计算机与嵌入式系统架构

第 1章 微型计算机基础 1

1.1　数字信号　1

1.2　数制的转换、运算与编码　2

1.3　计算机中的数值表示　4

1.3.1　机器数和真值　4

1.3.2　原码、反码、补码　5

1.3.3　原码、反码、补码的关系　5

1.4　常用编码方案　6

1.4.1　BCD码　6

1.4.2　ASCII码　7

1.4.3　Unicode　8

1.4.4　非ASCII码　9

1.5　数字电路基础　9

1.5.1　逻辑门　9

1.5.2　IC分类　12

1.5.3　寄存器　12

1.5.4　多路复用器和译码器　14

1.6　计算机体系结构　15

1.6.1　微型计算机的组成　15

1.6.2　CPU架构　16

1.6.3　计算机总线　17

1.6.4　CPU结构　18

思考题　19

第　2章 8086微处理器　21

2.1　8086微处理器结构　21

2.1.1　8086微处理器内部结构　21

2.1.2　8086程序执行流程　23

2.1.3　8086的寄存器结构　23

2.2　8086的引脚及功能　26

2.2.1　8086的引脚功能　26

2.2.2　8086的*小模式和*大模式　30

2.3　8086的存储器结构　31

2.3.1　存储器组织与数据存储格式　31

2.3.2　存储器分段结构　33

2.3.3　逻辑地址与物理地址的转换　35

2.3.4　堆栈　36

2.4　8086 I/O结构　37

2.4.1　I/O接口的功能及基本结构　37

2.4.2　I/O端口的编址方式　38

2.4.3　I/O的控制方式　38

思考题　40

第3章　8086的指令系统　41

3.1　8086指令的特点　41

3.2　8086的寻址方式　42

3.2.1　寻址方式说明　42

3.2.2　寻址方式种类　43

3.3　8086的指令格式及数据类型　49

3.3.1　汇编语言的语句格式　50

3.3.2　汇编语言中的符号、数据和表达式　51

3.4　8086的指令集　53

3.4.1　数据传送类指令　53

3.4.2　算术运算类指令　59

3.4.3　位操作指令　67

3.4.4　串处理指令　69

3.4.5　控制转移类指令　71

3.4.6　处理器控制类指令　73

思考题　74

第4章　8086汇编语言程序设计　76

4.1　程序设计语言概述　76

4.2　8086汇编语言中的伪指令　76

4.2.1　符号定义语句　77

4.2.2　变量定义语句　78

4.2.3　段定义语句　80

4.2.4　段分配语句　84

4.2.5　过程定义语句　84

4.2.6　结束语句　85

4.3　8086汇编语言中的运算符　85

4.3.1　常用运算符和操作符　85

4.3.2　运算符的优先级　89

4.4　汇编语言程序设计　89

4.4.1　汇编语言程序设计基本步骤　89

4.4.2　顺序结构程序设计　90

4.4.3　分支结构程序设计　92

4.4.4　循环结构程序设计　95

4.5　宏与宏调用　101

4.5.1　宏概念　101

4.5.2　宏指令应用举例　102

4.6　汇编语言程序设计与上机调试　103

4.6.1　汇编语言程序设计实例　103

4.6.2　DOS功能调用与子程序设计　109

4.6.3　BIOS功能调用　112

4.6.4　子程序设计　113

4.6.5　汇编语言程序上机调试　118

思考题　119

第5章　存储器及微型计算机存储系统　121

5.1　存储器的概念及分类　121

5.1.1　存储器概述　121

5.1.2　存储器的分类　121

5.1.3　存储器的性能指标　124

5.2　多级存储结构　125

5.3　主存储器　128

5.3.1　主存储器概述　128

5.3.2　半导体存储器的基本结构　129

5.3.3　随机存取存储器　131

5.3.4　只读存储器　136

5.4　闪存　139

5.4.1　闪存工作原理　139

5.4.2　闪存分类　140

5.4.3　NOR闪存　141

5.4.4　NAND闪存　142

5.4.5　应用原则　143

5.5　8086中的存储器管理　143

5.5.1　存储器接口设计　143

5.5.2　存储器的扩展　144

思考题　148

第6章　微型计算机接口技术　150

6.1　I/O接口概述　150

6.1.1　I/O接口的功能　150

6.1.2　I/O接口中的信息类型　152

6.1.3　I/O接口的典型结构　152

6.2　I/O端口编址　153

6.2.1　I/O端口的寻址方式　153

6.2.2　I/O端口地址的形成　154

6.3　输入/输出的处理方式　155

6.3.1　程序控制传输方式　156

6.3.2　直接存储器存取方式　156

6.4　CPU与外部设备的接口　157

6.4.1　同步传输方式与接口　157

6.4.2　异步查询方式与接口　159

6.5　8086的输入/输出　162

6.5.1　8086的I/O指令　162

6.5.2　8086的I/O特点　162

6.6　可编程并行接口芯片8255A　163

6.6.1　8255A的外部特性和内部结构　164

6.6.2　8255A的编程命令　167

6.6.3　8255A的工作方式　168

6.6.4　8255A的应用举例　174

6.7　定时器/计数器　178

6.7.1　定时/计数概述　178

6.7.2　定时器/计数器8253　180

6.7.3　8253的外部特性　180

6.7.4　8253的内部逻辑结构与功能　181

6.7.5　8253的编程命令与读/写操作　182

6.7.6　8253的工作方式及其特点　184

6.7.7　8253应用举例　190

思考题　197

第7章　中断　198

7.1　中断原理　198

7.1.1　从无条件传输、条件传输到中断传输　198

7.1.2　中断概念　201

7.2　中断系统组成及其功能　202

7.2.1　与中断有关的触发器　202

7.2.2　中断响应条件　203

7.2.3　8086中断系统　204

