ARM Cortex-M0權威指南

《ARM Cortex-M0權威指南》是2013年9月清華大學出版社出版的圖書，作者是姚文詳(Joseph Yiu)。

基本介紹

• 中文名：ARM Cortex-M0權威指南
• 作者：姚文詳(Joseph Yiu)
• 譯者：吳常玉\魏軍
• 出版時間：2013年09月01日
• 出版社：清華大學出版社
• ISBN：9787302330042
• 定價：69.00
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝

內容簡介

本書是全球首本系統論述ARM Cortex-M0處理器及其編程的圖書。本書既有ARM Cortex-M0處理器核心、體系結構及其套用的詳盡論述，也有指令集、編譯器、軟體開發的基本論述，甚至也涵蓋如何定位程式代碼中的錯誤和軟體移植等方面的知識。本書適合的讀者對象包括：嵌入式產品設計工程師、嵌入式軟體開發人員、電子愛好者以及學習嵌入式系統課程（ARM Cortex-M0）的高年級本科生及研究生等。

作者簡介

姚文詳(Joseph Yiu)，英國ARM公司資深專家，12年半導體行業從業經歷（在ARM公司工作10年之餘）。曾參與多個處理器設計項目，包括ARM Cortex-M3和Cortex-M0，並參與了多種ARM IP（智慧財產權）產品的開發。Joseph Yiu為微控制器系統級設計專家，並涉獵了諸多相關領域，包括ARM Cortex-M系列微控制器軟體開發、微控制器市場以及片上系統設計技術。其他代表性著作有《The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3, 2nd Edition》、《The Definitive Guide to ARM Cortex-M3 and Cortex-M4 Processors, 3rd Edition》（中文翻譯版即將由清華大學出版社出版發行）。

