本书以8051单片机和ARM11微处理器S3C6410为主线全面并辅以相应的编程实例、系统地阐述了单片机嵌入式系统的原理和应用。主要内容包括单片微型计算机概述、MCS-51单片机的硬件结构与原理、MCS-51单片机指令系统、MCS-51单片机汇编程序设计、MCS-51单片机的C语言程序设计、MCS-51单片机的片内资源、MCS-51单片机的常用外设扩展、MCS-51单片机接口技术、单片机产品设计与开发、嵌入式系统基础知识、ARM微处理器体系结构、ARM11微处理器S3C6410资源、S3C6410的I/O口及操作、S3C6410的中断控制、S3C6410的串口UART、S3C6410的PWM控制、S3C6410的实时时钟、S3C6410的看门狗电路、工程项目开发实例。
自20世纪70年代问世以来.单片机已对人类社会产生了巨大的影响.尤其是美国Intel公司生产的MCS51单片机.由于其具有集成度高、体积小、功能强、可靠性高、价格低等优点.已被广泛应用于工业测控、智能仪器仪表、家用电器等领域.此外.MCS51单片机也是教学用单片机的最佳选择.嵌入式系统是以应用为中心.以计算机技术为基础.软硬件可裁剪(这是指嵌入式系统的大小和规格会随着具体应用需求而改变).适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统.嵌入式系统可以说是当前最热门、最有发展前途的IT应用领域之一.嵌入式系统通常会用在一些特定的专用设备上.特别是随着家电的智能化.嵌入式系统更显重要.目前国内嵌入式系统开发人才是很稀缺的.因为这一领域较新.且发展太快.所以熟练掌握这些新技术的人才是相当难找的.人才供需比是1∶8.所以就业前景非常好.本书以实用为宗旨.采用理论与实际相结合的形式.用众多的实例来讲解理论知识.在内容安排上由浅入深、由易到难、通俗易懂.本书规划授课学时为64学时.章节内容安排偏多.但各章节内容之间既有相关继承性.又有一定的独立性.方便了读者学习和参考.各授课教师可根据学习对象的基础及需求不同.对授课学时进行灵活的调整.本书的主要特点如下:1..本书图文并茂、实用性强.既可作为应用型本科自动化、电子信息类专业“单片机与嵌入式系统原理及应用”课程的教材和参考书.同时又可供各类电子工程和自动化技术人员、计算机爱好者以及嵌入式系统自学者参考.2..本书从实用角度出发.与传统的单片机与嵌入式基本原理书籍相比较.更注重面向实际应用和实际开发.书中案例大多来源于编者平时的教学、企业工程经验以及科研工作.有利于初学者迅速掌握单片机与嵌入式技术.3..本书致力于培养学生对学习方法的掌握.找出并抓住学科知识的内在联系.形成一个完整的体系.有利于学生系统地学习.全书共19章.第1章主要介绍了计算机的基本概念、计算机的基本组成及单片微型计算机的结构原理.最后阐述了单片微型计算机的应用与发展.第2章主要讲解了MCS51单片机的硬件结构和片内各功能部件的工作原理.第3章详细介绍了MCS51单片机的寻址方式及指令系统.第4章介绍了汇编程序设计的方法及步骤.并举实例进行了说明.第5章介绍了MCS51单片机的C语言程序设计.通过本章的学习.读者能够了解单片机C语言程序设计的方法.第6章对单片机的内部资源I/O口、定时/计数器、中断、串口进行了详细介绍.第7章主要介绍了程序存储器(ROM)扩展、数据存储器(RAM)扩展以及并行I/O口的扩展.第8章介绍了几种单片机常用的外设.包括键盘、显示器、打印机、AD和DA转换器等.第9章主要介绍单片机产品的设计与开发.具体讨论了有关产品开发设计的问题.第10章主要对嵌入式系统的基本知识.包括基本概念、应用领域、特点、组成Ⅳ及嵌入式处理器分类等进行了详细介绍.使读者对嵌入式系统有一个基本的了解.第11章主要介绍了常用ARM处理器系列.对ARM7内核、存储体系、总线结构、流水线技术、处理器状态与模式、寄存器组织和异常处理等进行了详细介绍.使学生对ARM的体系结构有一个清楚的认识.第12章主要介绍了S3C6410的内部资源.如定义的头文件、常用函数及其使用.第13章主要介绍了GPIO的功能、控制寄存器及其应用.第14章主要介绍了S3C6410中断控制系统的构成及应用实例.第15章主要介绍了S3C6410的串行端口RS232通信及编程方法.第16章主要介绍了PWM的工作原理、输出控制、控制寄存器的功能和编程思路.