7.2.4　中断响应过程　205

7.2.5　8086的中断向量　209

7.3　可编程中断控制器8259A　211

7.3.1　8259A的内部结构及引脚分配　212

7.3.2　8259A的中断管理方式　214

7.3.3　8259A的编程与应用　216

7.4　IBM PC硬件中断　220

7.4.1　IBM PC中断设置　220

7.4.2　中断应用举例　221

思考题　222

第8章　串行通信　224

8.1　串行通信概述　224

8.1.1　串行通信的数据传输方式　225

8.1.2　数据传输协议　225

8.2　RS-232C标准　228

8.2.1　信号接口　228

8.2.2　电气特性　230

8.2.3　MAX232　231

8.2.4　RS-232C标准接口在通信中的连接　233

8.3　SPI通信接口　234

8.3.1　SPI概述　234

8.3.2　SPI定义及通信原理　234

8.3.3　DS1302实时时钟　236

8.4　I2C通信接口　239

8.4.1　I2C概述　239

8.4.2　I2C的连接及寻址方式　240

8.4.3　I2C协议　241

8.4.4　24C04基本应用　243

8.5　USB通信接口　245

8.5.1　USB概述　245

8.5.2　USB系统的组成　247

8.5.3　USB协议中的基本概念　248

8.5.4　USB通信传输方式　250

8.6　CAN总线接口　252

8.6.1　CAN总线概述　252

8.6.2　CAN的报文传输　253

8.7　可编程串行通信接口芯片8251　254

8.7.1　8251的结构及引脚　254

8.7.2　8251的初始化　256

8.7.3　8251的初始化编程　258

8.8　USB转接芯片CH341　260

8.8.1　CH341概述　260

8.8.2　CH341引脚定义　261

8.8.3　功能说明　263

思考题　266

第9章　A/D与D/A转换　267

9.1　A/D转换简介　267

9.1.1　概述　267

9.1.2　模拟信号的取样、量化和编码　268

9.1.3　主要性能指标　269

9.1.4　A/D转换原理　270

9.1.5　A/D转换器的应用　272

9.2　A/D转换设计　276

9.2.1　A/D转换器　276

9.2.2　模拟接口插件卡　278

9.3　D/A转换器　280

9.3.1　D/A转换器的工作原理　280

9.3.2　D/A转换器的性能和指标　281

9.3.3　D/A转换器的应用　281

9.3.4　D/A转换器TLC5620　283

9.4　A/D与D/A转换应用设计　286

思考题　289

第　10章 嵌入式系统　290

10.1　嵌入式系统概述　290

10.1.1　嵌入式系统的定义　290

10.1.2　嵌入式系统的特点　291

10.1.3　嵌入式系统的分类　292

10.1.4　嵌入式处理器的发展状况　293

10.1.5　嵌入式软件的发展情况　294

10.1.6　嵌入式系统的发展情况　295

10.1.7　ARM的世界　295

10.2　嵌入式系统开发设计　297

10.2.1　嵌入式系统设计概述　297

10.2.2　嵌入式系统开发模型　298

10.2.3　嵌入式系统开发过程　299

10.2.4　嵌入式系统设计的核心技术　301

10.2.5　嵌入式开发设计环境　303

10.2.6　系统设计　303

10.3　嵌入式系统的开发工具　305

10.3.1　开发工具的组成　305

10.3.2　集成的IDE工具　307

10.4　嵌入式系统的调试方法　309

10.4.1　基于主机的调试　309

10.4.2　远程调试器与调试内核　309

10.4.3　ROM仿真器　310

10.4.4　ICE　311

10.4.5　JTAG　312

10.5　嵌入式系统的应用　313

思考题　314

第　11章 单片机基础与C语言开发技术　315

11.1　MCS-51系列单片机　315

11.1.1　单片机简介　315

11.1.2　单片机的发展史　315

11.1.3　MCS-51系列单片机分类　316

11.1.4　51内核单片机　317

11.1.5　MCS-51系列单片机的结构及引脚功能　319

11.1.6　单片机的应用　323

11.2　MCS-51系列单片机的存储器结构　324

11.2.1　MCS-51系列单片机存储器空间　324

11.2.2　特殊功能寄存器　325

11.3　时钟电路与时序　329

11.3.1　时钟电路　329

11.3.2　时序　330

11.3.3　复位电路　331

11.4　并行I/O端口结构　332

11.5　单片机C语言程序设计基础　336

11.5.1　C51语言　336

11.5.2　C51数据类型　336

11.5.3　C51数据存储类型　338

11.5.4　C51运算符、表达式及规则　339

11.5.5　C51流程控制语句　341

11.5.6　C51 函数　344

思考题　347

第　12章 单片机应用基础　349

12.1　定时器/计数器　349

12.1.1　定时器/计数器的结构和功能　349

12.1.2　方式寄存器和控制寄存器　350

12.1.3　定时器/计数器的工作方式　351

12.1.4　定时器/计数器初始化　354

12.1.5　定时器/计数器综合应用案例　355

12.1.6　定时器/计数器使用注意事项　359

12.2　MCS-51系列单片机中断系统　359

12.2.1　中断的概念　359

12.2.2　MCS-51系列单片机中断系统　360

12.2.3　中断的处理过程　362

12.2.4　中断系统应用　363

12.3　单片机系统扩展　366

12.3.1　单片机的片外总线结构　367

12.3.2　外部程序存储器扩展　368

12.3.3　外部数据存储器扩展　370

12.4　单片机键盘及显示接口　372

12.4.1　键盘接口原理　372

12.4.2　显示接口原理　374

思考题　378