ARM 嵌入式係統開發與應用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　因ARM的32位元微控製器IP核其卓越的性能和良好的擴充性，為廣大設計者偏好，所以目前大多數的半導體公司都推齣瞭自己的ARMSOC晶片，而ARM晶片構造裏的32位元嵌入式係統成為一個重要的部分，本書由淺入深的方式來使讀者對ARM係統有全麵性的瞭解及認知，內容涵蓋瞭ARM晶片嵌入式係統設計原理及其具體應用，並透過大量實例介紹視窗函數及Nano-X中字體的處理、影像繪製等的應用。本書適閤半導體相關業界人員或有興趣的讀者閱讀。

本書特色

1. 由淺入深的方式來使讀者對ARM係統有全麵性的瞭解及認知。
2. 使用大量實例對視窗函數以及Nano-X中字體的處理、影像繪製、訊息傳遞等有詳細介紹。

計算機網絡基礎與實踐 內容提要 本書旨在全麵深入地介紹計算機網絡的基本原理、關鍵技術以及工程實踐應用。全書結構清晰，內容涵蓋從物理層到應用層的網絡協議棧，重點闡述 TCP/IP 協議族的機製、路由與交換技術、網絡安全基礎、無綫網絡以及新興的軟件定義網絡（SDN）概念。本書不僅提供紮實的理論基礎，更側重於結閤實際操作和案例分析，幫助讀者掌握網絡規劃、部署、故障排除及性能優化的實際技能。 第一部分：網絡基礎與物理層 本書首先從網絡的基本概念入手，定義瞭網絡拓撲結構、性能指標（如延遲、帶寬、丟包率）以及網絡分層模型，詳述瞭 OSI 七層模型和 TCP/IP 四層模型之間的對應關係與核心思想。 1.1 數據通信原理 詳細闡述瞭信號的調製、解調技術，包括基帶與頻帶傳輸的區彆。重點解析瞭數字信號在物理介質（雙絞綫、光縴、無綫電波）中的傳輸特性，討論瞭信道容量的理論極限——香農定理，並解釋瞭其在實際網絡設計中的意義。 1.2 鏈路層與介質訪問控製 (MAC) 深入探討瞭數據鏈路層的職責，特彆是幀的封裝、差錯檢測（CRC 校驗原理）和流量控製機製。在 MAC 子層，本書詳細剖析瞭以太網協議的演進，包括 CSMA/CD 協議的工作流程、幀結構及其衝突域的概念。對於現代網絡，本書著重講解瞭交換機的原理，包括 MAC 地址學習、轉發機製、VLAN 的配置與隔離，以及生成樹協議（STP/RSTP）在防止網絡環路中的核心作用。 第二部分：網絡層與路由技術 網絡層是實現全球互聯的關鍵，本書在該部分投入大量篇幅講解 IP 協議及其尋址機製。 2.1 IPv4 與尋址 詳盡介紹瞭 IPv4 報文的結構、分片與重組過程。重點講解瞭 IP 地址的分類、子網劃分（Subnetting）和無類彆域間路由（CIDR）的計算方法，通過大量的實例練習鞏固讀者對網絡地址規劃的能力。此外，ARP 協議在局域網內實現 IP 地址到 MAC 地址映射的過程被詳細描述。 2.2 路由原理與協議 這是本書的核心內容之一。首先闡述瞭路由器的基本功能和工作原理，包括路由錶結構、最佳路徑選擇原則。然後，本書係統地介紹瞭兩大類路由協議： 內部網關協議 (IGP)： 詳細對比瞭鏈路狀態協議（OSPFv2）和距離矢量協議（RIPv2）的算法、度量標準和收斂特性。對 OSPF 的區域劃分、LSA 類型和 DR/BDR 選舉機製進行瞭深入的圖解分析。 外部網關協議 (EGP)： 重點解析瞭邊界網關協議（BGP-4），這是互聯網骨乾網的核心。講解瞭 BGP 的工作模式、路徑屬性（如 AS-Path, Local Preference, MED）對路由選擇的影響，以及路由反射器（Route Reflector）和聯盟（Confederation）在高可擴展性網絡中的應用。 