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第1章 单片机嵌入式系统简介 1

1.1单片机嵌入式系统定义 1

1.1.1通用计算机系统和嵌入式系统 1

1.1.2嵌入式系统定义 2

1.1.3嵌入式系统分类 2

1.2嵌入式系统中的处理器 3

1.2.1嵌入式微处理器 3

1.2.2嵌入式单片机 4

1.2.3数字信号处理器 4

1.2.4专用系统处理器 4

1.2.5多处理器系统 5

1.3单片机的类型 5

1.3.1 8位、16位、32位单片机 5

1.3.2 CISC和RISC结构单片机 7

1.3.3单核、双核、3核单片机 7

1.3.4 JTAG接口在线调试单片机 8

1.3.5总线型单片机和非总线型单片机 9

1.3.6专用型单片机 10

1.4 Atmel公司生产的单片机 10

1.4.1以8051为内核的8位单片机 10

1.4.2精简指令集AVR单片机 12

1.4.3基于ARM的32位单片机 13

1.5嵌入式系统中的操作系统 13

1.5.1嵌入式操作系统 13

1.5.2实时操作系统 14

1.5.3分时操作系统 15

1.5.4嵌入式实时操作系统需要满足的条件 15

1.5.5嵌入式操作系统的现状 16

1.6嵌入式系统和单片机发展趋势 16

本章小结 17

习题与思考题 17

第2章8051单片机的结构体系 19

2.1 8051单片机的主要特性 19

2.2 8051单片机的内部结构 19

2.3 8051单片机的引脚 21

2.4 8051单片机的微处理器 23

2.4.1运算器 23

2.4.2控制器 24

2.5 8051单片机的存储器结构 25

2.5.1程序存储器 26

2.5.2 8051的内部数据存储器 27

2.5.3特殊功能寄存器（SFR） 27

2.5.4位地址空间 30

2.5.5外部数据存储器 31

2.6 8051单片机的并行I/O口 31

2.6.1 8051的1/O结构 32

2.6.2读-修改-写特性 33

2.6.3并行I/O口的应用要点 34

2.7 8051的时钟电路与时序 34

2.7.1时钟电路 35

2.7.2 8051单片机的时序 35

2.8 8051的复位和复位电路 37

2.8.1复位和复位电路 37

2.8.2复位时序 38

2.9 8051单片机的低功耗模式 40

2.9.1空闲工作方式 41

2.9.2掉电工作方式 41

2.10 AT89S52的片内Flash串行编程操作 42

2.10.1标志字节 42

2.10.2程序存储器的加密 42

2.10.3 Flash存储器的串行编程 43

2.11 AT89S52单片机最小系统设计 45

本章小结 46

习题与思考题 46

第3章8051指令系统 48

3.1汇编语言指令格式 48

3.1.1汇编语言执行指令格式 48

3.1.2汇编语言伪指令 49

3.2寻址方式 51

3.2.1寄存器寻址 51

3.2.2直接寻址 51

3.2.3立即寻址 51

3.2.4寄存器间接寻址 52

3.2.5基址加变址寄存器间接寻址 52

3.2.6位寻址方式 52

3.2.7相对寻址方式 53

3.3 8051单片机指令分类 53

3.4数据传输指令 54

3.4.1一般传输指令 54

3.4.2累加器传输指令 55

3.5算术运算指令 56

3.5.1加法指令 56

3.5.2减法指令 57

3.5.3乘法指令和除法指令 58

3.6逻辑运算指令 59

3.6.1单操作数指令 59

3.6.2双操作数指令 60

3.6.3逻辑异或指令 60

3.7转移控制指令 61

3.7.1调用和返回指令 61

3.7.2无条件转移指令 61

3.7.3条件转移指令 62

3.7.4比较转移指令 62

3.7.5循环转移指令 63

3.8空操作指令 63

3.9位处理指令 63

本章小结 64

习题与思考题 65

第4章8051单片机程序设计基础 66

4.1汇编语言程序结构 67

4.1.1简单程序结构 67

4.1.2分支结构 68

4.1.3循环结构 68

4.1.4子程序及其参数传递方法 72

