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第1章 嵌入式系统课程教学、实验与课程设计的关系1

1.1 嵌入式系统课程的教学特点1

1.2 嵌入式系统实验教学与课程设计的关系2

1.3 嵌入式系统课程设计的主要内容2

1.4 课程设计要求及评分标准4

第2章 ARM体系结构与汇编程序源代码分析7

2.1 课程设计目的7

2.2 课程设计要求7

2.3 ARM处理器系列简介7

2.4 ARM处理器的模式和寄存器结构9

2.5 ARM处理器的指令系统11

2.5.1 数据操作指令11

2.5.2 比较指令12

2.5.3 转移指令13

2.5.4 存储器访问指令13

2.6 ARM的中断结构14

2.7 Linux中ARM汇编语言程序段分析16

2.7.1 set_bit函数源代码分析16

2.7.2 保存和恢复用户现场17

2.7.3 memzero源代码分析19

2.8 总结与问题24

第3章 嵌入式系统引导程序分析25

3.1 课程设计目的25

3.2 课程设计要求25

3.3 嵌入式系统引导程序25

3.4 引导程序分析27

3.4.1 1O引脚初始化28

3.4.2 配置PXA255系统运行时钟32

3.4.3 配置静态存储器和CF卡接口33

3.4.4 配置SDRAM接口36

3.5 本章总结和问题38

第4章 生产者-消费者问题41

4.1 课程设计目的41

4.2 课程设计要求41

4.3 Linux操作系统中的多线程API原语41

4.4 线程间同步机制43

4.5 生产者-消费者实例47

4.6 总结与改进50

第5章 心跳检测53

5.1 课程设计目的53

5.2 课程设计要求53

5.3 心跳检测的基本原理53

5.4 Linux下的socket程序设计54

5.5 心跳检测系统的设计与分析55

5.5.1 外围节点的设计55

5.5.2 主控节点的设计56

5.5.3 报文格式57

5.5.4 通信协议的时间分析58

5.6 总结与改进59

第6章 CAN总线控制器61

6.1 课程设计目的61

6.2 课程设计要求61

6.3 CAN总线简介61

6.3.1 CAN总线的电气特性62

6.3.2 CAN通信协议格式62

6.4 CAN总线控制器SJA100065

6.4.1 SJA1000硬件结构65

6.4.2 SJA1000外部引脚定义66

6.4.3 SJA1000内部寄存器定义67

6.4.4 SJA1000的验收滤波机制68

6.5 CAN总线节点硬件结构70

6.6 CAN总线节点软件设计71

6.6.1 SJA1000初始化72

6.6.2 发送程序73

6.6.3 接收程序75

6.7 总结与改进77

第7章 嵌入式系统开发环境和Linux内核的构建79

7.1 课程设计目的79

7.2 课程设计要求79

7.3 嵌入式系统开发模式79

7.4 创建交叉编译工具链80

7.4.1 创建编译环境81

7.4.2 创建binutils二进制开发工具集合82

7.4.3 创建gcc交叉编译器83

7.4.4 创建glibc83

7.4.5 建立gccC+＋编译器84

7.5 开发主机和嵌入式系统之间的通信85

7.5.1 minicom终端85

7.5.2 BOOTP协议85

7.5.3 TFTP协议86

7.5.4 NFS网络共享87

7.6 嵌入式Linux操作系统配置与编译88

7.6.1 Linux内核重编译命令88

7.6.2 Linux内核配置选项89

7.7 总结与练习91

第8章 A／D转换器驱动程序分析93

8.1 课程设计目的93

8.2 课程设计要求93

8.3 Linux下设备驱动程序简介93

8.3.1 设备分类94

8.3.2 设备文件和设备号94

8.3.3 设备文件的操作数据结构95

8.3.4 驱动程序的注册与注销96

8.3.5 设备的轮询与中断97

8.3.6 设备驱动程序的其他问题97

8.4 A／D转换驱动程序的分析97

8.4.1 驱动程序的结构98

8.4.2 S3C2410嵌入式处理器中的A／D转换器98

8.4.3 A／D转换器的设备注册和注销100

8.4.4 A／D转换驱动程序的文件访问功能实现102

8.4.5 驱动程序在嵌入式Linux系统中的安装和使用107

8.5 总结与改进108

第9章 功耗检测系统111

9.1 课程设计目的111

9.2 课程设计要求111

9.3 功耗检测系统的基本构成111

9.4 功耗检测的电流传感器112

9.5 A／D转换的软件操作113

9.6 功耗检测设备和控制主机之间的通信协议114

9.7 嵌入式检测设备的软件结构117

9.8 控制主机的软件结构119

9.9 总结与改进123

第10章 网络门禁系统125

10.1 课程设计目的125

10.2 课程设计要求125

10.3 网络门禁系统的需求分析125

10.4 磁条读写器原理与使用127

10.4.1 磁卡基本原理127

10.4.2 磁条读写器的原理128

10.4.3 磁条读写器的编程接口129

10.5 嵌入式门禁控制器129

10.5.1 主控CPU的硬件结构129

10.5.2 网络接口131

10.5.3 门禁控制器软件结构134

10.6 网络安全机制136

10.6.1 网络安全技术简介136

10.6.2 门禁系统中的网络安全方案138

10.7 数据传输通信协议设计140

10.8 控制主机软件结构144

10.8.1 控制主机软件总体结构144

10.8.2 在线部分软件结构145

10.8.3 控制主机数据库系统设计146

10.9 总结与改进147

第11章 数字相框149

11.1 课程设计目的149

11.2 课程设计要求149

11.3 数字相框的需求分析149

11.3.1 数字相框产品的主要特点和设计要求149

11.3.2 半导体存储卡的选择150

11.3.3 数字相框软硬件平台的选择151

11.4 数字相框的软件总体设计153

11.5 基于Qt的图形界面程序设计155

11.5.1 Qt简介和信号／槽机制155

11.5.2 数字相框中的对象通信机制157

11.5.3 浏览界面的实现方案158

11.6 CF卡的连接160

11.6.1 CF卡的基本原理160

11.6.2 CF卡的加载161

11.7 控制按钮的实现162

11.8 测试164

11.8.1 软件测试的基本原理164

11.8.2 数字相框的测试计划165

11.9 总结与改进167

附录A 第2章参考答案169

附录B PXA255中若干寄存器的说明173

附录C 生产者、消费者源代码183

附录D 心跳检测系统源代码187

附录E SJA1000的寄存器说明201

附录F Linux的命令和配置内容209

附录G Linux内核中常用的内部函数接口219

附录H 功耗检测终端源代码227

参考文献234