章分别介绍了嵌入式系统基础知识、ARM技术概述、Cortex-A53编程模型、ARM开发环境搭建、ARM微处理器的指令系统、ARM汇编语言程序设计、ARMv8异常处理、通用I/O接口、ARM外部中断、UART串行通信接口、PWM定时器与“看门狗”定时器、A/D转换器、SPI总线接口、I2C总线接口;最后一章提供了一个综合案例,通过练习和操作实践,帮助读者巩固所学的内容。
本书可以作为高等院校嵌入式相关专业和计算机相关专业的教材,也可以作为计算机软件和硬件培训教材,还可以作为嵌入式研究方向的专业人才和广大计算机爱好者的自学教材。

配套资源

目录

第1章 嵌入式系统基础知识 1
1.1 嵌入式系统概述 2
1.1.1 嵌入式系统简介 2
1.1.2 嵌入式系统定义 2
1.1.3 嵌入式系统特点 3
1.1.4 嵌入式操作系统发展趋势 4
1.2 嵌入式系统的组成 4
1.2.1 嵌入式系统硬件子系统 5
1.2.2 嵌入式系统软件子系统 5
1.3 嵌入式系统开发流程 6
1.3.1 嵌入式系统基本设计流程 6
1.3.2 嵌入式系统的开发流程 7
1.4 小结 7
1.5 练习题 8

第2章 ARM技术概述 9
2.1 ARM体系结构的发展及技术特征 10
2.1.1 ARM公司简介 10
2.1.2 ARM技术特征 10
2.1.3 ARM体系结构的发展 11
2.2 ARM微处理器简介 12
2.2.1 Cortex-A系列处理器 13
2.2.2 Cortex-R系列处理器 14
2.2.3 Cortex-M系列处理器 14
2.2.4 SecurCore系列处理器 15
2.3 ARM微处理器架构 16
2.4 ARM微处理器应用选型 16
2.5 小结 16
2.6 练习题 17

第3章 Cortex-A53编程模型 18
3.1 Cortex-A53处理器功能及特点 19
3.2 Cortex-A53支持的数据类型 20
3.2.1 ARM的基本数据类型 20
3.2.2 浮点数据类型 20
3.2.3 存储器大/小端模式 21
3.3 Cortex-A53内核工作模式 21
3.4 Cortex-A53存储系统 22
3.4.1 存储管理单元(MMU) 23
3.4.2 高速缓冲存储器(Cache) 23
3.5 指令流水线 24
3.5.1 指令流水线的概念与原理 24
3.5.2 指令流水线的分类 24
3.5.3 影响指令流水线性能的因素 26
3.6 寄存器组织 26
3.6.1 通用寄存器 26
3.6.2 程序状态寄存器 30
3.7 基于Cortex-A53的S5P6818处理器 33
3.8 FS6818开发平台简介 34
3.9 小结 36
3.10 练习题 36

第4章 ARM开发环境搭建 37
4.1 FS-JTAG(B)仿真器 38
4.2 开发环境的搭建 38
4.2.1 开发环境简介 38
4.2.2 安装VMware Player 39
4.2.3 解压缩虚拟机镜像 41
4.2.4 打开虚拟机 41
4.2.5 连接硬件平台 43
4.2.6 USB转串口驱动安装 43
4.2.7 PuTTY串口终端配置 44
4.3 新建工程 45
4.4 添加已有工程 53
4.5 编译工程 54
4.6 调试工程 55
4.6.1 配置FS-JTAG调试工具 55
4.6.2 配置调试工具 56
4.6.3 查看变量和寄存器的方法 59
4.6.4 断点设置方法 60
4.6.5 查看内存数据信息的方法 60
4.6.6 调试结果后的处理 61
4.7 小结 62
4.8 练习题 62

第5章 ARM微处理器的指令系统 63
5.1 ARM指令系统简介 64
5.1.1 ARM指令分类 64
5.1.2 ARM指令编码格式 64
5.1.3 ARM指令条件码域 64
5.2 ARM指令的寻址方式 65
5.2.1 数据处理指令的寻址方式 65
5.2.2 内存访问指令的寻址方式 67
5.3 ARM指令集 67
5.3.1 数据处理指令 67
5.3.2 Load/Store指令 81
5.3.3 跳转指令 88
5.3.4 程序状态寄存器访问指令 92
5.3.5 异常产生指令 93
5.4 ARM伪指令 93
5.5 小结 94
5.6 练习题 95

第6章 ARM汇编语言程序设计 96
6.1 GNU汇编器支持的ARM伪指令 97
6.1.1 符号定义伪指令 97
6.1.2 数据定义伪指令 98
6.1.3 汇编控制伪指令 101
6.1.4 杂项伪指令 102
6.2 汇编语言的语句格式 104
6.3 汇编语言的程序结构 104
6.4 小结 109
6.5 练习题 110

