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本书以Embest ARM实验教学系统为硬件开发平台，建立了以ARM为核心的、完整的嵌入式系统教学与培训实验体系。实验内容包括：嵌入式软件开发基础实验、基本接口实验、人机接口实验、通信与音频接口实验、嵌入式操作系统μC/OSII的移植及应用开发实验，共22个实验，为嵌入式系统的学习者提供了丰富的实验例程，形成了从易到难、相对完整、贴近实际工程应用的嵌入式系统实验教学和培训体系。本书附英蓓特公司免费提供的Embest IDE Pro校园版安装光盘1张。

本书可作为高校计算机、电类专业的本科生、研究生以及相关工程技术人员进行嵌入式系统教学及培训的教材，也可作为基于ARM核嵌入式系统开发的工程技术人员的参考资料。

一、前言

    理论教学与实验教学是现代高等教育的两个重要组成部分。实验课是整个教学过程中的重要环节。在IT技术飞速发展的当今，激烈的国内外市场及技术竞争要求我们培养的学生不应是照猫画虎的“高手”，而应是基础扎实、知识面宽、富有创新精神和竞争意识的人才。这对我们的教学从理论到实践都提出了较高的要求，而实践教学对于学生，特别是工科大学生实际工作能力的培养起着至关重要的作用。实验教学改革是一个系统工程，要在实验教学中突破传统的实验模式，发挥学生的主观能动性，加强对学生创新能力的培养是实验教学改革的一个难点。涉及到教学管理体制、实验教学内容、实验教学方法、实验教师队伍建设等诸多方面，通过改革提高实验教师的专业素质及改进教学内容，使实验教学能激发学生的主动、竞争、创新意识，更有利于学生创新能力的培养。

    本书是《嵌入式系统开发与应用》系列教程中的实验教程，以Embest ARM实验教学系统为硬件平台，建立了以ARM微处理器为核心的完整的、嵌入式系统教学与培训的实验体系。为了提升目前我国嵌入式系统教学的水平，又不脱离现在的教学实际，在实验内容的设置及Embest ARM实验教学系统的开发过程中，我们既强调嵌入式系统基础教育，打好嵌入式系统开发与应用的基础，又注重要面向实际工程应用，提升嵌入式系统教学的实用性和工程性。

    本实验教程以教学系统中的应用软件程序开发为主，全面详细地介绍基于教学系统各个实验的实验原理、软件设计和硬件设计，将比较复杂的嵌入式系统各个模块的综合开发的工程例程、嵌入式操作系统移植等内容写入实验教程中，形成了嵌入式软件开发基础实验、基本接口实验、复杂人机接口实验、通信及音频接口实验和嵌入式操作系统移植及应用编程实验体系，为嵌入式系统的学习者提供了丰富的实验例程。读者不仅能够系统地掌握嵌入式系统开发的基本知识，而且对复杂实用的外围接口模块开发、嵌入式操作系统μC/OSII移植有一个全面的了解。因此，本书是一本实践性和实用性较强的、面向工程应用的实验教程。

    各章节内容安排如下：

    第1章：介绍嵌入式系统基本情况、嵌入式系统开发环境、ARM嵌入式开发工具和基于ARM的学习情况。

    第2章：介绍Embest IDE for ARM集成开发环境、Embest ARM实验教学系统和Embest JTAG仿真器。
通过以上两章，可使读者全面了解嵌入式系统开发与应用的基本情况、嵌入式系统开发工具，以及本实验教程对应的基本实验教学平台——Embest ARM实验教学系统的基本构成。

    第3章：介绍围绕ARM处理器的嵌入式软件开发基础实验，内容主要包括： ARM微处理器的基本指令系统、Thumb指令系统、汇编语言程序设计、ARM处理器工作模式切换、C语言嵌入式编程、C语言和汇编语言混合编程、综合性编程。通过这些实验，可使读者掌握嵌入式软件开发的基础知识，通过基本的程序设计，掌握嵌入式系统基本程序设计、IDE调试环境的使用。本章内容是Embest ARM实验教学系统中最基本的实验。