2.3 IPv6 概述 鑒於 IPv4 地址枯竭的現狀，本書專門開闢章節介紹 IPv6 的地址結構、報文格式、自動配置（SLAAC）機製以及嚮 IPv4 網絡的過渡技術（如雙棧和隧道技術）。 第三部分：傳輸層與應用層 傳輸層負責端到端的數據傳輸服務，應用層則麵嚮用戶提供具體的網絡應用。 3.1 傳輸層協議 全麵對比瞭麵嚮連接的 TCP 和無連接的 UDP 協議。在 TCP 方麵，本書深入剖析瞭三次握手和四次揮手的連接管理過程，詳細講解瞭可靠傳輸的實現機製：序列號、確認應答（ACK）、纍計確認、超時重傳機製。尤為重要的是，本書詳細分析瞭 TCP 的擁塞控製算法，包括慢啓動（Slow Start）、擁塞避免（Congestion Avoidance）、快速重傳與快速恢復（Fast Retransmit/Fast Recovery），並探討瞭現代如 BBR 等新型擁塞控製算法的基本思想。 3.2 應用層協議 涵蓋瞭日常應用中最核心的協議族： 域名係統 (DNS)： 解釋瞭 DNS 的分層結構、查詢流程（迭代與遞歸）、資源記錄類型，以及 DNSSEC 的安全擴展。 超文本傳輸協議 (HTTP)： 詳盡分析瞭 HTTP/1.1 的請求-響應模型、狀態碼、頭部字段，以及連接管理（Keep-Alive）。重點介紹瞭 HTTP/2 的多路復用、頭部壓縮（HPACK）和服務器推送等革命性改進。 文件傳輸與郵件協議： 介紹瞭 FTP、SMTP、POP3 和 IMAP 協議的工作機製和安全隱患。 第四部分：網絡工程實踐與新興技術 本書的實踐部分指導讀者如何構建和維護現代網絡環境。 4.1 網絡安全基礎 闡述瞭網絡安全的三大要素（CIA）。重點介紹網絡層和傳輸層的安全措施：IPSec 協議族（AH 和 ESP）的工作模式，以及傳輸層安全協議 TLS/SSL 的握手過程、數字證書和公鑰基礎設施（PKI）的概念。此外，本書也討論瞭防火牆（狀態檢測、應用層網關）的部署策略和入侵檢測係統（IDS/IPS）的基本原理。 4.2 網絡虛擬化與 SDN 麵嚮未來網絡架構，本書介紹瞭網絡虛擬化的概念及其對數據中心的影響。重點闡述瞭軟件定義網絡（SDN）的核心思想：控製平麵與數據平麵的分離。詳細解釋瞭 OpenFlow 協議在控製器（Controller）和轉發設備（Switch）之間進行流錶編程和策略分發的作用，以及 SDN 在網絡自動化和靈活部署方麵的潛力。 4.3 網絡編程與工具 提供使用主流操作係統（如 Linux）進行網絡編程的基礎知識，介紹 Socket API 的基本調用流程。同時，本書強調實際操作能力，指導讀者熟練使用諸如 Wireshark（數據包捕獲與分析）、Ping、Traceroute、Netstat 等診斷工具，並提供 Cisco IOS/Juniper Junos 設備的配置實戰案例，覆蓋 VLAN、OSPF、BGP 的命令行配置步驟。 學習目標 完成本書學習後，讀者將能夠： 1. 深刻理解網絡協議棧各層的功能和相互協作機製。 2. 獨立設計、規劃和實施中小型網絡的 IP 尋址方案。 3. 熟練配置和維護主流路由器和交換機，掌握 OSPF 和 BGP 的核心配置與故障排除。 4. 理解 TCP 擁塞控製的精妙之處，並能分析網絡性能瓶頸。 5. 掌握基礎的網絡安全防護技術和最新的網絡架構趨勢（如 SDN）。 本書適閤於計算機科學、通信工程、網絡工程等專業的本科高年級學生、研究生，以及希望係統提升網絡知識和實踐技能的網絡工程師、係統管理員和 IT 架構師。

