嵌入式系統與單片機基礎教程

本書是“嵌入式系統與單片機實踐教程”的主教材，內容包括8位單片機和32位嵌入式系統兩部分。單片機部分以PIC16F87X系列單片機為例，主要介紹單片機結構與引腳、指令系統與彙編語言、外圍模塊等內容，並結合實例重點闡述單片機系統的設計原理和開發過程。嵌入式系統部分以ARM微處理器為例，主要介紹ARM微處理器體系結構和指令系統、嵌入式操作系統及嵌入式系統設計方法等。旨在使學生由淺入深，從學習單片機系統設計入手，逐步學習嵌入式系統接口設計與嵌入式Linux編程開發技術。本書與配套的《嵌入式系統與單片機實踐教程》內容同步，有助於學生從理論和實踐兩方面去學習和掌握嵌入式技術。

從20世紀70年代單片機的推出開始，嵌入式技術經過了40多年的發展，在工業控制、智能家電、消費電子、航天、軍事等諸多領域得到了廣泛的應用。嵌入式系統涵蓋了電子技術、計算機軟硬件技術、通信與網絡技術等多個專業領域的知識。本書在仔細梳理嵌入式系統所涵蓋知識點的基礎上，理出一條循序漸進的知識線路，並詳細闡述了其中的關鍵技術。作為教材，本書具有以下特色。

1. 由淺入深，知識融會貫通

從8位PIC16F87X單片機入手，在詳細介紹單片機內部結構、指令系統及外圍功能模塊的基礎上，結合實際案例，重點闡述了單片機系統的開發過程，便於讀者從理論和實踐兩方面去學習和掌握單片機應用技術。在此基礎上，詳細介紹了32位的ARM微處理器體系結構和指令系統、嵌入式操作系統及嵌入式系統設計方法。知識分佈既有連續性，又有一定的跨越性，以滿足不同層次教學的需求。

2. 案例豐富，面向實際應用

針對單片機微處理器的每一個外圍模塊，本書都設計了相應的應用案例； 在單片機系統的開發過程中，編寫了豐富的面向應用的案例，便於讀者學以致用。

3. 例題、習題齊全，方便教學

在總結作者多年教學經驗的基礎上，本書編排了豐富的例題和習題，非常適合教學和學習。

本書由王粉花、李擎、胡廣大主編，王粉花制定了本書大綱、指導文字寫作並負責全書的統稿和組織工作。王粉花編寫第1~7章； 胡廣大編寫第8章； 李擎編寫第9章； 王粉花、王玲共同編寫第10章。王粉花、李擎編寫第11章。 ^[1] 