4.1.5中断服务程序 75

4.2 8051单片机典型汇编程序设计 75

4.2.1无符号的多字节加法 75

4.2.2双字节二进制无符号数乘法 76

4.2.3码制转换程序 77

4.2.4查表程序 78

4.3 C51基础 82

4.3.1 Keil C51标志符与关键字 82

4.3.2 C51数据与数据类型 83

4.3.3 C51变量及其存储方式 83

4.3.4 C51数据的存储类型和存储模式 85

4.3.5 C51对8051特殊功能寄存器的定义 88

4.3.6 C51对8051并行接口的定义 89

4.3.7中断服务函数与寄存器组的定义 90

4.3.8函数的参数和局部变量的存储器模式 91

4.4 C51和汇编语言的混合编程 92

4.4.1函数名的转换 93

4.4.2参数传递和函数返回规则 93

本章小结 98

习题与思考题 98

第5章8051单片机嵌入式系统开发和仿真 100

5.1 8051单片机软件开发集成环境——Keil μVision4 100

5.2 Keil项目开发流程 101

5.3 AT89S5X单片机程序的下载 104

5.3.1并口ISP下载电缆 104

5.3.2 USB-ISP下载电缆 106

5.3.3利用USB-ISP下载电缆下载程序到AT89S52 106

5.4 8051单片机Proteus仿真基础 107

5.4.1 Proteus仿真平台 107

5.4.2 Proteus的基本操作 108

5.4.3 Proteus和第三方软件接口 115

5.4.4 Keil和Proteus的联合仿真 115

本章小结 119

习题与思考题 119

第6章 8051单片机的中断系统 120

6.1微型计算机中断技术概述 120

6.1.1中断的概念 120

6.1.2中断处理过程 120

6.2 8051单片机的中断控制 121

6.2.1中断源与中断标志位 121

6.2.2与中断有关的特殊功能寄存器 122

6.2.3中断响应过程 125

本章小结 132

习题与思考题 132

第7章 8051单片机的定时器/计数器 133

7.1定时器/计数器的结构 133

7.2 8051的定时器/计数器T0和T1的控制 133

7.2.1定时器/计数器T0和T1的专用寄存器 134

7.2.2定时器/计数器T0和T1的工作模式 135

7.2.3 T0和T1的应用实例 138

7.3 AT89S52的定时器/计数器T2 141

7.3.1定时器2的自动重装模式 142

7.3.2定时器2的捕获模式 143

7.3.3定时器2的波特率发生器 144

7.3.4定时器2的可编程时钟模式 144

7.4定时监视器 145

7.4.1 AT89S52的定时监视器 145

7.4.2辅助功能寄存器AUXR 146

本章小结 146

习题与思考题 147

第8章8051单片机的串行接口及串行总线 148

8.1 8051单片机的串行接口 148

8.1.1串行接口的4种工作模式 148

8.1.2串行接口控制寄存器 150

8.1.3波特率的产生 152

8.1.4多机通信 153

8.2 8051和RS-232-C标准总线的通信接口 155

8.2.1 RS-232-C接口引脚描述 155

8.2.2 RS-232-C接口的具体规定 156

8.2.3 8051和RS-232-C的接口 157

8.3 SPI总线及8051单片机的模拟 157

8.3.1 SPI总线规范 158

8.3.2 SPI总线的8051单片机模拟 159

8.4 I2C串行总线接口及其8051单片机模拟 160

8.4.1 I2C串行总线结构和基本特性 160

8.4.2 12C串行总线时序和数据传输 162

8.4.3 I2 C总线寻址与通信过程 165

8.4.4 I2C接口模拟 166

8.5单总线1-Wire及其8051的模拟 169

8.5.1概述 169

8.5.2单总线1-Wire的硬件结构 169

8.5.3单总线1-Wire的供电方式 170

8.5.4单总线1-Wire的通信流程 170

8.5.5单总线1-Wire的时序图 171

8.5.6单总线1-Wire的8051模拟 172