圖書目錄

譯者序

推薦序

前言

致謝

本書約定

縮寫術語

第1章緒論

1.1為什麼要選擇CortexM0

1.1.1能耗效率

1.1.2代碼密度

1.1.3易於使用

1.2CortexM0處理器的套用

1.3ARM和ARM處理器的背景

1.4CortexM0處理器說明和ARM體系結構

1.5ARM處理器和ARM生態系統

1.6開始使用CortexM0處理器

1.7本書的結構和資源

第2章CortexM0技術綜述

2.1CortexM0處理器簡介

2.2ARMCortexM0處理器的特性

2.2.1系統特性

2.2.2套用特性

2.2.3調試特性

2.2.4其他特性

2.3CortexM0處理器的優勢

2.3.1能耗效率

2.3.28位和16位架構的局限性

2.3.3易於使用，軟體可移植

2.3.4選擇多樣化

2.4低功耗套用

2.4.1門數量低

2.4.2高效率

2.4.3低功耗特性

2.4.4邏輯單元提升

2.5CortexM0的軟體可移植性

第3章體系結構

3.1概述

3.2系統模型

3.2.1操作模式和狀態

3.2.2暫存器和特殊暫存器

3.2.3R0R12

3.2.4R13，棧指針（SP）

3.2.5R14，連結暫存器（LR）

3.2.6R15，程式計數器（PC）

3.2.7xPSR，組合程式狀態暫存器

3.2.8應用程式狀態暫存器（APSR）的行為

3.2.9PRIMASK：中斷禁止特殊暫存器

3.2.10CONTROL：特殊暫存器

3.3存儲器系統

3.4棧空間操作

3.5異常和中斷

3.6嵌套向量中斷控制器（NVIC）

3.6.1靈活的中斷管理

3.6.2支持嵌套中斷

3.6.3向量化的異常入口

3.6.4中斷禁止

3.7系統控制塊（SCB）

調試系統

3.8程式映像和啟動流程

第4章CortexM0編程入門

4.1嵌入式系統編程入門

4.1.1微控制器是如何啟動的

4.1.2嵌入式程式設計

4.2輸入和輸出

4.3開發流程

4.4C編程和彙編編程

4.5什麼是程式映像

4.5.1向量表

4.5.2C啟動代碼

4.5.3程式代碼

4.5.4C庫代碼

4.5.5RAM中的數據

4.6C編程：數據類型

4.7用C語言操作外設

4.8Cortex微控制器軟體接口標準（CMSIS）

4.8.1CMSIS介紹

4.8.2CMSIS中有什麼是標準化的

4.8.3CMSIS的組織結構

4.8.4使用CMSIS

4.9CMSIS的優勢

第5章指令集

5.1ARM和Thumb指令集的背景

5.2彙編基礎

5.2.1彙編語法一覽

5.2.2後綴的使用

5.2.3Thumb代碼和統一彙編語言（UAL）

5.2.4指令列表

5.2.5處理器內移動數據

5.2.6存儲器訪問

5.2.7棧空間訪問

5.2.8算術運算

5.2.9邏輯運算

5.2.10移位和循環操作

5.2.11展開和順序反轉操作

5.2.12程式流控制

5.2.13存儲器屏障指令

5.2.14異常相關指令

5.2.15休眠模式特性相關指令

5.2.16其他指令

5.3偽指令

第6章指令集使用實例

6.1概述

6.2程式控制

6.2.1IfElse

6.2.2循環

6.2.3進一步了解跳轉指令

6.2.4跳轉條件的典型用法

6.2.5函式調用和函式返回

6.2.6跳轉表

6.3數據訪問

6.3.1簡單數據訪問

6.3.2使用存儲器訪問指令的例子

6.4數據類型轉換

6.4.1數據大小的轉換

6.4.2大小端轉換

6.5數據處理

6.5.164位/128位加法

6.5.264位/128位減法

6.5.3整數除法

6.5.4無符號整數開方根

6.5.5位和位域運算

第7章存儲器系統

7.1概述

7.2存儲器映射

7.3程式存儲器，BootLoader和存儲器重映射

7.4數據存儲器

7.5支持小端和大端

7.5.1數據類型

7.5.2硬體行為對編程的影響

7.5.3數據對齊

7.5.4訪問非法地址

7.5.5多暫存器載入和存儲指令的使用

7.6存儲器屬性

第8章異常和中斷

8.1什麼是異常和中斷

8.2CortexM0處理器的異常類型

8.2.1不可禁止中斷（NMI）

8.2.2硬體錯誤

8.2.3SVC（請求管理調用）

8.2.4PendSV（可掛起的系統調用）

8.2.5系統節拍

8.2.6中斷

8.3異常優先權定義

8.4向量表

8.5異常流程概述

8.5.1接受異常請求

8.5.2壓棧和出棧

8.5.3異常返回指令

8.5.4末尾連鎖

8.5.5延遲到達

8.6EXC_RETURN

8.7異常入口流程的細節

8.7.1壓棧

8.7.2取出向量並更新PC

8.7.3暫存器更新

8.8異常退出流程的細節

8.8.1暫存器出棧

8.8.2從返回地址取值並執行

第9章中斷控制和系統控制

9.1NVIC和系統控制塊特性

9.2中斷使能和清除使能

9.3中斷掛起和清除掛起

9.4中斷優先權

9.5中斷控制的通用彙編代碼

9.5.1使能和禁止中斷

9.5.2設定和清除中斷掛起狀態

9.5.3設定中斷優先權

