本书根据嵌入式系统设计课程的基本概念、基本原理和实际设计方法的要求,总结提炼出9个课程设计题目,以配合教学过程。本书通过分析源代码和系统设计等手段,帮助读者学习基于ARM内核的微处理器原理、嵌入式软件技术和嵌入式Linux操作系统等嵌入式系统设计的基本原理和方法,并初步具备嵌入式系统设计能力。本书第二部分的每一章对应一个课程设计题目,其中包括课程设计的目的、要求、相关知识、课程设计分析和扩展内容,书后附有部分课程设计题目的参考程序,以及相关的参考资料。
本书可以作为高等院校计算机专业、电子工程专业及其相关专业“嵌入式系统”及相关课程配套的课程设计教材,也可作为嵌入式系统设计工程人员的参考读物。

第1章 嵌入式系统课程教学、实验与课程设计的关系
随着微电子技术、软件技术的进步,嵌入式系统成为当前电子和信息产业中发展*为迅速��技术之一。本书将以嵌入式系统设计为主线,提供丰富的分析和设计实例,全面剖析嵌入式系统中微处理器指令系统、引导程序、驱动程序的基本原理和内部结构,并通过多个设计实例介绍嵌入式系统中基本的程序设计方法和技术,以帮助学生将理论知识转化为实际嵌入式系统的设计能力。
1.1 嵌入式系统课程的教学特点
当前,嵌入式系统的教学内容还没有通行的标准,但是嵌入式系统课程教学要从实战出发,从培养学生的实际工程设计能力出发,掌握嵌入式系统设计的主要方法和技能已成为共识。一般而言,嵌入式系统课程有综合性、专用性和学科交叉性三个特点。
1. 综合性
嵌入式系统是一门综合性很强的课程。与传统的软件或硬件开发相比,嵌入式系统中集成了微处理器、存储器、外围电路等硬件结构,以及应用软件、操作系统、开发工具链等软件系统。这就要求在嵌入式系统课程的学习中要融会贯通计算机原理、计算机体系结构、接口技术、操作系统等多门课程知识,同时还应掌握多种程序设计方法和具备一定的编程能力。
嵌入式系统中的硬件平台往往采用单片机、32位微处理器或数字信号处理器(DSP)等可编程平台,对于这些可编程平台一般可以采用C语言等**语言来设计程序。但是在很多情况下,例如设计操作系统中的硬件控制部分,往往需要设计者具备一定的汇编语言程序设计能力,这需要对处理器的指令系统和体系结构有比较深入的了解。
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专家指导委员会
丛书序言
前言
第1章 嵌入式系统课程教学、实验与课程设计的关系
1.1 嵌入式系统课程的教学特点
1.2 嵌入式系统实验教学与课程设计的关系
1.3 嵌入式系统课程设计的主要内容
1.4 课程设计要求及评分标准
第2章 ARM体系结构与汇编程序源代码分析
2.1 课程设计目的
2.2 课程设计要求
2.3 ARM处理器系列简介
2.4 ARM处理器的模式和寄存器结构
2.5 ARM处理器的指令系统
2.5.1 数据操作指令
2.5.2 比较指令
2.5.3 转移指令
2.5.4 存储器访问指令
2.6 ARM的中断结构
2.7 Linux中ARM汇编语言程序段分析
2.7.1 set_bit函数源代码分析
2.7.2 保存和恢复用户现场
2.7.3 memzero源代码分析
2.8 总结与问题
第3章 嵌入式系统引导程序分析
3.1 课程设计目的
3.2 课程设计要求
3.3 嵌入式系统引导程序
3.4 引导程序分析
3.4.1 IO引脚初始化
3.4.2 配置PXA255系统运行时钟
3.4.3 配置静态存储器和CF卡接口
3.4.4 配置SDRAM接口
3.5 本章总结和问题
第4章 生产者-消费者问题
4.1 课程设计目的
4.2 课程设计要求
4.3 Linux操作系统中的多线程API原语
4.4 线程间同步机制
4.5 生产者-消费者实例
4.6 总结与改进
第5章 心跳检测
5.1 课程设计目的
5.2 课程设计要求
5.3 心跳检测的基本原理
5.4 Linux下的socket程序设计
5.5 心跳检测系统的设计与分析
5.5.1 外围节点的设计
5.5.2 主控节点的设计
5.5.3 报文格式
5.5.4 通信协议的时间分析
5.6 总结与改进
第6章 CAN总线控制器
