嵌入式系统原理及接口技术刘彦文版

嵌入式系统原理及接口技术，刘彦文版，大学自动化专业选用教材

高等院校信息技术规划教材

嵌人式系统原理

及接口技术

刘彦文编著

●/大学园

藏我

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NLC2970650366

●③@像

清华大学出版社

北京

内容简介

近年来,国内教学科研单位使用的教学实验开发平台,基于S3C2410A微处理器的较为广泛,在产

品开发中也较为常用。本书系统地讲述了采用ARM公司ARM920T处理器核的S3C2410A嵌入式微

处理器的指令系统、汇编语言、芯片内部主要功能模块的组成和原理以及与开发应用相关的知识,例如

与功能模块连接的处理器芯片引脚的信号含义及使用方法,特殊功能寄存器的含义及编程使用等。另

外通过举例,讲述了S3C2410A微处理器与其他芯片或设备的接口方法,并给出了相应的程序,便于读

者加深理解

本书主要内容可分为五部分:第1章对嵌入式系统做了一般性介绍,并对ARM系列处理器核做了

简单介绍;第2章介绍S3C2410A微处理器组成及程序员模型;第3章和第4章讲述指令系统和汇编语

言;第5章介绍存储器控制器、 Nand flash控制器以及存储器和 Nand flash存储器组成实例;第6章到

第12章介绍S3C2410A芯片内部主要功能模块原理及接口技术。

本书内容新颖,实用性强,书中有大量的图、表、例和程序,每章都附有习题,便于读者学习

本书适用于髙等院校计算机、软件、电子、自动化、通信等专业的本科生作为《嵌人式系统原理及接

口技术》课程教材使用,也可作为研究生的参考教材;同时可供从事嵌入式系统设计、开发的工程技术

人员参考或作为培训教材使用。

本书封面贴有清华大学出版社防伪标签,无标签者不得销售。

版权所有,侵权必究。侵权举报电话:010-6278298913701121933

图书在版编目(GIP)数据

嵌人式系统原理及接口技术/刘彦文编著.一北京:清华大学出版社,2011.3

(高等院校信息技术规划教材)

ISBN978-7-302-240303

I.①嵌…Ⅱ.①刘…Ⅲ.①微型计算机一系统设计一高等学校一教材②微型计

算机一接口一高等学校一教材Ⅳ.①TP36

中国版本图书馆CIP数据核字(2010)第214318号

责任编辑:袁勤勇徐跃进

责任校对:梁毅

责任印制:杨艳

出版发行:清华大学出版社

地址:北京清华大学学研大厦A座

http://www.tup.com.cn

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投稿与读者服务:010-62795954,jsjjc@tup.tsinghua.edu.cn

质量反馈:010-62772015,zhiliang@tup.tsinghua.edu.cn

印装者:北京嘉实印刷有限公司

经销:全国新华书店

开本:185×260

印张:28.5

字数:676千字

版次:2011年3月第1版

印次:2011年3月第1次印刷

印数:1~3000

定价:39.50元

产品编号:037725-01

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在嵌入式系统教学过程中,目前使用较多的教学实验开发平台

是基于S3C2410A嵌入式微处理器的。由于不同的应用产品使用的

微处理器不同,硬件连接电路也不相同,因此只能选择一款具体的

微处理器,通过讲述芯片内部各功能模块的组成和原理,芯片引脚

信号的含义以及芯片与片外设备、接口、驱动电路的连接方法,讲述

嵌入式系统原理和接口技术。

本书选择了内核为ARM920T的S3C2410A嵌入式微处理器,

系统地介绍S3C2410A芯片内部主要功能模块的组成和原理,介绍

该芯片片外接口技术和一些常用电路的连接实例。

本书主要内容分为以下五部分:

·第1章对嵌入式系统做了一般性介绍,并对ARM系列处理

器核做了简单介绍;

第2章介绍S3C2410A微处理器组成及程序员模型;

第3章和第4章讲述指令系统和汇编语言;

第5章介绍存储器控制器、 Nand Flash控制器以及存储器和

Nand flash存储器组成实例;

