ARM嵌入式体系结构与接口技术-(Cortex-A9版)-(微课版)

第1章 嵌入式ARM技术概论　1

1.1 ARM体系结构的技术特征及发展　2

1.1.1 ARM公司简介　2

1.1.2 ARM技术特征　2

1.1.3 ARM体系架构的发展　3

1.2 ARM微处理器简介　4

1.2.1 ARM9处理器系列　5

1.2.2 ARM9E处理器系列　5

1.2.3 ARM11处理器系列　6

1.2.4 SecurCore处理器系列　6

1.2.5 StrongARM和Xscale处理器系列　6

1.2.6 MPCore处理器系列　6

1.2.7 Cortex处理器系列　6

1.2.8 ARM应用处理器发展现状与趋势　8

1.3 ARM微处理器架构　9

1.4 ARM微处理器的应用选型　10

1.4.1 ARM芯片选择的一般原则　10

1.4.2 选择一款适合ARM教学的CPU　10

1.5 Cortex-A9内部功能及特点　12

1.6 数据类型　13

1.6.1 ARM的基本数据类型　13

1.6.2 浮点数据类型　13

1.6.3 存储器大/小端　14

1.7 Cortex-A9内核工作模式　14

1.8 Cortex-A9存储系统　15

1.8.1 协处理器（CP15）　16

1.8.2 存储管理单元（MMU）　17

1.8.3 高速缓冲存储器（Cache）　17

1.9 流水线　17

1.9.1 流水线的概念与原理　17

1.9.2 流水线的分类　18

1.9.3 影响流水线性能的因素　19

1.10 寄存器组织　19

1.11 程序状态寄存器　21

1.12 三星Exynos4412处理器介绍　24

1.13 FS4412开发平台介绍　25

1.14 本章小结　29

1.15 练习题　29

第2章 ARM开发环境搭建　30

2.1 仿真器简介　31

2.2 开发环境搭建　31

2.2.1 Windows XP环境安装FS-JTAG工具　32

2.2.2 Windows 7/Windows 8环境安装FS-JTAG工具　34

2.2.3 Windows8.1环境安装FS-JTAG工具　39

2.2.4 连接硬件平台　42

2.2.5 USB转串口驱动安装　42

2.2.6 Putty串口终端配置　43

2.3 Eclipse for ARM使用　45

2.4 导入一个已有工程　45

2.5 调试工程　49

2.5.1 配置FS-JTAG调试工具　49

2.5.2 配置调试工具　49

2.5.3 查看变量及寄存器的方法　53

2.5.4 断点设置方法　54

2.5.5 查看内存数据信息方法　54

2.5.6 调试结束后的处理　55

2.6 创建一个新工程　56

2.7 编译工程　58

2.8 64位eclipse编译常见问题及解决　60

2.9 本章小结　62

2.10 练习题　62

第3章 ARM指令　63

3.1 ARM指令集　64

3.1.1 数据处理指令寻址方式　64

3.1.2 乘法指令　69

3.1.3 跳转指令　71

3.1.4 Load/Store指令　74

3.1.5 状态寄存器传输指令　79

3.1.6 协处理器指令　81

3.1.7 异常产生指令　82

3.2 ARM指令的寻址方式　84

3.2.1 数据处理指令的操作数的寻址方式　84

3.2.2 字及无符号字节的Load/Store指令的寻址方式　85

3.2.3 批量Load/Store指令的寻址方式　86

3.2.4 相对寻址　88

3.3 本章小结　88

3.4 练习题　88

第4章 ARM汇编程序设计　89

4.1 GNU ARM汇编器的伪操作　90

4.1.1 符号定义伪操作　90

4.1.2 数据定义伪操作　91

4.1.3 汇编控制伪操作　93

4.1.4 杂项伪操作　94

4.2 ARM汇编器支持的伪指令　96

4.2.1 ADR伪指令　96

4.2.2 ADRL伪指令　97

4.2.3 LDR伪指令　97

4.3 ARM汇编语言的程序结构　98

4.3.1 汇编语言的程序格式　98

4.3.2 汇编语言的子程序调用　99

4.3.3 汇编语言程序设计举例　99

4.4 汇编语言与C语言的混合编程　100

4.4.1 GNU内联汇编　100

4.4.2 C和汇编的相互调用　103

4.4.3 过程调用标准AAPCS/ATPCS　104

4.5 本章小结　105

4.6 练习题　105

第5章 GPIO编程　106

5.1 GPIO功能介绍　107

5.2 Exynos4412-GPIO控制器详解　107

5.2.1 GPIO功能描述　107

5.2.2 GPIO特性　107

5.2.3 GPIO分组预览　108

5.2.4 Exynos4412-GPIO常用寄存器分类　108

5.2.5 Exynos4412-GPIO接口常用寄存器详解　109

5.2.6 GPIO寄存器封装　110

5.3 GPIO控制实验　112

5.3.1 实验目的　112

5.3.2 实验原理　112

5.3.3 实验内容　113

5.3.4 实验代码　113

5.3.5 实验现象　114

5.4 本章小结　114

5.5 练习题　114

第6章 ARM异常及中断处理　115

6.1 ARM异常中断处理概述　116

6.2 ARM体系异常种类　116

6.3 ARM异常的优先级　121

6.4 ARM处理器模式和异常　121

6.5 ARM异常响应和处理程序返回　122

6.5.1 中断响应的概念　122

6.5.2 ARM异常响应流程　122

6.5.3 从异常处理程序中返回　123

6.6 ARM的SWI异常中断处理程序设计　124

6.7 ARM中断控制器简介　126

6.7.1 中断软件分支处理（NVIC和GIC）　126