本章小结 174

习题与思考题 175

第9章8051单片机系统扩展与接口技术 177

9.1 8051程序存储器的扩展 177

9.1.1 8051外部程序存储器的操作时序 177

9.1.2并行E2 PROM及其扩展 179

9.1.3并行Flash存储器FM16W08及其扩展 181

9.2 8051数据存储器扩展 184

9.2.1并行接口外部数据存储器的操作时序 184

9.2.2 8051单片机扩展并行接口外部数据存储器SRAM 185

9.2.3 8051扩展SPI接口外部Flash数据存储器FM25040B 186

9.3 8051的I/O接口扩展 190

9.3.1 I/O接口的功能 190

9.3.2端口的编址 190

9.3.3 I/O数据的几种传送方式 191

9.3.4可编程并行I/O芯片8255A 191

9.3.5用串行口扩展并行I/O口 199

9.4键盘与显示器接口 201

9.4.1键盘接口 201

9.4.2 7段式LED显示器接口 203

9.4.3 LED点阵接口 205

9.4.4字符式LCD接口 208

9.5 8051单片机和ADC及DAC的接口 212

9.5.1 8051与DAC0832的接口 213

9.5.2 8051和ADC器件的接口 218

9.5.3应用SPI串行总线扩展12位A/D转换器TLC2543 221

9.6单总线1-Wire接口的数字温度传感器DS18B20及其应用 227

9.6.1数字温度传感器DS18B20 227

9.6.2利用DS18B20为8051扩展数字温度传感器 232

本章小结 233

习题与思考题 233

第10章 实时操作系统RTX51 235

10.1实时操作系统 235

10.1.1多任务系统 235

10.1.2多任务系统中任务的定义和状态 235

10.1.3多任务系统中的任务特性 236

10.1.4实时操作系统特性 236

10.2 RTX51实时操作系统 236

10.2.1 RTX51实时操作系统的特点 237

10.2.2 RTX51的系统配置 239

10.2.3 RTX51的典型功能函数 240

10.2.4 RTX51的任务调度方法 242

10.2.5任务管理 244

10.3 RTX51精简版例程 245

10.4 RTX51全功能版例程 246

本章小结 247

习题与思考题 247

第11章 单片机应用系统开发及实例 248

11.1单片机应用系统的开发过程 248

11.1.1开发者必须具备的知识和能力 248

11.1.2单片机应用系统的开发步骤 249

11.2电喷汽车喷油器清洗机控制系统 251

11.2.1系统功能描述及工作原理 251

11.2.2系统方案及电路设计 252

11.2.3程序设计 255

11.3基于实时操作系统RTX51的万年历设计 260

11.3.1电路原理图 260

11.3.2实时时钟DS1302 263

11.3.3主要程序代码 264

本章小结 268

习题与思考题 268

第12章ARM32位单片机的结构、编程及开发工具 269

12.1 ARM内核体系结构 269

12.1.1 ARM体系结构版本 269

12.1.2 ARM内核 271

12.2 ARM编程模型 272

12.2.1处理器状态 272

12.2.2处理器模式 273

12.2.3寄存器集 274

12.2.4体系结构直接支持的数据类型 277

12.2.5存储器及存储器映射I/O 278

12.2.6异常 283

12.3 ARM汇编指令 286

12.3.1 ARM处理器寻址方式 286

12.3.2指令集 286

12.3.3伪指令 290

12.4 ARM汇编程序设计 295

12.4.1 ARM汇编语句格式 295

12.4.2 ARM汇编语言符号 295

12.4.3 ARM汇编语言表达式 296

12.4.4 ARM汇编程序结构 299

12.5 ARM程序开发工具ADS 300

本章小结 308

习题与思考题 308

附录 310

附录A MCS-51指令表 310

附录B ASCII（美国标准信息交换码）表 314

参考文献 316