本书对32位精简指令系统嵌入式微处理器S3C2410的硬件系统和C语言驱动程序进行了详细的讲解，书中的源代码和实例程序对学习或从事嵌入式系统设计的读者都有很高的参考价值；另外在人机界面设计、系统初始化程序编写、仿真器设置和复杂工程项目构建等方面给出了简化做法，使初学者能够轻松、快速地掌握嵌入式系统设计方法。

本书以实用技术为主，内容通俗易懂，实例丰富，特别适合初学者和从事嵌入式系统设计工作的读者使用。

本书配套的电子课件、实验讲义、习题答案和部分工具软件可以到http://www.tupwk.com. cn/downpage网站下载。

第二版

嵌入式控制系统的教学现状

嵌入式控制系统的教学一般分为两个层次，首先完成以MCS-51为代表的8位单片机的教学，这在各个高校都获得了重视，大多数学校安排理论课64学时，实验课32学时，课时比较充足。在这个层次上，无论是讲授C语言程序设计或汇编语言程序设计，可供选择的教材都比较多。

第二个层次，也就是以32位ARM为代表的嵌入式控制系统的教学，许多学校都没有开设，这主要有以下3个原因：

一是缺乏师资。毕竟以ARM为代表的嵌入式控制系统设计是20世纪90年代才发展起来的新技术，它不仅包括高性能、功能丰富的硬件平台，而且软件开发的难度和嵌入式操作系统的应用，都对教师提出了更高的要求。

二是在课时安排上也有一定困难。这么复杂的软硬件系统，包括嵌入式操作系统，即使用96(包括实验)学时，也不一定能讲深讲透。况且，整个教学计划中也没有这么多的时间。

第三个原因是没有合适的教材。特别是深入浅出、条理分明、适应本科生水平、课时比较合理的教材非常少。

为了克服上述困难，也为了满足教学需要，作者根据多年科研和教学经验编写了本书。

作者的想法是：在32位ARM为代表的嵌入式控制系统的教学中，不讲述带嵌入式操作系统的部分，而选择一种有代表性的32位单片机(类似8位机中的MCS-51)，这里选择韩国三星S3C2410 ARM9 单片机，在ADS1.2 For Windows 集成开发环境中，用C语言完成嵌入式控制系统的开发工作。理论课内容安排48学时，实验课时间和内容由教师根据各校的时间和条件自行决定。

在48学时(16周，每周三学时)内，集中将S3C2410的最基本硬件结构，软件资源学深学透，学会用C语言编写应用程序。在用C语言编写驱动程序时，尽量借助系统资源，参考例子程序、减少设计者的工作量。通过较短时间的学习，学生可以很快掌握嵌入式控制系统设计的方法，完成嵌入式控制系统的设计工作。

本书篇幅虽然不长，但程序源代码较多，对于从事嵌入式系统开发和学习来说是非常宝贵的资源，但是如果在课堂上讲解和分析这些代码，学时显然不够，建议教师主要讲解S3C2410的硬件资源和编程方法，具体程序代码留给学生课后慢慢消化理解。

教学实验平台介绍

有条件的学校，在完成理论课教学的同时，应安排一定的实验课，教学效果会更好。

作者接触的ARM 9(SAMSUNG 2410)教学实验系统有：深圳英蓓特信息技术有限公司(http://www.embedinfo.com)的Embest EDUKIT-Ⅱ/Ⅲ、北京博创科技集团(http://www.up-tech. com)的UP-NETARM2410教学实验系统、北京精仪达盛科技公司(http://www.techshine.com)的EL-ARM-830教学实验系统，都有基于ARM 9系统资源的C语言实验程序例子，使用方便，可供选择。随书下载的实验讲义有两册：一是基于深圳英蓓特信息技术有限公司(http://www.embedinfo.com)的Embest EDUKIT-Ⅱ/Ⅲ，实验时应配合Embest EDUKIT-Ⅱ/Ⅲ教学实验系统平台，并安装Embest IDE；二是基于北京精仪达盛科技公司(http://www.techshine. com)的EL-ARM-830教学实验系统，实验时应配合EL-ARM-830教学实验系统平台。两套实验系统程序的执行都要去掉目录中的中文目录并尽量缩短目录深度。

