嵌入式ARM系统工程师实训教程

　　基于ARM处理器的嵌入式系统是当前最流行的嵌入式系统。本书最大的特色是实践性强，所有的案例都是完整的、可以得到验证的。本书分为6篇：嵌入式ARM基础、硬件系统设计、ARM体系结构与编程、硬件接口及驱动程序设计、嵌入式系统启动应用分析与设计、综合项目。本书是作者长期从事嵌入式领域实践及培训积累的结果。读者可以根据需要，对各章节按顺序或者有选择地进行阅读和实践。本书结构清晰，内容深入浅出、循序渐进，逐步引领读者进入嵌入式编程领域。本书可作为高校嵌入式系统的教材和嵌入式系统培训的实践教材或课程设计辅导读物，也可以作为广大嵌入式系统爱好者、在校大学生及单片机爱好者的自学用书。

第一篇 嵌入式ARM基础
第1章 基础知识
第2章 开发环境

第二篇 硬件系统设计
第3章 硬件设计基础

第三篇 ARM体系结构与编程
第4章 微处理器概述
第5章 编程模型
第6章 指令系统
第7章 程序设计基础
第8章 混合编程
第9章 异常处理
第10章 基本的ATPCS规则及其实践

第四篇 硬件接口及驱动系统设计
第11章 嵌入式软件编程基础
第12章 嵌入式系统的常用接口
第13章 通用I/O口的应用：跑马灯实验
第14章 中断处理程序设计
第15章 定时器的应用
第16章 ADC接口的应用
第17章 LCD接口的编程
第18章 触摸屏的应用
第19章 I2C接口的编程
第20章 UART异步串行接口的应用
第21章 CAN总线通信实验