6.1 课程设计目的
6.2 课程设计要求
6.3 CAN总线简介
6.3.1 CAN总线的电气特性
6.3.2 CAN通信协议格式
6.4 CAN总线控制器SJA1000
6.4.1 SJA1000硬件结构
6.4.2 SJA1000外部引脚定义
6.4.3 SJA1000内部寄存器定义
6.4.4 SJA1000的验收滤波机制
6.5 CAN总线节点硬件结构
6.6 CAN总线节点软件设计
6.6.1 SJA1000初始化
6.6.2 发送程序
6.6.3 接收程序
6.7 总结与改进
第7章 嵌入式系统开发环境和Linux内核的构建
7.1 课程设计目的
7.2 课程设计要求
7.3 嵌入式系统开发模式
7.4 创建交叉编译工具链
7.4.1 创建编译环境
7.4.2 创建binutils二进制开发工具集合
7.4.3 创建gcc交叉编译器
7.4.4 创建glibc
7.4.5 建立gcc C++编译器
7.5 开发主机和嵌入式系统之间的通信
7.5.1 minicom终端
7.5.2 BOOTP协议
7.5.3 TFTP协议
7.5.4 NFS网络共享
7.6 嵌入式Linux操作系统配置与编译
7.6.1 Linux内核重编译命令
7.6.2 Linux内核配置选项
7.7 总结与练习
第8章 A/D转换器驱动程序分析
8.1 课程设计目的
8.2 课程设计要求
8.3 Linux下设备驱动程序简介
8.3.1 设备分类
8.3.2 设备文件和设备号
8.3.3 设备文件的操作数据结构
8.3.4 驱动程序的注册与注销
8.3.5 设备的轮询与中断
8.3.6 设备驱动程序的其他问题
8.4 A/D转换驱动程序的分析
8.4.1 驱动程序的结构
8.4.2 S3C2410嵌入式处理器中的A/D转换器
8.4.3 A/D转换器的设备注册和注销
8.4.4 A/D转换驱动程序的文件访问功能实现
8.4.5 驱动程序在嵌入式Linux系统中的安装和使用
8.5 总结与改进
第9章 功耗检测系统
9.1 课程设计目的
9.2 课程设计要求
9.3 功耗检测系统的基本构成
9.4 功耗检测的电流传感器
9.5 A/D转换的软件操作
9.6 功耗检测设备和控制主机之间的通信协议
9.7 嵌入式检测设备的软件结构
9.8 控制主机的软件结构
9.9 总结与改进
第10章 网络门禁系统
10.1 课程设计目的
10.2 课程设计要求
10.3 网络门禁系统的需求分析
10.4 磁条读写器原理与使用
10.4.1 磁卡基本原理
10.4.2 磁条读写器的原理
10.4.3 磁条读写器的编程接口
10.5 嵌入式门禁控制器
10.5.1 主控CPU的硬件结构
10.5.2 网络接口
10.5.3 门禁控制器软件结构
10.6 网络**机制
10.6.1 网络**技术简介
10.6.2 门禁系统中的网络**方案
10.7 数据传输通信协议设计
10.8 控制主机软件结构
10.8.1 控制主机软件总体结构
10.8.2 在线部分软件结构
10.8.3 控制主机数据库系统设计
10.9 总结与改进
第11章 数字相框
11.1 课程设计目的
11.2 课程设计要求
11.3 数字相框的需求分析
11.3.1 数字相框产品的主要特点和设计要求
11.3.2 半导体存储卡的选择
11.3.3 数字相框软硬件平台的选择
11.4 数字相框的软件总体设计
11.5 基于Qt的图形界面程序设计
11.5.1 Qt简介和信号/槽机制
11.5.2 数字相框中的对象通信机制
11.5.3 浏览界面的实现方案
11.6 CF卡的连接
11.6.1 CF卡的基本原理
11.6.2 CF卡的加载
11.7 控制按钮的实现
11.8 测试
11.8.1 软件测试的基本原理
11.8.2 数字相框的测试计划
11.9 总结与改进
附录A 第2章参考答案
附录B PXA255中若干寄存器的说明
附录C 生产者、消费者源代码
附录D 心跳检测系统源代码
附录E SJA1000的寄存器说明
附录F Linux的命令和配置内容
附录G Linux内核中常用的内部函数接口
附录H 功耗检测终端源代码
参考文献