本书主要内容和教学方法，学习本书所需基础知识

第1章简单讲述嵌入式控制系统的定义、研究现状、研究方法。

第2章较详细地讲述基于ARM芯片的集成开发环境ADS 1.2的创建和使用。

第3章讲述ARM 9芯片S3C2410的片上资源和编程参考项目2410test.mcp。

第4章讲述S3C2410的中断系统及编程。

第5章讲述S3C2410的I/O口和I/O口操作。

第6章讲述S3C2410的串口URAT及其编程。

第7章讲述S3C2410的A/D和D/A转换控制。

第8章讲述ADC和触摸屏控制。

第9章讲述S3C2410的实时时钟(RTC)和编程。

第10章讲述直接存储器存取(DMA)的工作原理及S3C2410的DMA控制器。

第11章讲述脉宽调制(PWM)的工作原理及S3C2410的PWM控制器。

第12章讲述看门狗(Watchdog)电路的工作原理及S3C2410的Watchdog控制。

第13章讲述双向二线制同步串行总线 I C及S3C2410的I C控制电路。

第14章讲述数字音频信号(I S)和S3C2410的I S控制。

第15章对串行外设接口(SPI)进行了介绍。

第16章讲述S3C2410的人机界面设计。

以上各章内容除第1~5章外，其他各章内容基本独立，教师如果觉得在48学时内完成教学比较困难，除第2、3、4、5章和第16章做为重点建议必讲之外，其他各章可根据情况有选择地删节。

随书提供软件包一个，其中有本书的电子课件、S3C2410使用手册、实验讲义、各章习题答案、ADS1.2、参考项目2410test.mcp、通用字模提取程序和部分例子程序，可以在清华大学出版社网站(http://www.tupwk.com.cn/downpage)上免费下载。

第二版课件由孙颖馨老师在第一版基础上重新进行了制作，作者对她的工作表示感谢。

本书的特点是通过深入浅出的讲述，将基于ARM 9的嵌入式控制系统设计方法教给学生，使学生感到嵌入式控制系统设计简单易学，能够在最短的时间内入门。

学习本书时，学生至少要有C语言基础，如果有MCS-51单片机基础，学习本书就会更加轻松。

第二版与第一版区别

为了满足教学急需，第一版出书时间较紧，书中难免有错误或不足之处，在第二版中

作者对书中内容进行了仔细斟琢研究，更正了已发现的错误。并根据多年教学经验和指导学生参加全国和省级“嵌入式”和“电子设计”大赛体会，删除了一些不适用的章节，增加了一部分新内容。

书中实验程序的注释是本书的重要内容，仔细阅读这些注释对于理解书中内容和练习编程非常重要。

为了使读者正确理解原程序，凡是原参考文献给出的注释，书中仍然保留英文，凡是作者给出的注释，用中文给出。

根据读者意见，为了使版面工整，方便阅读，注释采用分散方式对齐。

虽然做了很大努力，并请孙俊喜、才华两位教授对书中内容进行审核校对，但百密一疏，难免有考虑不周或错误之处，真诚欢迎读者多提宝贵意见和建议。我们的信箱是huchenhao@263.net，电话是010-62796045。

本书通用字模提取程序密码：194512125019。

侯殿有   

2012年12月

目    录

 

