目　录

第 1部分　嵌入式系统

第 1章　嵌入式系统概述　2
1.1　什么是嵌入式系统　2
1.2　嵌入式系统的特点　3
1.3　嵌入式系统的体系结构　4
1.3.1　硬件平台　5
1.3.2　硬件抽象层　6
1.3.3　实时操作系统　7
1.3.4　实时应用程序　7
1.4　嵌入式系统的分类　7
1.5　嵌入式系统的应用　9
本章小结　10
思考与练习题　11

第 2章　嵌入式系统设计基本概念　12
2.1　嵌入式硬件系统　12
2.1.1　嵌入式处理器　13
2.1.2　存储器　18
2.1.3　外围设备　22
2.2　嵌入式操作系统　28
2.2.1　嵌入式操作系统的发展　28
2.2.2　嵌入式实时操作系统的分类　28
2.2.3　嵌入式实时操作系统的可裁剪性及其实现　29
2.2.4　常用的实时操作系统　30
2.3　嵌入式系统的基本设计过程　33
2.3.1　需求分析　34
2.3.2　规格说明　36
2.3.3　体系结构设计　36
2.3.4　设计硬件构件和软件构件　40
2.3.5　系统调试与集成　41
2.4　本教程选择的软硬件平台　41
2.4.1　教学硬件平台——ARM　41
2.4.2　教学软件平台——Linux　41
本章小结　42
思考与练习题　42

第 2部分　嵌入式系统硬件开发技术

第3章　基于ARM的处理器体系结构　46
3.1　ARM体系结构　47
3.1.1　ARM微处理器结构　47
3.1.2　ARM工作状态　53
3.1.3　ARM微处理器的寄存器组织　53
3.1.4　ARM微处理器的指令结构　53
3.2　ARM9处理器简介　53
3.2.1　与ARM7处理器比较　54
3.2.2　OMAP5912处理器介绍　58
本章小结　61
思考与练习题　62

第4章　ARM微处理器的编程模型与指令系统　63
4.1　ARM微处理器的工作状态　63
4.2　ARM微处理器的运行模式　64
4.3　ARM体系结构的存储器格式　64
4.3.1　大端格式　64
4.3.2　小端格式　65
4.4　寄存器组织　65
4.4.1　ARM状态下的寄存器组织　65
4.4.2　Thumb状态下的寄存器组织　69
4.5　ARM的异常　70
4.5.1　ARM体系结构所支持的异常类型　70
4.5.2　异常向量(Exception Vectors)　71
4.5.3　对异常的响应　71
4.5.4　从异常返回　72
4.5.5　各类异常的具体描述　73
4.5.6　异常的进入/退出　74
4.5.7　异常优先级(Exception Priorities)　75
4.6　ARM微处理器的指令系统基础　75
4.6.1　指令长度及数据类型　75
4.6.2　ARM微处理器的指令的分类与格式　76
4.6.3　指令的条件域　76
4.7　ARM指令的寻址方式　77
4.7.1　立即寻址　77
4.7.2　寄存器寻址　77
4.7.3　寄存器间接寻址　78
4.7.4　基址变址寻址　78
4.7.5　多寄存器寻址　79
4.7.6　堆栈寻址　80
4.7.7　相对寻址　80
4.8　ARM指令集　81
4.8.1　数据处理指令　81
4.8.2　乘法指令与乘加指令　85
4.8.3　程序状态寄存器访问指令　87
4.8.4　加载/存储指令　88
4.8.5　批量数据加载/存储指令　89
4.8.6　跳转指令　90
4.8.7　数据交换指令　91
4.8.8　移位指令(操作)　92
4.8.9　协处理器指令　93
4.8.10　异常产生指令　94
4.9　Thumb指令及应用　95
4.9.1　Thumb编程模型　95
4.9.2　Thumb状态切换　96
4.9.3　Thumb指令集特点　96
本章小结　97
思考与练习题　97