    第4章：介绍嵌入式系统外围的基本接口实验，内容主要包括：存储器实验、I/O接口实验、中断实验、串口通信实验、实时时钟实验和简单的数码管接口实验。通过这些实验，可使读者基本掌握嵌入式系统外围接口应用。

    第5章：介绍关于嵌入式系统外围复杂的人机接口实验，内容主要包括：液晶显示实验、用户键盘实验和触摸屏控制实验。这些实验是用户在熟练掌握Embest ARM实验教学系统以及开发环境基础上，进行具有较大难度且非常贴近实际工程应用的综合性设计实验。

    第6章：介绍嵌入式系统外围复杂的通信和音频接口实验，内容主要包括： I2C串行接口总线通信实验、以太网通信实验以及IIS音频接口总线通信实验。
通过第4、5和6章这3章的实验，可使读者掌握嵌入式系统外围接口设备的开发和应用编程知识，能够熟练进入嵌入式系统常用外围接口模块的开发。

    第7章：主要介绍实时操作系统μCOSII在Embest ARM实验教学系统上的移植和应用。

    通过本章实验，可使读者了解μC/OSII移植条件和内核基本结构；掌握将μC/OSII内核移植到ARM7处理器上的方法和步骤，以及μC/OSII的启动流程、任务的管理；学习使用μC/OSII系统提供的任务间的通信、同步和存储管理等功能。

    附录A和B：分别为指令集速查表和指令集编码表。

    附录C：为Embest ARM产品介绍。

    附录D：为本书附带光盘内容简介。

    本书附光盘1张，为英蓓特公司免费赠送的最新IDE Pro校园版软件光盘。用户可以直接安装使用该软件进行ARM程序的编辑、编译和模拟调试。软件安装后，在用户PC机的“实验例程”目录下提供本实验教程中第3章嵌入式软件基础实验例程，以供学生学习使用。配合该实验例程，可以短时间内掌握ARM的软件开发流程。如果需要调试硬件目标板，只需配套英蓓特公司的EasyICEI仿真器即可。

    嵌入式实验教学体系涉及计算机接口技术、计算机应用软件开发技术、计算机操作系统技术、应用电子技术、网络通信技术等，内容繁杂。本书从教学和实验角度出发，将嵌入式系统开发与应用的复杂工程例程写入到实验教程中，在加强嵌入式系统基础教学的同时，希望学生在一个较为起初的实际工程平台上进行实验教学，形成从易到难、相对完整、贴近实际工程应用的嵌入式系统实验教学体系。

    本书包含大量软件和硬件资源，也可以作为基于ARM核嵌入式系统开发的技术参考手册。鉴于目前32位ARM的嵌入式系统教学还处于起步阶段，嵌入式操作系统种类也比较多，比较著名的是VxWorks、Windows CE、Palm、μCLinux、μC/OSII等。为了本书内容体系的完整性，选择介绍源码开放的μC/OSII的基本内容。μCLinux的相关实验内容，将在本书以后再版时补充。有关嵌入式操作系统完整的知识体系相对复杂，一些出版社已经出版了多种相关书籍。如果在教学、科研中比较感兴趣，请参阅有关资料。

    本书可作为高校计算机、电类专业本科生及研究生以及相关工程技术人员进行嵌入式教学及培训的实验教材。书中包含有大量软件和硬件资源，也可以作为基于ARM核嵌入式系统开发的工程技术人员参考资料。

    基于ARM的嵌入式系统教学体系建设刚刚开始，而嵌入式系统应用开发又涉及到软、硬件及操作系统等复杂的知识；因此，它的教学体系，尤其是面向实际开发应用的教学体系的建立，是一项非常复杂的系统工程，本书力求为该工程的建设作一些基础性工作。书中难免存在一些错误和不足，敬请读者谅解，并真诚地欢迎读者提出宝贵的意见和建议。