第1章  嵌入式控制系统简介 1

1.1  单片机和嵌入式控制系统 的定义和分类 1

1.1.1  单片机和嵌入式控制系统的定义 1

1.1.2  嵌入式控制系统的设计方法 2

1.1.3  嵌入式控制系统各种设计方法的特点 2

1.2  ARM处理器简介 4

1.2.1  ARM体系结构的发展 4

1.2.2  ARM体系结构的存储器格式 8

1.3  习题 9

第2章  ADS1.2开发环境创建与简介 10

2.1  ADS1.2开发环境创建 10

2.1.1  ADS1.2概述 10

2.1.2  ADS1.2的安装 11

2.2  ADS集成开发环境的使用 14

2.2.1  建立一个新工程 14

2.2.2  开发环境设置 14

2.2.3  其他开发环境介绍 19

2.3  用AXD进行代码仿真、调试 19

2.3.1  AXD简介 19

2.3.2  JTAG概述 22

2.3.3  Nor和Nand Flash的区别和使用 23

2.3.4  烧写Flash 24

2.3.5  程序的运行 24

2.4  ARM C语言程序的基本规则和系统初始化程序 25

2.4.1  ARM使用C语言编程基本规则 26

2.4.2  初始化程序和开发环境设置 27

2.5  习题 28

第3章  ARM9微处理器S3C2410资源 29

3.1  S3C2410处理器介绍 29

3.1.1  AMBA、AHB、APB总线特点 30

3.1.2  S3C2410处理器体系结构 30

3.1.3  S3C2410处理器管理系统 31

3.1.4  S3C2410处理器存储器映射 31

3.1.5  S3C2410处理器时钟和电源管理 31

3.2  S3C2410处理器片上资源的定义和使用 33

3.3  参考软件资源2410test.mcp 34

3.4  几个常用的输入/输出函数 39

3.5  DEF.H头文件 43

3.6  习题 43

第4章  S3C2410的中断系统 45

4.1  S3C2410的中断源 45

4.2  S3C2410的中断处理 46

4.3  中断控制 47

4.3.1  中断模式(INTMOD)寄存器 47

4.3.2  中断挂起寄存器和中断源挂起寄存器 48

4.3.3  中断屏蔽寄存器(INTMSK) 50

4.3.4  中断优先级寄存器(PRIORITY) 50

4.4  子中断源的中断控制 53

4.5  中断向量设置 54

4.6  其他常用寄存器 54

4.7  中断程序编写中需注意的问题 56

4.8  中断实验和中断程序编写 58

4.9  习题 61

第5章  S3C2410的I/O口和I/O操作 62

5.1  S3C2410 I/O口描述 62

5.2  I/O端口控制寄存器 63

5.2.1  端口A控制寄存器和功能配置 63

5.2.2  端口B控制寄存器和功能配置 64

5.2.3  端口C控制寄存器和功能配置 65

5.2.4  端口D控制寄存器和功能配置 66

5.2.5  端口E控制寄存器和功能配置 68

5.2.6  端口F控制寄存器和功能配置 69

5.2.7  端口G控制寄存器和功能配置 70

5.2.8  端口H控制寄存器和功能配置 71

5.3  I/O口控制C语言编程实例 72

5.3.1  硬件电路 72

5.3.2  参考程序 73

5.4  习题 74

第6章  S3C2410的串口UART及编程 75

6.1  S3C2410的串口UART概述 75

6.1.1  S3C2410串行通信(UART)单元 75

6.1.2  波特率的产生 75

6.1.3  UART通信操作 76

6.2  UART的控制寄存器 76

6.2.1  UART线路控制寄存器ULCONn(n=0~2) 76

6.2.2  UART控制寄存器UCONn(n=0~2) 76

6.2.3  UART FIFO控制寄存器UFCONn(n=0~2) 77

6.2.4  UART调制解调器控制寄存器UMCONn(n=0或1) 77

6.2.5  发送寄存器UTXHn(n=0~2)和接收寄存器

URXHn(n=0~2) 78

6.2.6  UART TX/RX 状态寄存器UTRSTATn(n=0~2) 78

6.3  UART通信程序例子 78

6.3.1  RS232接口电路 78

6.3.2  UART实验程序 79

6.4  习题 85

第7章  S3C2410的A/D、D/A转换控制 86

7.1  S3C2410的A/D、D/A转换控制 86

7.1.1  A/D转换控制寄存器(ADCCON) 86

7.1.2  A/D转换控制程序的编制步骤 87

7.2  参考程序 87

7.3  习题 90

第8章  触摸屏控制 91

8.1  触摸屏结构和工作原理 91

8.1.1  触摸屏工作原理 91

8.1.2  S3C2410的触摸屏控制 93

8.2  触摸屏控制程序 96

8.3  习题 98

第9章  S3C2410的实时时钟(RTC) 99

9.1  实时时钟在嵌入式系统中的作用 99

9.1.1  S3C2410的实时时钟单元 99

9.1.2  S3C2410的实时时钟寄存器 100

9.2  参考程序及说明 102

9.3  习题 108

第10章  直接存储器存取(DMA)控制 109

10.1  DMA基础知识 109

10.2  S3C2410的DMA控制器 111

10.3  DMA方式实现存储器到存储器的数据传送 113

10.3.1  头文件定义和函数声明 113

10.3.2  DMA方式实现存储器到存储器的数据传送 114

10.4  习题 119

第11章  S3C2410的PWM控制 120

11.1  PWM定时器概述 120