第3部分　嵌入式系统软件程序设计

第5章　嵌入式操作系统　100
5.1　嵌入式系统的进程　100
5.1.1　进程的概念　101
5.1.2　上下文切换　102
5.1.3　进程状态　103
5.1.4　进程调度　104
5.1.5　进程间通信机制　110
5.2　嵌入式操作系统的中断和时钟管理　115
5.2.1　中断管理　115
5.2.2　时钟管理　118
5.3　嵌入式操作系统的内存管理　120
5.3.1　内存管理的主要功能　120
5.3.2　虚拟内存的概念　120
5.4　常用嵌入式操作系统　121
5.4.1　mC/OS-II　121
5.4.2　Linux操作系统　130
本章小结　139
思考与练习题　140

第6章　嵌入式Linux开发环境及其在ARM上的移植　141
6.1　嵌入式Linux开发环境　142
6.1.1　交叉编译工具介绍　143
6.1.2　交叉编译环境的建立　155
6.2　嵌入式Linux在ARM平台上的移植　161
6.2.1　Linux内核源代码的基本组织情况　161
6.2.2　嵌入式Linux内核裁剪方法　162
6.2.3　嵌入式Linux内核定制过程　165
6.2.4　内核编译及装载　169
6.2.5　文件系统及其实现　169
本章小结　172
思考与练习题　173

第7章　设备驱动程序　174
7.1　概述　174
7.1.1　设备驱动原理　175
7.1.2　模块化编程　176
7.1.3　设备类型　177
7.1.4　设备号　181
7.2　设备文件接口　182
7.2.1　用户访问接口　182
7.2.2　一些重要数据结构　183
7.2.3　I/O操作　187
7.3　中 断 处 理　189
7.3.1　注册中断处理程序　189
7.3.2　中断处理程序实现　191
7.4　应用实例　191
7.4.1　字符设备——按键驱动程序　192
7.4.2　网络设备——CS8900A芯片驱动程序　193
7.4.3　CAN总线驱动开发　200
本章小结　203
思考与练习题　203

第8章　用户图形接口GUI　205
8.1　嵌入式系统中的GUI　205
8.1.1　嵌入式GUI的发展需求　206
8.1.2　嵌入式GUI的功能特点　206
8.1.3　目前流行的嵌入式GUI系统　207
8.2　Qt/Embedded基础　211
8.2.1　Qt/Embedded简介　212
8.2.2　Qt/Embedded特点　212
8.2.3　Qt/Embedded体系架构　213
8.3　Qt/Embedded开发环境　219
8.3.1　Qt/E 2.x系列　220
8.3.2　Qt/E 3.x系列　222
8.4　Qt/Embedded开发实例　223
8.4.1　Qt/Embedded应用系统基本开发流程　223
8.4.2　Qt/Embedded下触摸屏驱动的设计　226
本章小结　231
思考与练习题　231

第4部分　嵌入式系统开发应用实例

第9章　基于OMAP5912的开发应用实例　234
9.1　MAP5912的结构和特点　234
9.1.1　ARM926EJ-S内核　235
9.1.2　TMS320C55x内核　235
9.1.3　存储器管理　235
9.1.4　直接存储器访问控制器(DMA)　236
9.1.5　时钟和电源管理　237
9.1.6　外围控制模块　237
9.2　基于OMAP5912的硬件平台设计　238
9.2.1　电源管理模块　239
9.2.2　存储模块　240
9.2.3　音频处理模块　240
9.2.4　外围接口　242
9.3　基于OMAP5912的软件系统设计　243
9.3.1　OMAP5912系统的软件架构　243
9.3.2　嵌入式Linux系统的启动流程　244
9.3.3　Bootloader及其移植　244
9.3.4　MontaVista Linux内核的移植　251
9.3.5　文件系统的移植　254
9.3.6　基于OMAP5912平台的Linux设备驱动程序　255
本章小结　256
思考与练习题　256

缩略语　257
参考文献　260