     田泽
           2004年4月
敬告读者
◆ 本套教程中，《嵌入式系统开发与应用教程》及《嵌入式系统开发与应用学习指导》都已经出版。
◆ 《嵌入式系统开发与应用实验教程》一书配套有Embest ARM实验教学系统，由深圳市英蓓特信息技术有限公司开发。感兴趣的读者，请与英蓓特公司联系。联系方式如下：通讯地址：广东省深圳市罗湖区太宁路85号罗湖科技大厦509室
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◆ 《嵌入式系统开发与应用教程》及《嵌入式系统开发与应用实验教程》2本书都配套有教学课件。有需要的教师，请与北京航空航天大学出版社联系。联系方式如下：通讯地址：北京海淀区学院路37号北京航空航天大学出版社市场及客户服务部
邮编：100083

二、目录

第1章 嵌入式系统开发与应用概述
1.1 嵌入式系统开发与应用1
1.2 基于ARM的嵌入式开发环境概述3
1.2.1 交叉开发环境4
1.2.2 模拟开发环境5
1.2.3 评估电路板5
1.2.4 嵌入式操作系统6
1.3 ARM开发工具简介6
1.3.1 ARM SDT 7
1.3.2 ARM ADS9
1.3.3 Multi 200011
1.3.4 Embest IDE for ARM16
1.3.5 OPENice32A900仿真器17
1.3.6 MultiICE仿真器18
1.4 如何学习基于ARM嵌入式系统的开发和应用19

第2章 Embest ARM实验教学系统
2.1 实验教学系统介绍20
2.1.1 Embest IDE集成开发环境21
2.1.2 Embest Emulator for ARM JTAG仿真器23
2.1.3 Flash编程器24
2.1.4 Embest S3CEV40开发板25
2.1.5 连接线与电源适配器26
2.2 实验教学系统安装26
2.2.1 Embest IDE集成开发环境安装26
2.2.2 Flash编程器安装29
2.2.3 实验软件平台和硬件平台的连接29
2.3 实验教学系统的硬件电路31
2.3.1 实验教学系统硬件介绍31
2.3.2 程序设计硬件参考39
2.3.3 总线扩展42
2.4 Embest IDE集成开发环境使用说明43
2.4.1 Embest IDE主窗口43
2.4.2 工程管理44
2.4.3 工程基本设置46
2.4.4 工程的编译、链接65
2.4.5 加载调试65
2.4.6 Flash编程工具73

第3章 嵌入式软件开发基础实验
3.1 ARM汇编指令实验175
3.1.1 实验目的75
3.1.2 实验设备75
3.1.3 实验内容75
3.1.4 实验原理75
3.1.5 实验操作步骤78
3.1.6 实验参考程序80
3.1.7 练习题82
3.2 ARM汇编指令实验282
3.2.1 实验目的82
3.2.2 实验设备82
3.2.3 实验内容82
3.2.4 实验原理82
3.2.5 实验操作步骤84
3.2.6 实验参考程序85
3.2.7 练习题87
3.3 Thumb汇编指令实验87
3.3.1 实验目的87
3.3.2 实验设备87
3.3.3 实验内容88
3.3.4 实验原理88
3.3.5 实验操作步骤90
3.3.6 实验参考程序90
3.3.7 练习题93
3.4 ARM处理器工作模式实验93
3.4.1 实验目的93
3.4.2 实验设备93
3.4.3 实验内容93
3.4.4 实验原理93
3.4.5 实验操作步骤95
3.4.6 实验参考程序97
3.4.7 练习题99
3.5 C语言程序实验199
3.5.1 实验目的99
3.5.2 实验设备99
3.5.3 实验内容99
3.5.4 实验原理100
3.5.5 实验操作步骤102
3.5.6 实验参考程序102
3.5.7 练习题103
3.6 C语言程序实验2104
3.6.1 实验目的104
3.6.2 实验设备104
3.6.3 实验内容104
3.6.4 实验原理104
3.6.5 实验操作步骤106
3.6.6 实验参考程序109
3.6.7 练习题111
3.7 汇编与C语言的相互调用实验111
3.7.1 实验目的111
3.7.2 实验设备112
3.7.3 实验内容112
3.7.4 实验原理112
3.7.5 实验操作步骤113
3.7.6 实验参考程序114
3.7.7 练习题117
3.8 综合编程实验117
3.8.1 实验目的117
3.8.2 实验设备117
3.8.3 实验内容118
3.8.4 实验原理118
3.8.5 实验操作步骤119
3.8.6 实验参考程序122
3.8.7 练习题126

