ARM Cortex-MO全可编程SoC原理及实现-面向处理器.协议.外设.编程和操作系统

目录 第1章全可编程SoC设计导论 1.1SoC基础知识 1.1.1SoC的概念 1.1.2SoC与MCU及CPU的比较 1.1.3典型的商用SoC器件 1.2SoC设计流程 1.3SoC体系架构 1.4全可编程SoC技术 1.4.1基于软核的全可编程SoC 1.4.2基于硬核的全可编程SoC 1.5全可编程SoC设计流程 第2章CortexM0 CPU结构 2.1ARM处理器类型 2.2CortexM系列处理器概述 2.2.1CortexM系列处理器的特点 2.2.2CortexM系列处理器的性能参数 2.3CortexM0处理器性能和结构 2.3.1CortexM0处理器的性能 2.3.2CortexM0处理器的结构 2.4CortexM0处理器寄存器组 2.4.1通用寄存器 2.4.2堆栈指针 2.4.3程序计数器 2.4.4链接寄存器 2.4.5组合程序状态寄存器 2.4.6中断屏蔽特殊寄存器 2.4.7特殊寄存器 2.5CortexM0存储器空间映射 2.6CortexM0程序镜像原理及生成方法 2.7CortexM0的端及分配 2.8CortexM0处理器异常及处理 2.8.1异常原理 2.8.2异常优先级 2.8.3向量表 2.8.4异常类型 第3章CortexM0指令集 3.1Thumb指令集 3.2CortexM0汇编语言格式 3.3寄存器访问指令： MOVE 3.4存储器访问指令： LOAD 3.5存储器访问指令： STORE 3.6多数据访问指令： LDM和STM 3.7堆栈访问指令： PUSH和POP 3.8算术运算指令 3.8.1加法指令 3.8.2减法指令 3.8.3乘法指令 3.8.4比较指令 3.9逻辑操作指令 3.10移位操作指令 3.10.1右移指令 3.10.2左移指令 3.11反序操作指令 3.12扩展操作指令 3.13程序流控制指令 3.14存储器屏蔽指令 3.15异常相关指令 3.16休眠相关指令 3.17其他指令 3.18数据插入和对齐操作 第4章CortexM0低功耗特性 4.1低功耗要求 4.2CortexM0低功耗特性及优势 4.2.1CortexM0低功耗特性 4.2.2CortexM0低功耗结构 4.3CortexM0休眠模式 4.4唤醒中断控制器 4.5降低功耗的其他方法 第5章AHBLite总线结构分析 5.1总线及分类 5.1.1总线的概念 5.1.2总线分类 5.2ARM AMBA系统总线 5.3AMBA3 AHBLite总线 5.3.1AHBLite概述 5.3.2AHBLite总线操作 5.4AHBLite总线结构 5.4.1全局信号 5.4.2AHBLite主设备接口 5.4.3AHBLite从设备接口 5.4.4地址译码器和多路复用器 5.5AHBLite总线时序 5.5.1无等待基本读传输 5.5.2有等待基本读传输 5.5.3无等待基本写传输 5.5.4有等待基本写传输 5.6硬件实现 第6章CortexM0汇编语言编程基础 6.1Keil MDK开发套件 6.1.1下载MDK开发套件 6.1.2安装MDK开发套件 6.1.3MDK程序处理流程 6.2CortexM0汇编语言程序设计 6.2.1建立新设计工程 6.2.2工程参数设置 6.2.3添加汇编文件 6.2.4汇编语言语法 6.3.lst文件分析 6.4.map文件分析 6.5.hex文件分析 6.6软件仿真和调试 6.6.1查看CortexM0寄存器内容 6.6.2查看CortexM0存储器内容 6.6.3查看监视窗口的内容 6.7汇编语言其他常用语法介绍 6.7.1标识符的命名规则 6.7.2变量 6.7.3常数 6.7.4EQU命令 6.7.5IMPORT/EXTERN命令 6.7.6子程序调用 6.7.7宏定义和使用 第7章CortexM0 DesignStart架构 7.1获取CortexM0 DesignStart 7.2CortexM0 DesignStart顶层符号 7.2.1中断 7.2.2状态输出 7.2.3事件信号 7.3AHBLite接口 7.4将CortexM0 DesignStart集成到系统的方法 第8章XILINX Artix7 FPGA结构 8.1Artix7器件逻辑资源 8.2可配置逻辑块 8.2.1可配置逻辑块概述 8.2.2查找表 8.2.3多路复用器 8.2.4进位逻辑 8.2.5存储元素 8.2.6分布式RAM（只有SLICEM） 8.2.7只读存储器（ROM） 8.2.8移位寄存器（只有SLICEM） 8.3时钟资源和时钟管理单元 8.3.17系列FPGA时钟资源 8.3.27系列内部时钟结构 8.3.37系列FPGA时钟管理模块 8.4块存储器资源 8.5专用的DSP模块 