第6章到第12章分别介绍S3C2410A芯片内部主要功能模

崁组成、原理及片外接口技术,包括时钟与电源管理,DMA

与总线优先权,I/O端口及中断控制器,PWM定时器、RTC

及看门狗定时器,UART及IIC、IS、SPⅠ总线接口,ADC与

触摸屏接口,LCD控制器,MMC/SD/SDIO主控制器

本书在内容的选择上,偏重于开发应用,实现一个具体的嵌入

式系统的硬件技术。书中给出了大量的图、表、例和程序,以便于读

者学习和理解。

建议在讲授计算机组成原理或微机原理后开设本课程,本课程

的实验可以根据各学校具体嵌入式硬件平台的配备情况自行安排

感谢我所在的计算机学院领导,2002年决定在本科生和研究生

中开设嵌入式系统方面的课程,并想方设法先后引进了多台教学实

八式系统厚理及接以技术

验设备;感谢他们在本书编写过程中给予的支持。

特别要感谢李惠林女士,在稿件交付出版社前,对全部内容进行了录入、排版和核

对;在统稿过程中提出了许多建议和修改意见。

由于编者水平有限,书中的错误和不当之处在所难免,敬请专家和读者批评指正。

刘彦文Emal:csyw@mu.edu.cn

2010年8月

目录

centenTs

第1章嵌入式系统概述及ARM系列微处理器简介

1.1嵌入式系统简介…

1.1.1嵌入式系统定义

·..····.··············:·.··:·:·······

1

1.1.2嵌入式系统发展历程

1.1.3嵌入式系统应用举例……………

垂垂垂

1.1.4嵌入式系统特点

D,音

1.2嵌入式系统组成

1.2.1嵌入式系统硬件组成举例………………………5

1.2.2嵌入式系统软件组成简介……

1.3嵌入式微处理器………

1.3.1嵌入式微处理器分类

鲁·春·看

1.3.2主流嵌入式微处理器介绍

1.4嵌入式操作系统简介……

,,鲁,·非·,。0·●

10

1.4.1嵌入式操作系统主要特点……

11

1.4.2主流嵌入式操作系统简介

12

1.5ARM系列嵌入式微处理器简介

14

1.5.1ARM系列处理器核的命名规则与性能…

1.5.2ARM指令集结构版本和变异

1.6本章小结

20

1.7习题

····..······.·····.···············

20

第2章S3C2410A微处理器组成及程序员模型

2.1S3C2410A微处理器概述

··看音垂垂·。非非

2.2S3C2410A微处理器组成与引脚信号……………22

2.2.1S3C2410A微处理器组成

22

2.2.2S3C2410A芯片封装、引脚编号与引脚信号名…26

2.2.3S3C2410A特殊功能寄存器简介…

30

式系统厚理及接技术

2.3ARM920T核……

………………………………30

2.3.1ARM920T简介……………

30

2.3.2ARM920T指令系统特点…

31

2.3.3ARM920T功能模块

…………………32

2.4ARM920T的程序员模型…

2.4.1处理器操作状态

……………………34

2.4.2存储器格式和数据类型

4

2.4.3处理器操作方式………

36

2.4.4寄存器…

36

2.4.5程序状态寄存器

··.··,·.

……39

2.4.6异常……………………………

·非···.曲

41

2.4.7中断延迟

···:····:··········.····

2.4.8Res

∴…………46

2.5本章小结

…………………………………………………………………46

2.6习题

·····:·.·;

·····.·················

第3章ARM920T指令系统…

48

3.1ARM指令集概述…

48

3.1.1ARM指令集概述

····:·······.················:·:······.·

……………48

3.1.2ARM指令集全部指令编码及条件域简介

50

3.2ARM指令

52

3.2.1分支并且转换状态指令(BX)

52

3.2.2分支、分支并且连接指令(B、BL)………

·.·:····:.···.····

53

3.2.3数据处理指令……

…∷54

3.2.4程序状态寄存器传送指令(MRS、MSR)