第五篇 嵌入式系统启动应用分析与设计
第22章 ARM系统启动应用分析与设计

第六篇 综合项目篇
第23章 基于ARM的嵌入式工业控制系统设计

　　《嵌入式ARM系统工程师实训教程》：
　　3.1.1 ARM应用系统设计概述
　　根据用户需求，设计出特定的嵌入式应用系统，是每一个嵌入式系统设计工程师应该达到的目标。嵌入式应用系统的设计包含硬件系统的设计和软件系统设计两个部分，并且这两部分的设计是互相关联、密不可分的。嵌入式应用系统的设计经常需要在硬件和软件的设计之间进行权衡与折中。因此，就要求嵌入式系统设计工程师具有较深厚的硬件和软件基础，并具有熟练应用的能力。这也是嵌入式应用系统设计与其他的纯粹的软件设计或硬件设计最大的区别。
　　这里以上海微动信息科技公司设计生产的ARM Linux评估开发板为原型，详细分析系统的软／硬件设计步骤、实现细节，以及调试技巧等。ARM Linux评估开发板的设计以学习与应用兼顾为出发点，在保证用户完成ARM技术的学习和开发的同时，考虑了系统的扩展、电路板的面积、散热、电磁兼容性以及安装等问题，因此该板也可作为嵌入式系统主板，直接应用在一些实际系统中。
　　图3.1是ARM Linux评估开发板的结构框图，各部分的基本功能描述如下：
　　电源电路为12V到3.3V的DC—DC转换器，给系统供电。
　　2个串行接口电路，用于S3C2410A系统与其他应用系统的短距离双向串行通信。
　　SD／MMC提供了SD卡和MMC卡的接口。
　　1个USB主设备接口和1个USB从设备接口。
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　　目前很多跨国公司和国内IT业巨头嵌入式软件人才匮乏。如Intel、TI、Sony、三星、TCL、华为、中兴、联想和康佳等，都面临着嵌入式人才严重短缺的挑战。尤其是随着嵌入式技术成为当前IT领域的最大热门，缺口更是达到了每年50万人左右的量级。有需求就有市场，目前国内3G核心嵌入式人才不足10000人，高薪的诱惑使很多IT专业的大学生在没有毕业之前就纷纷来到相关的公司提前进行实践，以了解工作中可能遇到的实际问题，以及可能涉及的其他学科的知识，以便及时充电。
　　嵌入式系统研发人才如此稀缺的原因，一方面是因为这一领域的入门门槛较高，不仅要懂较底层的软件（例如操作系统级、驱动程序级软件），对软件专业水平要求较高（嵌入式系统对软件设计的时间和空间效率要求较高），而且必须懂得硬件的工作原理，所以非专业IT人员很难切入这一领域；另一方面，是因为这一领域较新，目前发展太快，很多软硬件技术出现时间不长或正在出现（如ARM处理器、3G移动通信、嵌入式操作系统、MPEG技术、无线通信协议等），掌握这些新技术的人当然很难找。嵌入式领域人才稀缺，身价自然就高，越有经验身价就越高。其实嵌入式领域人才稀缺的根本原因是大多数人无法接触真实的实践环境，因为这需要拥有相应的嵌入式开发板和相关的系统软件。另外，需要有经验的人来指导开发流程。
　　就目前嵌入式培训图书市场来看，大多集中在中高端图书，而且大都理论性较强、实践性较弱，而少部分面向低端的图书，通常又功能有限，不适合开发者使用。对于初学者或进阶学习的已从事嵌入式行业软硬件开发的人员，没有一种对工作、学习有明确指导意义的图书。大多数人只能自己通过网络的途径拼凑资料，不能给出整体思路，使学习嵌入式知识的过程迂回曲折，往往不得甚解。作为嵌入式系统工程师，应了解ARM处理器架构，熟悉常见的嵌入式Linux、WindowsCE、VxWorks、Android、iPhone等操作系统架构，掌握驱动程序的编写，会进行内核的移植。而市场上并没有这类针对开发人员或初学者的合适的教材。针对巨大的人才缺口，以及国内繁荣发展的嵌入式领域，甚至针对3G、4G的兴起，急需能够填补市场空缺的图书。
　　本书循序渐进，可以使初学者明确学习思路，能真正地从零基础达到嵌入式系统工程师的要求，也可以帮助开发者重建自己的知识体系。
　　ARM架构是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构，广泛地使用在许多嵌入式系统设计中。由于节能的特点，ARM处理器非常适用于移动通信领域，符合其主要设计目标为低成本、高性能、低耗电的特性。至2009年为止，ARM架构处理器占了市面上所有32位嵌入式RISC处理器90%的比例，成为全世界最多数的32位架构之一。ARM处理器可以在很多消费性电子产品上看到，从可携式设备（PDA、移动电话、多媒体播放器、掌上型电子游戏和笔记本电脑）到电脑外设（硬盘、桌面型路由器），甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有其存在。在此还有一些基于ARM设计的派生产品，重要产品还包括Marvell的XScale架构和美国得州仪器（TI）的OMAP系列。
　　2011年，ARM的客户报告了79亿ARM处理器出货量，应用于95%的智能手机，90%的硬盘驱动器，40%的数字电视和机顶盒，15%的单片机，以及20%的移动电脑。在2012年，微软与ARM科技生产了新型的Surface平板电脑，此外，AMD宣布它将于2014年开始生产基于ARM核心的64位服务器芯片。
　　为了适应当前嵌入式系统市场的发展，本书课程内容突出各章节重点，明确各个知识要点，方便学员阅读。本书不仅可供学习，还是一种常备的、不可多得的学习参考资料。本书注重对嵌入式行业内领先技术的讲解和对实际动手能力的培养，注重理论与实际工程相联系，特别强调实际项目的实战训练，同时加入适量的职业素质培养内容，为学员在以后的实际工作打下良好的基础。
　　本书分为6篇：嵌入式ARM基础、硬件系统设计、ARM体系结构与编程、硬件接口及驱动程序设计、嵌入式系统启动应用分析与设计、综合项目，共23章。本书取材于作者在做嵌入式系统实践和培训过程中积累的部分书稿，读者可以从头到尾按顺序进行学习；实际阅读或培训过程中，也可以将应用开发提到系统开发之前来进行学习。
　　参与本书编写工作的有庄严、周建明、廖炜、杨海峰、崔新星、奚云飞等，全书由庄严统稿、审定。具体章节由廖伟、庄严、周建明、杨海峰、崔新星等编写。
　　本书编写过程中得到上海交通大学IT培训中心、清华大学出版社张瑜老师的大力支持，本书编写思路得到上海漕河泾开发区职业培训中心王骁总监的大力协助，本书编写过程中的实验设备由上海微动信息科技有限公司提供，特此感谢。
　　由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，还望广大读者批评指正。
　　编者