第17、18章主要介绍了S3C6410的RTC和看门狗的原理.以及利用相关的资源来编写相关的例程.第19章通过实际的工程项目介绍了一般嵌入式系统的开发流程.本书的第1章由何永洪、王宝珠编写.第2~6章和附录由王宝珠编写.第12~19章由冯文果编写.第7~9章由王强编写.第10、11章由谌丽编写.全书由王宝珠统编定稿.由黄俊教授主审.同时.在本书编写过程中.黄沛、喻婷、费莉帮助收集资料、整理书稿.给予了大力的支持和帮助.本书在编写过程中参考了大量的相关书籍和资料.在此向这些书籍和资料的编写者表示衷心的感谢.由于编者水平有限.书中难免有疏漏、错误和不妥之处.敬请读者批评指正.编者
前 言
第1 章 概述 1
1. 1 计算机基本概念 1
1. 1. 1 计算机的组成 1
1. 1. 2 信息在计算机中的表示 2
1. 1. 3 计算机的软件 5
1. 2 微型计算机的基本构成 5
1. 2. 1 微处理器 5
1. 2. 2 存储器 6
1. 2. 3 系统总线 6
1. 3 单片机的结构与特点 6
1. 3. 1 单片机的基本结构 6
1. 3. 2 单片机的主要特点 7
1. 4 单片机的重要指标及类型 8
1. 5 单片机的应用与发展 8
1. 5. 1 单片机的应用 8
1. 5. 2 单片机的发展 9
习题 12
第2 章 MCS 51 单片机的硬件
结构与原理 13
2. 1 51 系列单片机简介 13
2. 2 MCS 51 单片机的硬件结构原理 14
2. 2. 1 基本结构组成 14
2. 2. 2 中央处理器 15
2. 2. 3 存储器 18
2. 2. 4 外部引脚 23
2. 3 MCS 51 单片机的输入/输出端口 25
2. 3. 1 P0 口 26
2. 3. 2 P1 口 28
2. 3. 3 P2 口 28
2. 3. 4 P3 口 29
2. 4 MCS 51 单片机的最小系统 30
2. 4. 1 电源 30
2. 4. 2 时钟电路 30
2. 4. 3 复位电路 33
2. 5 MCS 51 单片机的工作方式 34
2. 5. 1 全速执行方式 34
第3 章 MCS 51 单片机指令系统38
第4 章 MCS 51 单片机汇编程序设计65
第5 章 MCS 51 单片机的C 语言程序设计 80
第6 章 MCS 51 单片机的内部资源 114
第7 章 MCS 51 单片机的常用
外设扩展151
第8 章 MCS 51 单片机接口技术166
第9 章 AT89C51 单片机应用设计与
开发186
第10 章 嵌入式系统基础知识219
第11 章 ARM 微处理器体系结构228
第12 章 ARM11 微处理器S3C6410253
第13 章 S3C6410 的I / O 口及操作286
第14 章 S3C6410 的中断控制320
第15 章 S3C6410 的串口UART356
第16 章 S3C6410 的PWM 控制373
第17 章 S3C6410 的实时时钟 389
17. 1 S3C6410 的实时时钟概述 389
17. 1. 1 S3C6410 的RTC 单元 389
17. 1. 2 RTC 控制寄存器 391
17. 2 RTC 应用编程实例 398
习题 400
第18 章 S3C6410 看门狗电路 401
18. 1 S3C6410 看门狗概述 401
18. 1. 1 S3C6410 看门狗的工作原理 401
18. 1. 2 S3C6410 看门狗的功能 401
18. 1. 3 S3C6410 看门狗控制寄存器 402
18. 2 看门狗控制编程实例 404
18. 2. 1 例程思路 404
18. 2. 2 参考程序 404
习题 406
第19 章 工程项目开发实例 407
19. 1 工程项目任务和软硬件准备 407
19. 1. 1 项目任务 407
19. 1. 2 项目的软硬件准备 407
19. 2 工程项目建立步骤 407
19. 2. 1 项目整体思路 407
19. 2. 2 建立工程项目 409
19. 2. 3 编写(参考) 程序 410
19. 2. 4 工程环境配置 412
19. 2. 5 工程编译方法 417
19. 2. 6 工程文件下载 417
附录 MCS 51 单片机指令表 420
参考文献 424