第1章　ARM係統結構 1-1
1.1　ARM處理器概述 1-1
1.1.1　ARM産品背景 1-1
1.1.2　ARM處理器係列介紹 1-2
1.1.3　ARM處理器係統結構擴展 1-3
1.2　ARM係統結構概述 1-4
1.2.1　ARM係統結構版本 1-4
1.2.2　資料類型 1-5
1.2.3　處理器模式 1-6
1.2.4　暫存器 1-7
1.2.5　通用暫存器 1-7
1.2.6　程式狀態暫存器 1-10
1.2.7　異　常 1-14
1.2.8　ARM程序呼叫標準（APCS）簡介 1-19
1.3　ARM指令集 1-23
1.3.1　條件執行 1-23
1.3.2　ARM指令集列錶 1-25
1.3.3　32位元程式碼基本規則 1-60
1.3.4　ARM指令應用舉例 1-61
1.4　Thumb指令集 1-63
1.4.1　Thumb指令集概述 1-63
1.5　IEEE浮點指令集簡介 1-78
1.6　ARM指令時序 1-86
1.7　32位元ARM處理器除錯技術 1-88
1.7.1　邊界掃描技術（JTAG） 1-88
1.7.2　ARM晶片的即時除錯方案（E-TRACE） 1-89
1.7.3　Nexus標準 1-89

第2章　組閤語言程式設計 2-1
2.1　組閤語言程式結構 2-1
2.1.1　基於GCC編譯器的組閤語言程式結構 2-2
2.1.2　基於CodeWarrior的組閤語言程式結構 2-4
2.2　號資料定義與資料結構 2-6
2.2.1　號命名規則 2-6
2.2.2　數值常數的使用與EQU指令 2-6
2.3　變　數 2-7
2.3.1　數值變數和數值運算式 2-7
2.3.2　邏輯變數和邏輯運算式 2-9
2.3.3　字串變數和字串運算式 2-10
2.3.4　變數記憶體空間分配 2-10
2.3.5　變數初始化 2-10
2.4　資料區分配和管理 2-11
2.4.1　使用SPACE分配記憶體區域 2-11
2.4.2　使用DCB分配一個或多個位元組的記憶體區域 2-12
2.4.3　使用ALIGN對齊記憶體資料 2-12
2.4.4　分配一個或多個字的記憶體區域 2-13
2.5　資料結構的描述 2-14
2.5.1　使用MAP和FIELD描述資料結構 2-14
2.5.2　相對地址 2-16
2.5.3　綜閤實例 2-17
2.6　分支與轉移組閤語言程式設計 2-19
2.6.1　簡單分支結構 2-19
2.6.2　復雜的分支結構 2-20
2.7　使用跳躍錶解決分支轉移 2-23
2.7.1　程式實例 2-23
2.7.2　什麼是跳躍錶 2-25
2.7.3　如何使用跳躍錶 2-26
2.8　使用跳躍實作迴圈 2-27
2.8.1　透過條件跳躍實作do…while迴圈 2-27
2.8.2　透過條件跳躍實作while迴圈 2-28
2.8.3　多重迴圈程式設計 2-28
2.9　模組化程式設計 2-30
2.9.1　簡單函數呼叫例子 2-31
2.9.2　暫存器保護 2-33
2.9.3　參數傳遞 2-33
2.9.4　函數跳躍錶 2-34
2.9.5　使用巨集定義實作函數功能 2-36
2.9.6　和函數相關的虛擬指令 2-37
2.10　高階語言和組閤語言的混閤程式設計 2-38
2.10.1　嵌入式組閤語言語句 2-39
2.10.2　高階語言和組閤語言函數間的相互呼叫 2-41
2.11　其他常見的虛擬指令 2-43

第3章　ARM係統啓動程式碼分析和開發 3-1
3.1　ARM的異常與RESET 3-1
3.2　瞭解與啓動相關的硬體資訊與開發手段 3-3
3.3　C/C++語言開發和執行環境 3-4
3.3.1　工具鏈準備 3-4
3.3.2　GNU環境簡介 3-6
3.3.3　C語言執行環境 3-8
3.3.4　一個簡單boot程式碼例子 3-11
3.4　BOOT程式碼分析 3-16
3.4.1　U-BOOT簡介 3-16
3.4.2　程式碼分析和移植相關 3-20
3.5　韌體開發除錯方法 3-29

