嵌入式系统的构建 (清华大学内部试用教材还没发售)

yixiu0000 · 发表于 2010-2-8 11:16:24

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嵌入式系统的构建
试用教材
清华大学自动化系
2008 年1 月
前言................................................................................................................................................1
第一章嵌入式系统的硬件构成.....................................................................................................3
1.1. 嵌入式系统硬件...............................................................................................................3
1.1.1. 嵌入式处理器........................................................................................................3
1.1.1.1. 嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU) ......................3
1.1.1.2. 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)..........................................4
1.1.1.3. 嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP).............4
1.1.1.4. 嵌入式片上系统(System On Chip)............................................................5
1.1.1.5. 嵌入式处理器的选择.................................................................................5
1.1.2. 存储器....................................................................................................................6
1.1.2.1. ROM.............................................................................................................7
1.1.2.2. RAM.............................................................................................................7
1.1.3. 输入输出设备........................................................................................................8
1.1.3.1. 液晶显示.....................................................................................................8
1.1.3.2. 触摸屏.........................................................................................................9
1.1.3.3. 语音输入输出技术...................................................................................10
1.1.3.4. 键盘...........................................................................................................11
1.1.4. 电源转换与管理..................................................................................................13
1.1.4.1. 电源IC 分类.............................................................................................13
1.1.4.2. 电源IC 的特点.........................................................................................14
1.1.4.3. 电源IC 选用指南.....................................................................................14
1.2. 嵌入式系统硬件开发相关技术.....................................................................................15
1.2.1. 接口技术..............................................................................................................15
1.2.1.1. 并行接口...................................................................................................
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前言................................................................................................................................................1
第一章嵌入式系统的硬件构成.....................................................................................................3
1.1. 嵌入式系统硬件...............................................................................................................3
1.1.1. 嵌入式处理器........................................................................................................3
1.1.1.1. 嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU) ......................3
1.1.1.2. 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)..........................................4
1.1.1.3. 嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP).............4
1.1.1.4. 嵌入式片上系统(System On Chip)............................................................5
1.1.1.5. 嵌入式处理器的选择.................................................................................5
1.1.2. 存储器....................................................................................................................6
1.1.2.1. ROM.............................................................................................................7
1.1.2.2. RAM.............................................................................................................7
1.1.3. 输入输出设备........................................................................................................8
1.1.3.1. 液晶显示.....................................................................................................8
1.1.3.2. 触摸屏.........................................................................................................9
1.1.3.3. 语音输入输出技术...................................................................................10
1.1.3.4. 键盘...........................................................................................................11
1.1.4. 电源转换与管理..................................................................................................13
1.1.4.1. 电源IC 分类.............................................................................................13
1.1.4.2. 电源IC 的特点.........................................................................................14
1.1.4.3. 电源IC 选用指南.....................................................................................14
1.2. 嵌入式系统硬件开发相关技术.....................................................................................15
1.2.1. 接口技术..............................................................................................................15
1.2.1.1. 并行接口...................................................................................................16
1.2.1.2. 串口...........................................................................................................16
1.2.1.3. USB............................................................................................................17
1.2.1.4. PCMCIA 和CF..........................................................................................18
1.2.1.5. 红外线接口...............................................................................................19
1.2.2. 总线......................................................................................................................20
1.2.2.1. ISA .............................................................................................................20
1.2.2.2. PCI .............................................................................................................20
1.2.2.3. I2C 总线.....................................................................................................21
1.2.2.4. SPI 总线.....................................................................................................21
1.2.2.5. PC104 总线................................................................................................22
1.2.2.6. CAN 总线..................................................................................................23
1.2.3. 嵌入式系统开发常用的硬件调试和编程技术..................................................24
1.2.3.1. 微代码支持的串口调试...........................................................................24
1.2.3.2. 编程技术...................................................................................................24
1.2.3.3. JATG 与IEEE1149 协议简介...................................................................25
1.2.4. 3.3V 和5V 装置的互连.......................................................................................26
1.3. 嵌入式系统开发示例——EZ 开发板...........................................................................27
1.3.1. 系统性能..............................................................................................................27
1.3.2. 系统硬件设计......................................................................................................28
1.3.2.1. CPU 与存储器模块...................................................................................28
1.2.2. 总线......................................................................................................................20
1.2.2.1. ISA .............................................................................................................20
1.2.2.2. PCI .............................................................................................................20
1.2.2.3. I2C 总线.....................................................................................................21
1.2.2.4. SPI 总线.....................................................................................................21
1.2.2.5. PC104 总线................................................................................................22
1.2.2.6. CAN 总线..................................................................................................23
1.2.3. 嵌入式系统开发常用的硬件调试和编程技术..................................................24
1.2.3.1. 微代码支持的串口调试...........................................................................24
1.2.3.2. 编程技术...................................................................................................24
1.2.3.3. JATG 与IEEE1149 协议简介...................................................................25
1.2.4. 3.3V 和5V 装置的互连.......................................................................................26
1.3. 嵌入式系统开发示例——EZ 开发板...........................................................................27
1.3.1. 系统性能..............................................................................................................27
1.3.2. 系统硬件设计......................................................................................................28
1.3.2.1. CPU 与存储器模块...................................................................................28
码优化............................................................................................................130
4.2. 交叉编译技术...............................................................................................................133
4.2.1. 交叉编译............................................................................................................133
4.2.2. GCC 交叉编译器................................................................................................134
4.2.2.1. GCC 编译流程.........................................................................................134
4.2.2.2. Linux 环境下的GCC 交叉编译器.........................................................137
第五章嵌入式Linux 的软件开发环境.....................................................................................142
5.1. 交叉编译环境...............................................................................................................142
5.1.1. 编译开发环境的建立........................................................................................142
5.1.1.1 安装交叉编译环境...................................................................................142
5.1.1.2. 添加设备驱动和内核模块.....................................................................142
5.1.2. 可执行文件........................................................................................................143
5.1.2.1. Coff 文件格式..........................................................................................143
5.1.2.2. elf 文件格式.............................................................................................143
5.1.2.3. flat 文件格式...........................................................................................143
5.2. 调试技术.......................................................................................................................144
5.2.1. 常见调试方法....................................................................................................144
5.2.2. 内存调试............................................................................................................145
5.2.2. 系统调用跟踪....................................................................................................148
5.2.3. 程序调试............................................................................................................149
5.3. 系统引导和内核启动...................................................................................................154
5.3.1. Bootloader 程序的设计与实现..........................................................................154
5.3.1.1. 硬件平台的通信.....................................................................................154
5.3.1.2. 硬件平台初始化程序.............................................................................154
5.3.1.3. 硬件平台监控程序.................................................................................155
5.3.2. uCLinux 移植......................................................................................................155
5.3.2.1. 第一阶段.................................................................................................155