第1章緒論

1.1嵌入式系統簡介

1.1.1嵌入式系統的定義和組成

1.1.2嵌入式系統的特點

1.2嵌入式系統發展史

1.2.1現代計算機技術的兩大分支

1.2.2嵌入式系統的獨立發展史

1.3嵌入式微處理器簡介

1.4嵌入式系統的應用領域

習題1

第2章PIC16F87X系列單片機的內部結構

2.1PIC16F87X系列單片機概述

2.2PIC16F87X系列單片機的內部結構及引腳

2.2.1PIC16F87X系列單片機的內部結構

2.2.2PIC16F87X系列單片機的引腳及功能

2.2.3時序圖和指令流

2.3PIC16F87X系列單片機的存儲器組織結構

2.3.1程序存儲器組織

2.3.2數據存儲器組織

習題2

第3章PIC系列單片機指令系統與彙編語言程序設計

3.1概述

3.2PIC16F87X系列單片機的指令格式

3.3PIC16F87X系列單片機的尋址方式

3.3.1絕對尋址

3.3.2相對尋址

3.3.3直接尋址

3.3.4間接尋址

3.4PIC16F87X單片機指令集

3.4.1字節操作類指令

3.4.2位操作類指令

3.4.3立即數與控制操作類指令

3.5PIC系列單片機彙編語言程序設計

3.5.1PIC單片機彙編語言程序的基本格式

3.5.2偽指令

3.5.3PIC彙編語言編程實例

習題3

第4章PIC單片機的外圍模塊及應用

4.1I/O端口

4.1.1PORTA端口

4.1.2PORTB端口

4.1.3PORTC端口

4.1.4PORTD端口

4.1.5PORTE端口

4.1.6並行從動端口PSP

4.1.7I/O端口基本功能的應用舉例

4.2定時器/計數器

4.2.1定時/計數器0

4.2.2定時/計數器1

4.2.3定時/計數器2

4.3中斷系統

4.3.1中斷源

4.3.2中斷控制寄存器

4.3.3中斷現場保護

4.4A/D轉換模塊

4.4.1概述

4.4.2與A/D轉換模塊相關的寄存器

4.4.3A/D轉換

4.5捕捉、比較和脈寬調製模塊

4.5.1捕捉工作方式

4.5.2比較工作方式

4.5.3脈寬調製方式

4.6主同步串行端口

4.6.1概述

4.6.2串行外設接口SPI模式

4.6.3芯片間互聯總線I2C模式

4.6.4MSSP模塊初始化舉例

4.7通用同步異步收發器USART

4.7.1與USART相關的寄存器

4.7.2USART波特率發生器BRG

4.7.3USART異步工作方式

4.7.4USART同步主控工作方式

4.7.5USART同步從動工作方式

4.7.6同步/異步收發器USART的應用舉例

4.8數據存儲器EEPROM和程序存儲器Flash

4.8.1相關的寄存器

4.8.2對EEPROM數據存儲器的操作

4.8.3對Flash程序存儲器的操作

4.8.4誤寫操作保護

4.8.5代碼保護期間的操作

4.8.6EEPROM數據存儲器操作舉例

習題4

第5章CPU的特殊功能

5.1系統配置寄存器

5.2振盪器配置

5.2.1振盪器分類

5.2.2晶體振盪器/陶瓷諧振器

5.2.3RC振盪器

5.3復位

5.3.1上電覆位POR

5.3.2上電延時定時器PWRT

5.3.3起振定時器OST

5.3.4欠壓復位BOR

5.3.5上電覆位延時時序

5.3.6電源控制/狀態寄存器PCON

5.3.7看門狗定時器WDT

5.4休眠省電模式

5.4.1休眠喚醒

5.4.2中斷喚醒

5.5在線調試與串行編程

5.5.1在線調試

5.5.2在線串行編程

5.5.3低電壓在線串行編程

習題5

第6章PIC單片機的開發工具

6.1概述

6.2MPLAB IDE集成開發軟件

6.2.1MPLAB IDE的組成

6.2.2MPLAB IDE的功能與安裝運行

6.3HitechPICC 編譯器

6.3.1PICC編譯器的安裝

6.3.2PICC C程序設計基本結構

6.3.3PICC中的變量

6.3.4PICC中的函數

6.4MPLAB ICD2調試器

6.4.1MPLAB ICD2功能

6.4.2MPLAB ICD2系統組件及配置

6.4.3MPLAB ICD2工作原理

6.4.4MPLAB ICD2開發過程

習題6

第7章單片機系統開發過程及應用實例

7.1單片機系統開發過程

7.1.1前期調研

7.1.2系統方案設計

7.1.3系統硬件設計

7.1.4系統軟件設計

7.1.5系統聯機調試

7.2單片機應用實例

7.2.1單片機應用系統的基本組成

7.2.2按鍵與鍵盤輸入接口電路設計

7.2.3顯示輸出接口電路的設計

7.2.4基於單片機的室內環境監測系統

7.2.5基於單片機的聲源定位系統

7.2.6基於超聲波測距的導航系統

習題7

第8章嵌入式微處理器體系結構

8.1ARM簡介

8.2ARM微處理器系列

8.2.1ARM7系列

8.2.2ARM9系列

8.2.3ARM10系列

8.2.4ARM11系列

8.2.5Xscale系列

8.2.6SecurCore系列

8.2.7Cortex系列

8.3ARM微處理器體系結構

8.3.1流水線技術

8.3.2ARM處理器狀態

8.3.3ARM處理器模式

8.3.4ARM寄存器組

8.3.5異常與中斷處理

8.3.6ARM處理器的數據格式

習題8

第9章ARM指令系統

9.1ARM微處理器的尋址方式

9.1.1立即尋址

9.1.2寄存器尋址

9.1.3寄存器移位尋址

9.1.4寄存器間接尋址

9.1.5基址變址尋址

9.1.6多寄存器尋址

9.1.7堆棧尋址

9.1.8相對尋址

9.2ARM微處理器的指令集

9.2.1ARM指令集分類與格式

9.2.2ARM指令的條件碼

9.2.3跳轉指令

9.2.4數據處理指令

9.2.5load/store指令

9.2.6協處理器指令

9.2.7程序狀態寄存器指令

9.2.8異常中斷指令

9.3Thumb指令集簡介

9.3.1Thumb寄存器的使用

9.3.2Thumb指令集

9.4Thumb指令集與ARM指令集的對比

習題9

第10章嵌入式操作系統

10.1嵌入式操作系統簡介

10.2嵌入式實時操作系統μC/OSⅡ

10.2.1嵌入式實時操作系統的基本概念

10.2.2嵌入式實時操作系統μC/OSⅡ簡介

10.2.3μC/OSⅡ內核結構分析

10.2.4μC/OSⅡ任務調度

10.2.5μC/OSⅡ初始化

10.2.6μC/OSⅡ內核實現

10.3嵌入式Linux操作系統

10.3.1嵌入式Linux操作系統組成與編程基礎

10.3.2Linux應用程序設計

10.3.3Linux內核結構分析與系統移植

10.4嵌入式Windows CE操作系統

10.4.1Windows CE發展簡史

10.4.2Windows CE的功能

10.4.3Windows CE系統結構

10.4.4開發工具簡介

習題10

第11章嵌入式系統設計方法

11.1嵌入式系統設計過程

11.2嵌入式系統的需求分析

11.2.1需求與規格

11.2.2需求分析

11.2.3製作需求表格

11.3嵌入式系統的體系結構設計

11.4嵌入式系統的硬件設計

11.4.1硬件設計方法和原則

11.4.2嵌入式處理器的選擇

11.5嵌入式系統的軟件設計

11.6嵌入式系統的集成

11.7嵌入式系統的調試

習題11

參考文獻 ^[1]