第4章　即時操作係統在ARM上的移植 4-1
4.1　即時操作係統簡介 4-1
4.2　μC/OS-II作業係統 4-2
4.2.1　μC/OS-II介紹 4-2
4.2.2　μC/OS-II應用程式開發 4-3
4.2.3　μC/OS-II移植 4-6
4.3　eCos簡介及移植介紹分析 4-24
4.3.1　eCos簡介 4-24
4.3.2　eCos的移植介紹 4-25

第5章　基於ARM的網路協定堆疊實作 5-1
5.1　協定堆疊實作結構 5-2
5.1.1　係統硬體驅動程式 5-3
5.1.2　znet協定初始化 5-5
5.1.3　znet協定主任務 5-7
5.2　協定實作模組程式碼分析 5-10
5.2.1　全域資料結構和μC/OS-II中的介麵 5-10
5.2.2　全域緩衝管理模組 5-15
5.2.3　協定主任務和驅動交互的模組 5-20
5.2.4　ARP實作模組及主任務的IP資料分發 5-24
5.2.5　ICMP實作模組 5-34
5.2.6　API實作模組 5-38
5.2.7　UDP實作模組 5-48
5.2.8　TCP實作模組 5-55
5.3　協定堆疊實作迴顧 5-68

第6章　外部匯流排與音頻係統設計 6-1
6.1　IIC（I2C）匯流排基本原理 6-1
6.1.1　起始和停止條件 6-2
6.1.2　資料傳輸 6-3
6.1.3　讀寫操作 6-3
6.2　I2S音頻設備匯流排的原理和應用 6-4
6.2.1　I2S匯流排簡介 6-4
6.2.2　I2S匯流排協定 6-5
6.2.3　基於I2S介麵的音頻係統硬體設計 6-7
6.2.4　基於Cirrus Logic公司多媒體ARM晶片的音頻係統設計 6-8
6.3　音頻設備驅動 6-10
6.3.1　音頻設備基礎知識 6-10
6.3.2　Linux驅動程式結構 6-11
6.3.3　音頻設備檔 6-13
6.3.4　程式和音頻設備間的通信過程 6-16
6.3.5　設備的初始化和卸載 6-17
6.3.6　設備打開常式open() 6-20
6.3.7　記憶體映對和mmap常式 6-22
6.3.8　暫存區的設計 6-26
6.3.9　ioctl係統呼叫 6-30
6.3.10　音頻資料的播放和錄製常式 6-33
6.4　音頻應用程式的設計 6-36
6.4.1　音頻應用程式基本框架 6-36
6.4.2　音頻參數設置 6-38
6.4.3　混頻器（Mixer）基礎 6-44
6.4.4　綜閤應用實例 6-47
6.4.5　音頻應用程式設計注意事項 6-55

第7章　快閃記憶體晶片與嵌入式檔案係統 7-1
7.1　快閃記憶體的物理特性 7-1
7.2　嵌入式檔案係統概述 7-3
7.3　NAND設備驅動程式 7-4
7.3.1　NAND晶片 7-4
7.3.2　NAND控製器 7-9
7.3.3　NAND設備MTD程式製作 7-11
7.4　NOR設備驅動 7-16
7.4.1　NOR晶片 7-16
7.4.2　通用快閃記憶體介麵（CFI） 7-17
7.5　針對快閃記憶體晶片的檔案係統 7-21
7.5.1　用於中間層TrueFFS 7-22
7.5.2　讓TrueFFS和引導磁區共用快閃記憶體 7-24
7.5.3　TrueFFS的配置與使用 7-25
7.5.4　在使用TrueFFS的快閃記憶體上麵安裝Linux 7-27
7.6　JFFS/JFFS2檔案係統 7-31
7.6.1　日誌檔案係統儲存結構 7-32
7.6.2　JFFS2 7-35
7.6.3　在Linux中使用JFFS/JFFS2 7-41
7.6.4　MTD的其他用法：使用RAMDISK製作啓動核心 7-45
7.7　YAFFS檔案係統 7-47
7.7.1　YAFFS的下載與安裝 7-47
7.7.2　YAFFS與JFFS/JFFS2的不同點 7-49
7.7.3　YAFFS實作機製 7-50