6.7.2 硬件支持的分支处理（VIC）　127

6.8 通用中断控制器（GIC）　128

6.8.1 GIC功能模块　129

6.8.2 GIC中断控制器中断类型　130

6.8.3 GIC中断控制器中断状态　130

6.8.4 GIC中断处理流程　130

6.9 Exynos4412中断源　131

6.10 Exynos4412-GIC寄存器详解　131

6.11 GIC中断实验　135

6.11.1 实验目的　135

6.11.2 实验原理　135

6.11.3 实验内容　136

6.11.4 实验代码　137

6.11.5 实验现象　140

6.12 本章小结　140

6.13 练习题　140

第7章 串行通信接口　141

7.1 串行通信概述　142

7.1.1 串行通信与并行通信概念　142

7.1.2 异步串行方式的特点　142

7.1.3 异步串行方式的数据格式　142

7.1.4 同步串行方式的特点　142

7.1.5 同步串行方式的数据格式　143

7.1.6 波特率、波特率因子与位周期　143

7.1.7 RS-232C串口规范　143

7.1.8 RS-232C接线方式　145

7.2 Exynos4412异步串行通信　145

7.2.1 Exynos4412串口控制器概述　145

7.2.2 UART寄存器详解　146

7.3 串口通信实验　151

7.3.1 实验目的　151

7.3.2 实验原理　151

7.3.3 实验内容　152

7.3.4 实验代码　152

7.3.5 实验现象　154

7.4 本章小结　155

7.5 练习题　155

第8章 PWM定时器　156

8.1 定时器和PWM简介　157

8.1.1 定时器概述　157

8.1.2 脉冲宽度调制（PWM）概述　157

8.2 Exynos4412-PWM定时器详解　157

8.2.1 PWM定时器概述　157

8.2.2 PWM定时器寄存器详解　158

8.2.3 PWM定时器双缓冲功能　161

8.2.4 PWM定时器PWM信号输出　162

8.3 PWM定时器实验—定时触发　163

8.3.1 实验目的　163

8.3.2 实验原理　163

8.3.3 实验代码　163

8.3.4 实验现象　165

8.4 PWM定时器实验—PWM输出　166

8.4.1 实验目的　166

8.4.2 实验原理　166

8.4.3 实验代码　166

8.4.4 实验现象　167

8.5 本章小结　167

8.6 练习题　167

第9章 看门狗定时器　168

9.1 看门狗简介　169

9.2 Exynos4412看门狗定时器详解　169

9.2.1 看门狗定时器概述　169

9.2.2 看门狗定时器寄存器详解　170

9.3 看门狗定时器实验　171

9.3.1 实验目的　171

9.3.2 实验原理　171

9.3.3 实验内容　171

9.3.4 实验代码　171

9.3.5 实验现象　172

9.4 本章小结　173

9.5 练习题　173

第10章 RTC定时器　174

10.1 RTC简介　175

10.2 Exynos4412-RTC定时器详解　175

10.2.1 RTC定时器概述　175

10.2.2 RTC定时器寄存器详解　175

10.2.3 BCD码　177

10.3 实时时钟RTC实验　177

10.3.1 实验目的　177

10.3.2 实验原理　177

10.3.3 实验内容　178

10.3.4 实验代码　178

10.3.5 实验现象　179

10.4 本章小结　180

10.5 练习题　180

第11章 A/D转换器　181

11.1 A/D 转换器原理　182

11.1.1 A/D转换基础　182

11.1.2 A/D转换的技术指标　182

11.1.3 A/D转换器类型　183

11.1.4 A/D转换的一般步骤　186

11.2 Exynos4412-A/D转换器详解　186

11.2.1 Exynos4412-A/D转换器概述　186

11.2.2 Exynos4412-A/D转换器寄存器详解　187

11.3 A/D实验　188

11.3.1 实验目的　188

11.3.2 实验原理　188

11.3.3 实验内容　188

11.3.4 实验代码　189

11.3.5 实验现象　191

11.4 本章小结　191

11.5 练习题　192

第12章 I2C接口　193

12.1 I2C总线协议　194

12.1.1 I2C总线协议简介　194

12.1.2 I2C总线协议内容　194

12.2 Exynos4412-I2C控制器详解　197

12.2.1 I2C总线控制器概述　197

12.2.2 I2C总线控制器寄存器详解　197

12.2.3 I2C控制器操作流程　200

12.3 I2C重力感应/陀螺仪实验　201

12.3.1 实验目的　201

12.3.2 实验原理　201

12.3.3 实验内容　202

12.3.4 实验代码　203

12.3.5 实验现象　206

12.4 本章小结　207

12.5 练习题　207

第13章 SPI接口　208

13.1 SPI总线协议　209

13.1.1 协议简介　209

13.1.2 协议内容　209

13.2 Exynos4412-SPI控制器详解　212

13.2.1 SPI控制器简介　212

13.2.2 SPI控制器时钟源控制　212

13.2.3 SPI控制器寄存器详解　215

13.3 SPI/CAN总线实验　218

13.3.1 实验目的　218

13.3.2 实验原理　218

13.3.3 实验内容　219

13.3.4 实验代码　220

13.3.5 实验现象　223

13.4 本章小结　224

13.5 练习题　224