11.1.1  什么是脉宽调制(Pulse-Width Modulation) 120

11.1.2  S3C2410的脉宽调制和PWM控制 120

11.1.3  S3C2410定时器特性 122

11.1.4  定时器操作示例 123

11.1.5  死区生成器 123

11.2  PWM输出电平控制 124

11.2.1  PWM工作原理 124

11.2.2  PWM输出控制 125

11.3  PWM定时器控制寄存器 125

11.3.1  定时器配置寄存器0 125

11.3.2  定时器配置寄存器1 126

11.3.3  减法缓冲寄存器和比较缓冲寄存器 126

11.3.4  定时器控制寄存器 127

11.3.5  减法计数器观察寄存器TCNTOn 127

11.4  PWM参考程序 128

11.5  习题 134

第12章  S3C2410的看门狗电路控制 136

12.1  看门狗电路的功能及工作原理 136

12.1.1  S3C2410的看门狗控制 136

12.1.2  看门狗定时器寄存器 137

12.2  参考程序及说明 138

12.3  习题 139

第13章  S3C2410的I2C总线控制 140

13.1  I2C接口和EEPROM 140

13.2  EEPROM读/写操作 143

13.2.1  AT24C04结构与应用简述 143

13.2.2  设备地址(DADDR) 144

13.2.3  AT24CXX的数据操作格式 144

13.3  S3C2410处理器I2C接口 144

13.3.1  S3C2410 I2C接口简介 144

13.3.2  使用S3C2410 I2C

总线读/写方法 146

13.4  S3C2410 I2C总线读/写参考程序编写 146

13.5  I2C实验程序 147

13.6  习题 151

第14章  I2S介绍和S3C2410的I2S控制 152

14.1  数字音频信号(I2S)介绍 152

14.2  数字音频计算机处理 153

14.2.1  采样频率和采样精度 153

14.2.2  音频编码 154

14.2.3  IIS数字音频接口 154

14.3  音频芯片UDA1341TS介绍 154

14.3.1  硬件结构 154

14.3.2  S3C2410和UDA1341TS的连接 156

14.3.3  UDA1341TS的软件编程 156

14.3.4  UDA1341TS DATA0编程 158

14.3.5  UDA1341TS DATA1编程 160

14.3.6  UDA1341TS 控制寄存器STATUS 编程 161

14.4  S3C2410中I2S总线控制寄存器 162

14.5  WAV声音格式文件 164

14.6  IIS实验参考程序 164

14.7  习题 173

第15章  串行外设接口(SPI)介绍 174

15.1  SPI接口及操作 174

15.1.1  SPI接口原理 174

15.1.2  SPI接口特性 176

15.2  SPI接口控制寄存器 176

15.2.1  SPI控制寄存器(SPICONn) 176

15.2.2  SPI状态寄存器(SPSTAn) 176

15.2.3  SPI引脚控制寄存器(SPPINn) 177

15.2.4  SPI波特率预分频寄存器(SPIPREn) 177

15.2.5  SPI发送数据寄存器(SPTDATn) 177

15.2.6  SPI接收数据寄存器(SPRDATn) 178

15.2.7  SPI接口操作 178

15.2.8  SPI接口编程 178

15.2.9  SPI口的传输格式 178

15.2.10  SPI通信模式 180

15.3  参考程序 180

15.4  习题 184

第16章  S3C2410的人机界面设计 185

16.1  汉字和西文字符存储与显示原理 185

16.1.1  ASCII码 185

16.1.2  英文字符的显示 186

16.2  汉字在计算机中的表示和显示 187

16.2.1  汉字的内码和区位码 187

16.2.2  汉字的显示 188

16.2.3  其他西文字符在计算机中的存储和显示 189

16.2.4  屏幕上“打点” 190

16.2.5  字模提取与建立小字库概述 190

16.3  字模提取与建立小字库 190

16.3.1  用C语言提取字模和建立小字库 191

16.3.2  用Delphi提取字模和建立小字库 195

16.3.3  通用字模提取程序MinFonBase使用说明 205

16.4  S3C2410显示控制特点 206

16.4.1  STN LCD显示器 206

16.4.2  TFT LCD显示器 206

16.4.3  LCD控制器特点 206

16.5  S3C2410的LCD控制信号和外部引脚 207

16.5.1  LCD专用控制寄存器 208

16.5.2  LCD专用控制寄存器的设置 213

16.5.3  LCD屏幕“打点”程序 216

16.6  S3C2410 的LCD驱动程序 220

16.6.1  S3C2410LCD驱动程序编写步骤 220

16.6.2  利用S3C2410显示汉字与曲线 221

16.7  S3C2410在LCD驱动方面的其他应用 230

16.7.1  HD66421的硬件简介 230

16.7.2  HD66421的软件编程 232

16.7.3  HD66421与微处理器接口及驱动程序 235

16.8  在LCD屏上按一定格式显示汉字和曲线 247

16.9  S3C6410 (ARM11)的汉字和曲线显示 248

16.9.1  S3C6410 (ARM11)简介 248

16.9.2  S3C6410(ARM11)的汉字和曲线显示 250

16.10  习题 257

参考文献 258