第8章　嵌入式圖形使用者介麵基礎 8-1
8.1　LCD顯示器基本原理 8-1
8.2　嵌入式GUI 8-3
8.2.1　MiniGUI 8-3
8.2.2　Microwindows 8-4
8.2.3　Microwindows_0.90_release的安裝 8-5
8.3　Microwindows的係統結構 8-13
8.3.1　設備驅動 8-13
8.3.2　MicroGUI—設備無關圖形引擎 8-19
8.3.3　Microwindows的應用程式介麵API 8-21
8.4　圖形引擎層 8-22
8.5　編譯環境的選項（Makefile檔設置） 8-28
8.6　基於Microwindows類型的API的程式設計 8-30
8.6.1　視窗的基本元素 8-30
8.6.2　“Hello world”，你的第一個Microwindows程式 8-31
8.6.3　圖形繪製函數小節 8-42
8.6.4　Microwindows API的優缺點 8-43

第9章　基於Nano-X的嵌入式GUI設計 9-1
9.1　Client/Server模式 9-1
9.2　Nano-X風格的“Hello World” 9-3
9.3　Nano-X視窗管理器 9-8
9.4　程式中使用點陣圖資源 9-9
9.4.1　將點陣圖變成C語言原始程式 9-9
9.4.2　影像尺寸 9-9
9.4.3　影像顯示 9-10
9.4.4　編譯執行 9-12
9.5　從檔中載入圖片 9-13
9.6　文字輸齣與字體 9-15
9.6.1　文字輸齣函數 9-15
9.6.2　字體的基礎知識 9-15
9.6.3　字體識彆字 9-16
9.7　高階使用者介麵設計 9-20
9.7.1　事件迴應 9-20
9.7.2　窗口間通信 9-23
9.7.3　多視窗應用程式 9-23
9.7.4　視窗控製項 9-28
9.7.5　遊戲製作 9-37

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這本《ARM 嵌入式係統開發與應用》的書，拿到手的第一印象就覺得厚實，封麵設計走的是比較沉穩、專業路線，跟我之前看過的一些技術書籍不太一樣。翻開目錄，感覺涵蓋的範圍相當廣，從 ARM 架構的基礎原理，到各種周邊硬體的控製，再到實際的應用案例，都寫得頗為深入。尤其看到「即時作業係統」跟「驅動程式開發」那幾章，實在太吸引我瞭，因為我目前工作上正需要加強這方麵的能力。過去我多半是摸索著學，很多細節都抓不太準，但這本書的結構安排，感覺像是從零開始，一步一步帶你走進 ARM 嵌入式係統的世界，即使是初學者，應該也能找到清晰的學習路徑。書中的範例程式碼看起來也很紮實，不是那種簡單帶過的示意，而是有實際可操作性的。對於我這種需要從理論走嚮實踐的工程師來說，這本書的實用性絕對是首選。我最期待的，是書中關於「低功耗設計」的章節，這在很多穿戴裝置和物聯網應用上都是關鍵，希望能從中學到一些技巧，讓我的專案能做得更省電。總之，這本書的內容深度和廣度都讓人印象深刻，對於想在 ARM 嵌入式領域深耕的讀者，絕對值得入手，我相信它會成為我案頭必備的參考書。

评分☆☆☆☆☆

不得不說，《ARM 嵌入式係統開發與應用》這本書的內容真是讓我眼睛一亮。過去我接觸嵌入式開發，常常被各傢廠商的專有架構搞得頭昏腦脹，但 ARM 的通用性讓開發變得相對容易，而這本書恰恰抓住瞭這個核心優勢。它從 ARM 架構的演進歷史開始講起，讓讀者對其不斷發展的技術有瞭整體性的認識。書中對於不同核心（例如 Cortex-M 係列、Cortex-A 係列）的特性分析，以及它們在不同應用場景下的適用性，都寫得非常到位。我個人比較關注的「即時作業係統在 ARM 上的移植與優化」這個主題，在書中得到瞭相當詳盡的闡述，包含瞭 RTOS 的選擇、核心功能的實現，以及各種調試技巧。這對我正在進行的物聯網專案來說，無疑是雪中送炭。書中的圖錶和流程圖製作得很精美，能夠清晰地展示複雜的硬體和軟體交互關係，這對於我理解硬體底層的工作原理非常有幫助。而且，作者在講解一些進階概念時，並沒有使用過於生僻的術語，而是力求用通俗易懂的方式來錶達，這使得這本書適閤不同層次的讀者。我強烈推薦給任何對 ARM 嵌入式開發感興趣的朋友，這絕對是一本能讓你事半功倍的好書。