8.6输入/输出块 8.6.1I/O特性概述 8.6.2Artix7中的I/O列和类型 8.6.3I/O电气资源 8.6.4I/O逻辑资源 8.7XADC模块 8.8吉比特收发器 8.9PCIE模块 8.10配置模块 8.11互连资源 第9章CortexM0嵌入式系统设计与实现 9.1设计目标 9.2CortexM0 SoC系统的构建 9.2.1启动Vivado 2016集成开发环境 9.2.2创建新的设计工程 9.2.3添加CortexM0处理器源文件 9.2.4添加系统主时钟IP核 9.3设计文件修改和分析 9.3.1AHB总线地址译码器 9.3.2AHB总线从设备多路复用器 9.3.3AHB片上存储器外设 9.3.4AHB LED外设 9.3.5AHBLITE_SYS顶层文件 9.4程序代码的编写 9.4.1建立新设计工程 9.4.2工程参数设置 9.4.3添加和编译汇编文件 9.4.4分析HEX文件与汇编文件的关系 9.4.5添加HEX文件到当前工程 9.5RTL详细描述和分析 9.6仿真原理和行为级仿真 9.6.1仿真实现的不同功能 9.6.2Vivado所支持的仿真工具 9.6.3行为级仿真实现 9.6.4添加信号并仿真 9.6.5仿真结果分析 9.7设计综合和分析 9.7.1综合过程的关键问题 9.7.2设计综合选项 9.7.3Vivado支持的属性 9.7.4执行设计综合 9.7.5查看综合报告 9.8创建实现约束 9.8.1实现约束的原理 9.8.2I/O规划器功能 9.8.3引脚位置约束的实现 9.9设计实现和分析 9.9.1实现过程原理 9.9.2设计实现选项 9.9.3设计实现 9.9.4查看布局布线后的结果 9.9.5查看实现后的报告 9.9.6功耗分析 9.9.7静态时序分析 9.10实现后时序仿真 9.11生成编程文件 9.12下载比特流文件到FPGA 9.13生成并下载外部存储器文件 第10章7段数码管控制器设计与实现 10.1设计目标 10.2打开前面的设计工程 10.3添加并分析7段数码管控制器源文件 10.3.1添加7段数码管控制器源文件 10.3.2分析7段数码管控制器源文件 10.4修改并分析顶层设计文件 10.5编写程序代码 10.5.1建立新设计工程 10.5.2工程参数设置 10.5.3添加和编译汇编文件 10.5.4添加HEX文件到当前工程 10.6设计综合 10.7添加约束条件 10.8设计实现 10.9下载比特流文件 10.10系统在线调试原理 10.11系统在线调试实现 10.11.1建立新的调试工程 10.11.2添加调试网络 10.11.3在线测试分析 第11章中断系统设计与实现 11.1设计目标 11.2中断控制器原理 11.2.1NVIC特点 11.2.2NVIC映射 11.2.3NVIC寄存器 11.3进入和退出异常句柄的过程 11.3.1进入中断句柄的过程 11.3.2退出中断句柄的过程 11.4打开前面的设计工程 11.5添加并分析按键消抖模块源文件 11.5.1添加按键消抖模块源文件 11.5.2分析按键消抖模块源文件 11.6修改并分析顶层设计文件 11.7编写程序代码 11.7.1建立新设计工程 11.7.2工程参数设置 11.7.3软件初始化中断 11.7.4添加和编译汇编文件 11.7.5添加HEX文件到当前工程 11.8设计综合 11.9添加约束条件 11.10设计实现 11.11下载比特流文件 第12章定时器设计与实现 12.1设计目标 12.2打开前面的设计工程 12.3添加并分析定时器模块源文件 12.3.1定时器模块设计原理 12.3.2添加定时器源文件 12.3.3分析定时器源文件 12.4修改并分析顶层设计文件 12.5编写程序代码 12.5.1建立新设计工程 12.5.2工程参数设置 12.5.3添加和编译汇编文件 12.5.4添加HEX文件到当前工程 12.6设计综合 12.7设计实现 12.8下载比特流文件 第13章UART串口控制器设计与实现 13.1设计目标 13.2串行通信基础 13.2.1串行和并行通信之间的比较 13.2.2串行通信的类型 13.3通用异步收发数据格式和编码 13.3.1数据格式 13.3.2字符编码规则 13.4UART串口控制器的实现原理 13.4.1UART发送器 13.4.2UART接收器 13.4.3发送器/接收器FIFO 13.5打开前面的设计工程 13.6添加并分析UART模块源文件 13.6.1添加UART模块源文件 13.6.2分析UART模块源文件 13.7修改并分析顶层设计文件 13.8编写程序代码 13.8.1建立新设计工程 13.8.2工程参数设置 13.8.3添加和编译汇编文件 13.8.4添加HEX文件到当前工程 13.9设计综合 13.10添加约束条件 13.11设计实现 