第7章 ARMv8异常处理 111
7.1 ARMv8异常概述 112
7.2 ARMv8异常种类 112
7.3 ARMv8异常处理 114
7.3.1 异常处理寄存器 115
7.3.2 同步和异步异常 117
7.3.3 由异常引起的执行状态和异常级别的改变 118
7.3.4 AArch64异常表 118
7.3.5 中断处理 119
7.4 小结 121
7.5 练习题 122

第8章 通用I/O接口 123
8.1 GPIO功能介绍 124
8.2 S5P6818处理器GPIO控制器 124
8.2.1 GPIO功能描述 124
8.2.2 GPIO特性 125
8.2.3 GPIO分组 125
8.2.4 GPIO常用寄存器分类 125
8.2.5 GPIO寄存器详解 126
8.3 GPIO接口电路与程序设计 128
8.3.1 电路连接 128
8.3.2 寄存器设置 128
8.3.3 程序的编写 130
8.3.4 调试与运行结果 131
8.4 小结 131
8.5 练习题 131

第9章 ARM外部中断 132
9.1 ARM中断控制器简介 133
9.1.1 中断软件分支处理 133
9.1.2 硬件支持的分支处理 134
9.2 S5P6818处理器通用中断控制器 135
9.2.1 GIC功能模块 136
9.2.2 GIC中断控制器中断类型 137
9.2.3 GIC中断控制器中断状态 137
9.2.4 GIC中断处理流程 138
9.3 中断接口电路与程序设计 138
9.3.1 电路连接 138
9.3.2 寄存器设置 138
9.3.3 程序的编写 148
9.3.4 调试与运行结果 152
9.4 小结 152
9.5 练习题 152

第10章 UART串行通信接口 153
10.1 串行通信 154
10.1.1 异步串行通信原理 154
10.1.2 RS-232C串口规范 154
10.1.3 RS-232C接线方式 156
10.2 S5P6818处理器UART控制器 156
10.3 UART接口电路与程序设计 158
10.3.1 电路连接 158
10.3.2 寄存器设置 158
10.3.3 程序的编写 162
10.3.4 调试与运行结果 165
10.4 小结 166
10.5 练习题 166

第11章 PWM定时器与“看门狗”定时器 167
11.1 PWM定时器 168
11.2 S5P6818处理器PWM定时器 168
11.3 PWM接口电路与程序设计 171
11.3.1 电路连接 171
11.3.2 寄存器设置 172
11.3.3 程序的编写 175
11.3.4 调试与运行结果 176
11.4 “看门狗”定时器 176
11.5 S5P6818处理器“看门狗”定时器 177
11.5.1 “看门狗”定时器概述 177
11.5.2 寄存器设置 178
11.5.3 程序的编写 179
11.5.4 调试与运行结果 181
11.6 小结 181
11.7 练习题 181

第12章 A/D转换器 182
12.1 A/D转换器原理 183
12.1.1 A/D转换器的类别 183
12.1.2 A/D转换器的参数 187
12.2 S5P6818处理器的A/D转换器 187
12.3 A/D转换器接口电路与程序设计 188
12.3.1 电路连接 188
12.3.2 寄存器设置 189
12.3.3 程序的编写 190
12.3.4 调试与运行结果 193
12.4 小结 194
12.5 练习题 194

第13章 SPI总线接口 195
13.1 SPI总线协议 196
13.1.1 SPI总线协议简介 196
13.1.2 SPI总线协议内容 196
13.2 S5P6818处理器的SPI总线控制器 199
13.3 SPI接口电路与程序设计 200
13.3.1 电路连接 200
13.3.2 寄存器设置 200
13.3.3 程序的编写 205
13.3.4 调试与运行结果 212
13.4 小结 212
13.5 练习题 212

第14章 I2C总线接口 213
14.1 I2C总线协议 214
14.1.1 I2C总线协议简介 214
14.1.2 I2C总线协议内容 214
14.2 S5P6818处理器的I2C控制器 216
14.3 I2C接口电路和程序设计 218
14.3.1 电路连接 219
14.3.2 寄存器设置 219
14.3.3 程序的编写 223
14.3.4 调试与运行结果 229
14.4 小结 229
14.5 练习题 229

第15章 温度监控系统综合案例 230
15.1 系统功能 231
15.2 系统组成 231
15.3 接口电路设计 231
15.4 程序设计 234
15.5 运行结果 240
15.6 小结 240
15.7 练习题 240

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作者介绍

刘洪涛 2005年毕业于北京工业大学机电工程专业,硕士研究生学历,目前就职于北京华清远见科技信息有限公司。职位是华清远见技术总监;ARM公司全球认证讲师;参与编写过几十本专业图书;国内知名物联网方向技术顾问;首批高校物联网专业建设教学指导委员会专家委员会成员;丰富的嵌入式及物联网系统软、硬件产品开发经验;主持开发过多个大型嵌入式及物联网项目,涉及工业控制、网络、通讯、消费电子等众多领域。

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