9.6異常禁止暫存器（PRIMASK）

9.7中斷輸入和掛起行為

簡單的中斷處理

9.8中斷等待

9.9系統異常的控制暫存器

9.10系統控制暫存器

9.10.1CPUID基址暫存器

9.10.2套用中斷和復位控制暫存器

9.10.3配置和控制暫存器

第10章支持作業系統的特性

10.1支持作業系統的特性概述

為什麼要使用嵌入式作業系統

10.2SysTick定時器

10.3SysTick暫存器

10.3.1設定SysTick

10.3.2SysTick用於時間測量

10.4進程棧和進程棧指針

10.5SVC

10.6PendSV

第11章低功耗特性

11.1低功耗嵌入式系統概述

11.2CortexM0處理器的低功耗優勢

11.3低功耗特性概述

11.4休眠模式

11.5等待事件（WFE）和等待中斷（WFI）

11.5.1等待事件（WFE）

11.5.2等待中斷（WFI）

11.5.3喚醒條件

11.6退出休眠特性

11.7喚醒中斷控制器

第12章錯誤處理

12.1錯誤異常概述

錯誤是怎么發生的

12.2分析錯誤

12.3意外切換至ARM狀態

12.4實際套用中的錯誤處理

12.5鎖定

12.5.1鎖定的原因

12.5.2鎖定期間發生了什麼

12.6防止鎖定

第13章調試特性

13.1軟體開發和調試特性

13.2調試特性一覽

13.3調試接口

13.4暫停模式和調試事件

13.5調試系統

第14章KeilMDK入門

14.1KeilMDK介紹

14.2使用KeilMDK的第一步

14.2.1創建Blinky工程

14.2.2創建工程代碼

14.2.3工程設定

14.2.4編譯和建立程式

14.2.5使用調試器

14.3其他的工程配置

14.3.1目標，源檔案組

14.3.2編譯器和代碼生成選項

14.3.3模擬器

14.3.4在RAM中運行

14.4定製Keil中的啟動代碼

14.5使用Keil中的分散載入特性

第15章簡單應用程式開發

15.1使用CMSIS

15.2將SysTick用作單發定時器

15.3UART示例

15.3.1簡單的輸入和輸出

15.3.2重定向

15.3.3開發自己的輸入和輸出函式

15.4簡單中斷編程

15.4.1中斷編程概述

15.4.2度盤控制接口實例

15.4.3中斷控制函式

15.5CMSIS的不同版本

第16章彙編工程和C與彙編混合工程

16.1用彙編開發工程

16.2彙編編程的建議規則

16.3彙編函式的結構

16.4簡單的彙編工程實例

16.5為變數分配數據空間

16.6用彙編實現UART

16.7其他的文字輸出函式

複雜的跳轉處理

16.8混合語言工程

16.8.1在彙編中調用C函式

16.8.2在C代碼中調用彙編函式

16.9嵌入彙編

16.10使用特殊指令

16.11習語識別

第17章在編程中使用低功耗特性

17.1概述

17.2CortexM0處理器的休眠模式回顧

17.3在程式中使用WFE和WFI

17.4使用掛起傳送事件特性

17.5使用退出休眠特性

17.6喚醒中斷控制器（WIC）特性

17.7事件通信接口

17.8開發低功耗應用程式

17.9LPC111x的低功耗特性使用示例

第18章使用SVC、PendSV和KeilRTXKernel

18.1概述

18.2使用SVC異常

18.3使用PendSV異常

18.4使用嵌入式OS

18.5KeilRTX實時核心

18.6OS啟動流程

18.6.1簡單的OS實例

18.6.2任務間通信

18.6.3事件通信

18.6.4互斥體

18.6.5信號量

18.6.6信箱訊息

18.6.7周期時間間隔

18.6.8其他的RTX特性

18.6.9應用程式實例

第19章ARMRealView開發組件入門

19.1概述

19.2簡單的應用程式實例

19.3使用分散載入檔案

19.4用C實現的含有向量表的實例

19.5在RVDS中使用MicroLIB

19.6在RVDS中使用彙編進行應用程式開發

19.7Flash編程

19.8使用RealView調試器進行調試

19.9使用RealView調試器的串列線調試

19.10RVDS中的重定向

第20章GNUC編譯器入門

20.1概述

20.2典型的開發流程

20.3簡單的C程式開發

20.4CodeSourcery通用啟動代碼

20.5使用用戶定義的向量表

20.6在gcc中使用Printf

20.7內聯彙編

20.8gcc中的SVC實例

20.9硬體錯誤異常實例

20.10Flash編程和調試

第21章軟體移植

21.1概述

21.2ARM處理器

21.3ARM7TDMI和CortexM0之間的差異

21.3.1操作模式

21.3.2暫存器

21.3.3指令集

21.3.4中斷

21.4從ARM7TDMI向CortexM0移植軟體

21.4.1啟動代碼和向量表

21.4.2中斷

21.4.3C程式代碼

21.4.4彙編代碼

21.4.5原子操作

21.4.6最佳化

21.5CortexM1和CortexM0之間的差異

21.5.1指令集

21.5.2NVIC

21.5.3系統級特性