13.12下载比特流文件 第14章VGA控制器设计与实现 14.1设计目标 14.2VGA工作原理 14.2.1VGA连接器 14.2.2CRT原理 14.2.3VGA接口信号 14.2.4VGA时序 14.3VGA显示硬件实现原理 14.3.1VGA图像缓冲区 14.3.2VGA控制台 14.3.3VGA控制器存储器空间 14.4打开前面的设计工程 14.5添加并分析VGA模块源文件 14.5.1添加VGA模块源文件 14.5.2分析VGA模块源文件 14.6修改其他设计 14.6.1添加并分析顶层设计文件 14.6.2修改时钟生成器输出频率 14.6.3修改波特率时钟 14.7编写程序代码 14.7.1建立新设计工程 14.7.2工程参数设置 14.7.3添加和编译汇编文件 14.7.4添加HEX文件到当前工程 14.8设计综合 14.9添加约束条件 14.10设计实现 14.11下载比特流文件 第15章DDR3存储器系统设计与实现 15.1计算机搭载的存储器设备 15.2存储器类型 15.2.1易失性存储器 15.2.2非易失性存储器 15.3系统设计目标 15.3.1硬件构建目标 15.3.2软件编程目标 15.4DDR3 SDRAM控制器设计原理 15.4.1DDR3 SDRAM存储器结构 15.4.2DDR3 SDRAM控制器结构 15.4.3DDR3 SDRAM的读写访问时序 15.5DDR3 SDRAM控制器系统设计与实现 15.5.1打开前面的设计工程 15.5.2设计DDR3 SDRAM存储器控制器 15.5.3修改系统设计文件 15.5.4编写程序代码 15.5.5设计综合 15.5.6设计实现 15.5.7下载比特流文件 第16章CortexM0 C语言编程基础 16.1C语言处理流程 16.2C语言镜像文件内容和存储 16.2.1C语言镜像文件的内容 16.2.2C语言镜像文件的存储位置 16.3启动代码的分析 16.4C语言中数据的存储空间 16.5C语言数据类型及实现 16.5.1C语言支持的数据类型 16.5.2数据类型修饰符 16.6C语言编程CortexM0 16.6.1定义中断向量表 16.6.2定义堆和堆栈 16.6.3读写外设寄存器 16.6.4汇编调用C函数 16.6.5C语言调用汇编语言 16.6.6C语言嵌入汇编语言 16.7C语言驱动的设计和实现 16.7.1打开前面的设计工程 16.7.2建立新的软件设计工程 16.7.3软件工程参数设置 16.7.4创建并添加汇编文件 16.7.5创建并添加头文件 16.7.6创建并添加C文件 16.7.7添加HEX文件到当前工程 16.7.8设计综合 16.7.9设计实现 16.7.10下载比特流文件 16.8C语言重定向及实现 16.8.1打开前面的设计工程 16.8.2打开前面的软件设计工程 16.8.3修改启动引导文件 16.8.4导入并修改retarget.c文件 16.8.5修改C设计文件 16.8.6添加HEX文件到当前工程 16.8.7设计综合 16.8.8设计实现 16.8.9下载比特流文件 第17章CMSIS和驱动程序开发 17.1引入CMSIS的必要性 17.2CMSIS的优势 17.3CMSIS的框架 17.4使用CMSIS访问不同资源 17.4.1访问NVIC 17.4.2访问特殊寄存器 17.4.3访问特殊指令 17.4.4访问系统 17.5软件驱动程序的设计 17.5.1软件驱动程序的功能 17.5.2AHB外设驱动设计 17.6动态图形交互系统设计 17.6.1动态图形交互硬件平台 17.6.2触摸屏显示控制方法 17.6.3触摸屏触摸控制方法 17.6.4打开前面的设计工程 17.6.5触摸屏控制器模块的设计实现 17.6.6修改顶层设计文件 17.6.7C语言程序的设计和实现 17.6.8设计综合 17.6.9添加约束条件 17.6.10设计实现 17.6.11下载比特流文件 第18章RTX操作系统原理及应用 18.1RTOS的优势 18.2操作系统的概念 18.3操作系统支持特性 18.3.1SysTick定时器 18.3.2堆栈指针 18.3.3SVC 18.3.4PendSV 18.4RTX内核架构的特点 18.5RTX的具体实现过程 18.5.1实现目标 18.5.2打开前面的工程 18.5.3修改工程属性设置 18.5.4修改启动代码 18.5.5导入RTX_Config.c文件 18.5.6修改main.c文件 18.5.7软件调试和测试 18.6RTX内核功能 18.6.1定时器滴答中断 18.6.2系统任务管理器 18.6.3任务管理 18.6.4空闲任务 18.6.5系统资源 18.6.6任务调度策略 18.6.7优先级倒置 18.6.8堆栈管理 18.6.9用户定时器 18.6.10中断函数