第4章 基本接口实验
4.1 存储器实验127
4.1.1 实验目的127
4.1.2 实验设备127
4.1.3 实验内容127
4.1.4 实验原理127
4.1.5 实验操作步骤134
4.1.6 实验参考程序135
4.1.7 练习题136
4.2 I/O接口实验136
4.2.1 实验目的136
4.2.2 实验设备136
4.2.3 实验内容137
4.2.4 实验原理137
4.2.5 实验操作步骤139
4.2.6 实验参考程序140
4.2.7 练习题143
4.3 中断实验143
4.3.1 实验目的143
4.3.2 实验设备143
4.3.3 实验内容144
4.3.4 实验原理144
4.3.5 实验操作步骤152
4.3.6 实验参考程序153
4.3.7 练习题155
4.4 串口通信实验156
4.4.1 实验目的156
4.4.2 实验设备156
4.4.3 实验内容156
4.4.4 实验原理156
4.4.5 实验操作步骤161
4.4.6 实验参考程序162
4.4.7 练习题167
4.5 实时时钟实验167
4.5.1 实验目的167
4.5.2 实验设备167
4.5.3 实验内容168
4.5.4 实验原理168
4.5.5 实验设计170
4.5.6 实验操作步骤171
4.5.7 实验参考程序172
4.5.8 练习题177
4.6 数码管显示实验178
4.6.1 实验目的178
4.6.2 实验设备178
4.6.3 实验内容178
4.6.4 实验原理178
4.6.5 实验操作步骤181
4.6.6 实验参考程序181
4.6.7 练习题183

第5章 人机接口实验
5.1 液晶显示实验184
5.1.1 实验目的184
5.1.2 实验设备184
5.1.3 实验内容184
5.1.4 实验原理184
5.1.5 实验设计193
5.1.6 实验操作步骤196
5.1.7 实验参考程序197
5.1.8 练习题204
5.2 4×4键盘控制实验204
5.2.1 实验目的204
5.2.2 实验设备204
5.2.3 实验内容204
5.2.4 实验原理205
5.2.5 实验设计205
5.2.6 实验操作步骤208
5.2.7 实验参考程序209
5.2.8 练习题213
5.3 触摸屏控制实验213
5.3.1 实验目的213
5.3.2 实验设备213
5.3.3 实验内容213
5.3.4 实验原理213
5.3.5 实验设计221
5.3.6 实验操作步骤224
5.3.7 实验参考程序225
5.3.8 练习题231

第6章 通信与音频接口实验
6.1 I2C串行通信实验231
6.1.1 实验目的231
6.1.2 实验设备231
6.1.3 实验内容231
6.1.4 实验原理231
6.1.5 实验设计236
6.1.6 实验操作步骤237
6.1.7 实验参考程序238
6.1.8 练习题241
6.2 以太网通信实验241
6.2.1 实验目的241
6.2.2 实验设备242
6.2.3 实验内容242
6.2.4 实验原理242
6.2.5 实验操作步骤253
6.2.6 实验参考程序254
6.2.7 练习题255
6.3 音频接口IIS实验255
6.3.1 实验目的255
6.3.2 实验设备256
6.3.3 实验内容256
6.3.4 实验原理256
6.3.5 实验参考程序260
6.3.6 练习题263

第7章 实时操作系统实验
7.1 μC/OSII移植实验264
7.1.1 实验目的264
7.1.2 实验设备264
7.1.3 实验内容264
7.1.4 实验原理264
7.1.5 实验参考程序267
7.1.6 练习题270
7.2 μC/OSII应用实验270
7.2.1 实验目的270
7.2.2 实验设备270
7.2.3 实验内容271
7.2.4 实验原理271
7.2.5 实验参考程序272
7.2.6 练习题275
附录AARM指令、ARM寻址方式和Thumb指令速查表
附录BARM和Thumb指令集编码
附录CEmbest ARM相关产品介绍
附录D随书附带光盘内容说明参考文献