3.2.5乘、乘累加指令(MUL、MLA)…

68

3.2.6长乘、长乘累加指令(MULL、MLAL)……………………………

69

3.2.7单个数据传送指令(LDR、STR)…

71

3.2.8半字、带符号字节/半字传送指令(LDRH、STRH、

LDRSB、 LDRSH)……………………………

74

3.2.9块数据传送指令(LDM、STM)……

·,,·着

78

3.2.10单个数据交换指令(SWP)……

8

3.2.11软件中断指令(SWI

84

3.2.12协处理器介绍…………

86

3.2.13协处理器数据操作指令(CDP)

3.2.14协处理器数据传送指令(LDC、STC)……

87

3.2.15协处理器寄存器传送指令(MRC、MCR)

90

3.2.16未定义指令……

··垂

91

目录

3.3本章小结…………………

·.··········::······:::···

4垂:

91

3.4习题……

91

第4章ARM汇编语言特性与编程基础

…………………96

4.1ARM汇编语言特性

96

4.1.1行格式、预定义名和内建变量

96

4.1.2ARM伪指令与 Thumb伪指令……………………………………98

4.1.3符号( symbols)与指示符( directives)……………………………102

4.1.4与代码有关的指示符

106

4.1.5与数据定义有关的指示符

…………109

4.1.6符号定义指示符

…116

4.1.7汇编控制指示符………………………………………………123

4.1.8报告指示符…

127

4.1.9表达式和操作符

…………………………………………128

4.2ARM汇编语言编程基础…

131

4.2.1汇编语言和汇编器

……131

4.2.2调用子程序…

···

132

4.2.3条件执行

132

4.2.4装入常数到寄存器

133

4.2.5装入地址到寄存器

…………………………137

4.2.6装入和存储多个寄存器指令…………………………………141

4.2.7多路分支………

143

4.3本章小结

143

4.4习题

143

第5章存储器控制器及 Nand flash控制器……………………47

5.1存储器控制器

147

5.1.1S3C2410A与存储器相关的特性

147

5.1.2与存储器芯片连接的S3C2410A引脚信号及使用………149

5.1.3存储器总线周期举例……

155

5.1.4存储器控制器特殊功能寄存器…………………………159

5.2存储器组成举例………

····,····..·..·.·...··.·

164

5.2.1使用 Nor flash芯片作为引导ROM

165

5.2.2使用 SDRAM芯片举例…

169

5.3 Nand flash芯片工作原理

179

5.3.1两种引导模式

179

5.3.2 Nand Flash概述

179

Ⅵ《入式系统厚理及接技术

5.3.3K9F2808U0 Nand flash芯片工作原理……………………180

5.4 Nand flash控制器…………

185

5.4.1 Nand flash控制器……

音面垂音。。B。4自。。。音音鲁自者自

185

5.4.2 Nand flash控制器特殊功能寄存器……………

188

5.4.3 Nand flash控制器与 Nand flash芯片连接举例

189

5.5本章小结

189

5.6习题……

……………………………………………………………189

第6章时钟与电源管理、DMA与总线优先权

192

6.1时钟与电源管理…

…192

6.1.1时钟与电源管理概述

192

6.1.2功耗管理概述

·····

6.1.3时钟与电源管理用到的S3C2410A引脚信号

193

6.2时钟发生器……………

194

6.2.1时钟与电源管理结构框图…………………………………………194

6.2.2时钟源的选择

19

6.2.3锁相环……

196

6.2.4时钟控制逻辑

197

6.3电源管理……

·············

199

6.3.1电源管理模式的转换…………………………………………199

6.3.24种电源管理模式…

200

6.3.3S3C2410A电源引脚……………………………………………204

6.4时钟与电源管理特殊功能寄存器…

…204

6.5DMA……

··.····.········

………………207

6.5.1DMA概述

甲···,面

…207

6.5.2存储器到外设DMA传输举例

··········

…207

6.5.3DMA用到的S3C2410A引脚信号…

21

6.6DMA操作…………………………………………………………………210

6.6.1硬件DMA请求与软件DMA请求……………

210

6.6.2用于DMA操作的有限状态机

210

6.6.3外部DMA请求/响应协议…

211

6.6.4Unit/ Burst传输、数据尺寸与自动重装…

213

6.5外部DMA请求/响应协议传输举例

214

6.7DMA特殊功能寄存器……

215

6.8总线优先权……

………………………………220

6.9本章小结……………………

221

6.10习题

…………………………221