21.6在CortexM0和CortexM1之間移植軟體

21.7CortexM3和CortexM0之間的差異

21.7.1系統模型

21.7.2NVIC和異常

21.7.3指令集

21.7.4系統級特性

21.7.5調試特性

21.8在CortexM0和CortexM3之間移植軟體

21.9在CortexM0和CortexM4處理器之間移植軟體

21.10從8位機/16位機往CortexM0移植程式

21.10.1通用改動

21.10.2存儲器需求

21.10.38位機和16位機不再適用的最佳化

21.10.4實例：從8051移植到ARMCortexM0

第22章CortexM0產品

22.1概述

22.2微控制器產品和專用標準產品（ASSP）

22.2.1NXPCortexM0微控制器

22.2.2NuMicro微控制器

22.2.3Mocha1ARMCortexM0可配置陣列

22.2.4MelfasMCS7000系列觸控螢幕控制器

22.3編譯器和軟體開發組件

22.3.1Keil微控制器開發套件（MDK）

22.3.2TASKINGVXToolsetforARM

22.3.3IAREmbeddedWorkbenchforARM

22.3.4CrossWorksforARM

22.3.5RedSuite

22.3.6LabVIEWC代碼生成器

22.4開發板

22.4.1LPCXpresso

22.4.2IAR的LPC1114入門套件

22.4.3LPC1114CortexM0模組

22.4.4KeilCortexM0開發板

附錄ACortexM0指令集

附錄BCortexM0異常類型快速參考

B.1異常類型

B.2異常壓棧後的棧內容

附錄C軟體接口標準（CMSIS）快速參考

C.1數據類型

C.2異常枚舉

C.3NVIC操作函式

C.4系統和SysTick操作函式

C.5核心暫存器操作函式

C.6特殊指令操作函式

附錄DNVIC、SCB以及SysTick暫存器快速參考

D.1NVIC暫存器一覽

D.2中斷設定使能暫存器（NVIC—＞ISER）

D.3中斷清除使能暫存器（NVIC—＞ICER）

D.4中斷設定掛起暫存器（NVIC—＞ISPR）

D.5中斷清除掛起暫存器（NVIC—＞ICPR）

D.6中斷優先權暫存器（NVIC—＞IRP[0]到NVIC—＞IRP[7]）

D.7SCB暫存器一覽

D.8CPUID基地址暫存器（SCB—＞CPUID）

D.9中斷控制狀態暫存器（SCB—＞ICSR）

D.10套用中斷和控制狀態暫存器（SCB—＞AIRCR）

D.11系統控制暫存器（SCB—＞SCR）

D.12配置控制暫存器（SCB—＞CCR）

D.13系統處理優先權暫存器2（SCB—＞SHR[0]）

D.14系統處理優先權暫存器3（SCB—＞SHR[1]）

D.15系統處理控制和狀態暫存器

D.16SysTick暫存器一覽

D.17SysTick控制和狀態暫存器（SysTick—＞CTRL）

D.18SysTick重裝載值暫存器（SysTick—＞LOAD）

D.19SysTick當前值暫存器（SysTick—＞VAL）

D.20SysTick校準值暫存器（SysTick—＞CALIB）

附錄E調試暫存器快速參考

E.1概述

E.2核心調試暫存器

E.3斷點單元

E.4數據監視點單元

E.5ROM表暫存器

附錄F調試接頭分配

F.110針Cortex調試連線頭

F.220針Cortex調試+ETM接頭

F.3老式的20針IDC接頭排列

附錄GCodeSourceryG++Lite的連結器腳本

附錄H實例代碼檔案

H.1system_LPC11xx.c

H.2system_LPC11xx.h

H.3LPC11xx.hs

H.4uart_test.s

H.5RTX_config.c

附錄I疑難解答

I.1程式不運行/啟動

I.1.1向量表丟失或位置錯誤

I.1.2使用了錯誤的C啟動代碼

I.1.3復位向量中的值錯誤

I.1.4程式映像沒有正確地編程到Flash中

I.1.5錯誤的工具鏈配置

I.1.6錯誤的棧指針初始值

I.1.7錯誤的大小端設定

I.2程式啟動，卻進入了硬體錯誤

I.2.1非法存儲器訪問

I.2.2非對齊數據訪問

I.2.3從匯流排返回錯誤

I.2.4異常處理中的棧被破壞

I.2.5程式在某些C函式中崩潰

I.2.6意外地試圖切換至ARM狀態

I.2.7在錯誤的優先權上執行SVC

I.3休眠問題

I.3.1執行WFE不進入休眠

I.3.2退出休眠過早地引起休眠

I.3.3中斷已經在掛起態時SEVONPEND不工作

I.3.4由於休眠模式可能禁止了某些時鐘，處理器無法喚醒

I.3.5競態

I.4中斷問題

I.4.1執行了多餘的中斷處理

I.4.2執行了額外的SysTick處理

I.4.3在中斷處理中禁止中斷

I.4.4錯誤的中斷返回指令

I.4.5異常優先權設定的數值

I.5其他問題

I.5.1錯誤的SVC參數傳遞方法

I.5.2調試連線受到I/O設定或低功耗模式的影響

I.5.3調試協定選擇

I.5.4使用事件輸出作為脈衝I/O

附錄J實用參考文獻