《嵌入式系統(tǒng)原理及技術(shù)》共八章，第一章介紹嵌入式系統(tǒng)的基本概念。第二到第四章闡述嵌入式系統(tǒng)的硬件構(gòu)成。第五、六章講述嵌入式操作系統(tǒng)和軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。第七章介紹嵌入式控制系統(tǒng)基礎(chǔ)，包括控制系統(tǒng)原理、常見(jiàn)控制算法、嵌入式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等。第八章介紹嵌入式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，結(jié)合實(shí)例介紹控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)測(cè)試等。
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1971年，Intel公司推出了有史以來(lái)的第一個(gè)微處理器4004．，嵌入式系統(tǒng)的概念也隨之出現(xiàn)。而近幾年網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體技術(shù)的發(fā)展為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的天地，使嵌入式系統(tǒng)成為繼PC和IntelⅡet之后信息技術(shù)界新的技術(shù)熱點(diǎn)，嵌入式系統(tǒng)可以稱為后PC時(shí)代和后網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的新秀。與傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)、數(shù)字產(chǎn)品相比，嵌入式系統(tǒng)使用了嵌入式技術(shù)的產(chǎn)品，在體積、功耗、性能和可靠性方面都有其自身的特點(diǎn)。
以信息家電為代表的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代嵌入式產(chǎn)品為嵌入式市場(chǎng)展現(xiàn)了美好的前景，同時(shí)也對(duì)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，特別是軟件技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)，這主要包括支持日益更新的功能、靈活的網(wǎng)絡(luò)連接、輕便的移動(dòng)應(yīng)用和多媒體信息處理等。到目前為止，商業(yè)化嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展主要受用產(chǎn)對(duì)嵌入式系統(tǒng)的功能需求、硬件資源以及操作系統(tǒng)自身靈活性的制約。
為了滿足嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展需要，嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者必須掌握嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，并有針對(duì)性地突破開(kāi)發(fā)中可能遇到的技術(shù)難點(diǎn)。針對(duì)這種情況，本書(shū)從嵌入式系統(tǒng)所涉及的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)入手，從硬件體系結(jié)構(gòu)和軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)兩方面分別進(jìn)行闡述。其中第1—4章主要介紹硬件體系結(jié)構(gòu)，包括嵌入式ARM處理器的體系架構(gòu)和基本組成，三星$3C'，2440A中斷源構(gòu)成、中斷寄存器以及中斷控制處理，嵌入式總線接口的基本規(guī)范和應(yīng)用要點(diǎn)。軟件開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)部分由第5—7章組成，包括嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)改造、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和開(kāi)發(fā)工具以及嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)。
本書(shū)具有以下特色：①系統(tǒng)性強(qiáng)，內(nèi)容全面，結(jié)合編者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)描述讀者在學(xué)習(xí)過(guò)程中的關(guān)注點(diǎn)和基礎(chǔ)點(diǎn)，從整體上把握嵌入式系統(tǒng)的概念和基礎(chǔ)知識(shí)：②專注實(shí)際開(kāi)發(fā)中的一些關(guān)鍵技術(shù)，如嵌入式總線接口，對(duì)目前流行的IC總線、工JSB總線和CAN總線的基本規(guī)范和應(yīng)用要點(diǎn)都進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明；⑧內(nèi)容深入，對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)、重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行描述，如嵌入式系統(tǒng)的中斷處理，從原理到結(jié)構(gòu)再到實(shí)現(xiàn)都一一展現(xiàn)。
本書(shū)的第1—4章由楊峰編寫(xiě)，第5—7章由王磊編寫(xiě)，最后由楊峰進(jìn)行統(tǒng)稿。本書(shū)出版得到了電子科技大學(xué)“十二五”規(guī)劃教材建設(shè)項(xiàng)目的資助，在此表示感謝。
由于嵌入式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展很快，加之作者水平有限，本書(shū)難免存在疏漏和不足之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編者
2013年5月于清水河
第2章 嵌入式處理器
ARM處理器具有高性能、低功耗、低價(jià)格等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)擁有豐富的可選擇芯片、廣泛的第三方支持以及完整的產(chǎn)品線和發(fā)展規(guī)劃，因此得到了廣泛應(yīng)用。本章將闡述AIM處理器的體系架構(gòu)和基本組成，同時(shí)結(jié)合三星$3C2440A微處理器進(jìn)行擴(kuò)展。
2．1 ARM處理器
2．1．1 ARM體系架構(gòu)
處理器的體系結(jié)構(gòu)定義了指令集體系結(jié)構(gòu)（instruction set architecture，ISA）和基于這一體系結(jié)構(gòu)下處理器的程序員模型，盡管每個(gè)處理器性能不同，所面向的應(yīng)用不同，但每個(gè)處理器的實(shí)現(xiàn)都要遵循這一體系結(jié)構(gòu)。刪體系結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了30年的發(fā)展，其指令集從Vl發(fā)展到V7，真正大規(guī)模實(shí)用的版本從V4開(kāi)始。
1．V1版架構(gòu)
ARM體系結(jié)構(gòu)V1版描述的是第一個(gè)ARM處理器，由英國(guó)的Acorn Computer公司在1983一1985年開(kāi)發(fā)，并由合作伙伴VLSI公司生產(chǎn)。第一批ARM芯片具有基本的數(shù)據(jù)處理指令，字節(jié)、半字和字的Load／Store指令，包括子程序調(diào)用及鏈接指令的轉(zhuǎn)移指令、軟件中斷指令，尋址空間為26位，不支持乘法或協(xié)處理器。由于刪處理器主要的客戶BBC Archimedes計(jì)算機(jī)被采用Intel．X86架構(gòu)的IBM PC擊敗，所以這種芯片很少被制造，但使AI（M成為了全球第一個(gè)商用單片RIS（：微處理器。
2．V2版架構(gòu)
ARM2芯片在Acom的Archimedes和A3000產(chǎn)品中批量銷(xiāo)售，具有32位數(shù)據(jù)總線、26位尋址空間和27今32位寄存器，程序計(jì)數(shù)器限制為24bit，支持32位結(jié)果的乘法指令和協(xié)處理器，支持快速中斷模式，不包含任何高速緩存。ARM2可能是全世界最簡(jiǎn)單實(shí)用的32位微處理器，僅容納了30000個(gè)晶體管，使用ARM公司的ARM V2體系結(jié)構(gòu)。
3．V3版架構(gòu)
AI（M公司在1991年發(fā)布了微處理器ARM6，這是ARM推出的第一款嵌入式RISC核心，其容納的晶體管數(shù)增加到35000個(gè)，它可以作為獨(dú)立的處理器（ARM60）或者作為具有片上高速緩沖存儲(chǔ)器、MMU和寫(xiě)緩沖（用于Apple Newton的ARM600和ARM610）。
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