评分☆☆☆☆☆

這次入手這本《ARM 嵌入式係統開發與應用》，讓我對 ARM 處理器有瞭全新的認識。過去我對 ARM 的印象，總覺得它比較偏嚮手機、平闆這些消費級產品，但這本書讓我瞭解到，ARM 的觸角早已深入到工業控製、汽車電子、醫療設備等各個專業領域。書中對 ARM 處理器核心的介紹，從指令集到記憶體管理，都講得非常細膩，甚至還探討瞭一些進階的主題，例如快取機製和流水線的優化。我特別欣賞的是，作者並沒有隻停留在理論層麵，而是緊密結閤瞭實際的開發闆和工具鏈，這讓學習過程不會變得枯燥乏味。書中提供的程式碼範例，不僅展示瞭如何操作特定的硬體資源，更融入瞭一些軟體架構的設計思維，這對我提升程式碼品質非常有幫助。我認為這本書最大的價值在於，它不僅僅是一本技術手冊，更像是一位經驗豐富的老師，循循善誘地引導讀者理解 ARM 嵌入式係統的精髓。尤其在「中斷處理」和「定時器應用」的部分，我以前總覺得有些概念模糊，透過書中的詳細講解和圖示，我終於豁然開朗。對於正在 ARM 嵌入式領域尋找突破的開發者，或者想深入瞭解 ARM 架構優勢的技術愛好者，這本書絕對是不可多得的寶藏。

评分☆☆☆☆☆

拿到《ARM 嵌入式係統開發與應用》這本書，我最先注意到的是它在「除錯與測試」這個部分投入瞭相當多的篇幅。對於嵌入式開發者來說，除錯絕對是一大挑戰，而這本書從硬體除錯（例如 JTAG、SWD）到軟體除錯（例如調試器、日誌分析），都做瞭非常詳盡的介紹。書中還提供瞭許多實際的除錯案例，展示瞭如何快速定位和解決常見的 bug，這對我來說是極大的幫助。我過去在除錯時，常常是大海撈針，效率很低，但透過這本書的指導，我現在能夠更有係統地去分析問題。此外，書中還介紹瞭「單元測試」和「整閤測試」的方法，這有助於提高程式碼的穩定性和可靠性。我特別喜歡的是書中對於「硬體加速」和「DSP 指令」的講解，這讓我知道如何更有效地利用 ARM 處理器的特性來提升程式的執行效率，這對於需要處理大量數據的應用來說至關重要。書中的內容涵蓋瞭從底層硬體到上層應用，並且非常注重實踐性，這讓學習過程更加紮實。對於那些渴望成為更優秀的嵌入式開發者的朋友們，這本書絕對能讓你事半功倍，找到提升能力的關鍵。

评分☆☆☆☆☆

這本《ARM 嵌入式係統開發與應用》完全顛覆瞭我對嵌入式開發書籍的刻闆印象。傳統的技術書籍，往往會讓人覺得枯燥乏味，但這本書卻充滿瞭實際的案例和生動的講解。作者在介紹 ARM 處理器的高性能與低功耗優勢時，提供瞭非常具體的性能指標和功耗數據，讓人對 ARM 的能力有瞭更直觀的感受。我尤其欣賞書中關於「嵌入式Linux係統開發」的章節，它詳細介紹瞭如何搭建交叉編譯環境、如何配置內核，以及如何編寫用戶空間的應用程式。這對於我這個原本對 Linux 嵌入式開發不太熟悉的開發者來說，簡直就是一本「聖經」。書中對於「設備樹」的講解，更是讓我解決瞭長期以來睏擾我的硬體配置問題。此外，書中還涉及瞭「網路通訊」和「感測器整閤」等主題，這些都是當前嵌入式係統開發中非常熱門的應用方嚮。作者不僅講解瞭技術原理，更分享瞭許多實用的開發經驗和調試技巧，這讓我在遇到問題時，能更快地找到解決方案。我認為，這本書的價值不僅在於其技術內容的豐富，更在於它能夠啟發讀者的思考，幫助讀者建立起完整的嵌入式係統開發觀念。