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第1章 概述1

1.1 嵌入式系统定义、由来及特点1

1.1.1 嵌入式系统的定义1

1.1.2 嵌入式系统的由来及其与微控制器的关系2

1.1.3 嵌入式系统的特点3

1.2 嵌入式系统的知识体系、学习误区及学习建议4

1.2.1 嵌入式系统的知识体系4

1.2.2 嵌入式系统的学习误区5

1.2.3 基础阶段的学习建议8

1.3 嵌入式系统常用术语9

1.3.1 与硬件相关的术语9

1.3.2 与通信相关的术语11

1.3.3 与功能模块及软件相关的术语12

1.4 嵌入式系统常用的标准C语言基本语法概要13

1.5 本书学习与实践资料索引22

第2章 ColdFire概述与MCF52233硬件最小系统24

2.1 ColdFire系列微处理器概述24

2.2 MCF5223x系列微控制器存储器映像与编程结构26

2.2.1 MCF5223x性能概述与内部结构简图26

2.2.2 MCF5223x存储器映像28

2.2.3 编程模式与寻址方式28

2.2.4 ColdFire异常和中断控制31

2.3 MCF52233的引脚功能与硬件最小系统33

2.3.1 MCF52233的引脚功能33

2.3.2 MCF52233的硬件最小系统35

2.3.3 硬件最小系统测试方法38

第3章 第一个样例程序及ColdFire工程组织41

3.1 通用I/O接口基本概念及连接方法41

3.2 MCF52233的GPIO43

3.2.1 MCF52233 GPIO编程的基本原理43

3.2.2 GPIO模块寄存器与GPIO的编程基本方法44

3.3 开发套件CodeWarrior开发环境与ColdFire写入器46

3.3.1 CodeWarrior开发环境简介与基本使用方法46

3.3.2 WA-Ⅰ型32位ColdFire写入器47

3.3.3 MCF52233EVB硬件评估板48

3.4 CW工程文件组织48

3.4.1 工程文件的组织48

3.4.2 初始化相关文件50

3.4.3 主程序、中断程序及其他文件53

3.4.4 链接文件及机器码文件56

3.5 第一个应用实例：控制小灯闪烁59

3.5.1 GPIO构件60

3.5.2 Light构件65

3.5.3 Light测试工程主程序67

3.6 理解第一个C工程的执行过程68

第4章 异步串行通信与直接存储器访问71

4.1 异步串行通信的基础知识71

4.1.1 基本概念71

4.1.2 RS-232C总线标准73

4.1.3 电平转换电路原理74

4.2 MCF52233的UART模块的物理结构76

4.3 MCF52233的UART模块的编程结构79

4.4 基于构件方法的UART编程82

4.4.1 UART构件的函数原型设计82

4.4.2 UART构件的头文件83

4.4.3 UART构件的源程序文件86

4.4.4 UART构件的测试工程91

4.5 ColdFire第一个带有中断功能的实例92

4.6 MCF52233的四通道DMA控制器95

4.6.1 DMA概述95

4.6.2 MCF52233四通道DMA特点95

4.6.3 MCF52233的DMA控制器编程结构96

4.7 MCF52233的DMA编程要点99

4.7.1 DMA初始化100

4.7.2 DMA启动序列与重启序列100

4.8 基于构件的带DMA的UART编程实例101

4.8.1 DMA构件的函数原型设计101

4.8.2 DMA构件的头文件101

4.8.3 DMA构件的源程序文件105

4.8.4 DMA方式收／发测试实例108

4.9 进一步讨论110

4.9.1 流控制与Break信号110

4.9.2 延长串口通信的距离111

4.9.3 串口的扩展111

第5章 GPIO的应用实例——键盘、LED与LCD113

5.1 键盘113

5.1.1 键盘模型及接口113

5.1.2 键盘编程的基本问题114

5.1.3 键盘编程实例114

5.2 码管LED121

5.2.1 描法编程原理121

5.2.2 码管编程实例122

5.3 液晶LCD126

5.3.1 HD44780的编程结构126

5.3.2 点阵字符型LCD编程实例127

第6章 MCF52233的A/D转换模块133

6.1 A/D转换的基本问题133

6.2 MCF52233的A/D转换结构与特性134

6.3 MCF52233的A/D模块编程寄存器135

6.4 基于构件的A/D编程144

6.4.1 A/D构件的函数原型设计144

6.4.2 A/D构件的头文件145

6.4.3 A/D构件的源程序文件146

6.5 MCF52233 A/D模块编程实例——物理量采集回归系统149

6.5.1 低端软件设计149

6.5.2 高端软件设计151

6.6 常用传感器简介及一个典型信号采样电路设计152

6.6.1 常用传感器简介152

6.6.2 电阻型传感器采样电路设计154

第7章 定时器相关模块及其应用156

7.1 可编程中断定时器156

7.1.1 PIT模块的编程寄存器156

7.1.2 PIT模块的运行模式与编程方法157

7.1.3 PIT模块的编程实例158

7.2 通用定时器GPT模块161

7.2.1 计数器／定时器的基本工作原理161

7.2.2 定时器模块的定时计数功能162

7.2.3 定时器模块的输入捕捉功能166

7.2.4 定时器模块的输出比较功能171

7.2.5 定时器模块的脉冲累加功能174

7.3 PWM与D/A转换177

7.3.1 PWM基本概念177

7.3.2 PWM的编程寄存器179

7.3.3 PWM的编程实例182

7.3.4 PWM的进一步讨论189

7.3.5 用PWM实现D/A转换190

第8章 队列式串行外设接口191

8.1 SPI的基本工作原理191

8.1.1 SPI基本概念191

8.1.2 SPI的数据传输192

8.1.3 SPI模块的时序193

8.1.4 模拟SPI194

8.2 MCF52233队列串行外设接口（QSPI）模块编程结构195

8.2.1 QSPI概述195

8.2.2 QSPI工作原理196

8.2.3 QSPI功能描述197

8.2.4 QSPI模块寄存器198

8.2.5 发送延时202

8.3 MCF52233的串行外设接口QSPI模块编程实例203

第9章 I2C模块及应用实例209

9.1 I2C模块209

9.1.1 I2C总线特点209

9.1.2 I2C总线标准的发展历史210

9.1.3 I2C总线的相关术语210

9.2 I2C总线工作原理211

9.2.1 总线上数据的有效性211

9.2.2 总线上的信号211

9.2.3 总线上数据传输格式213

9.2.4 I2C总线寻址约定213

9.2.5 主机向从机读／写1个字节数据的过程213

9.3 I2C模块的编程基础214

9.3.1 MCF52233的I2C模块214

9.3.2 MCF52233的I2C模块寄存器介绍215

9.3.3 MCF52233的I2C模块编程218

9.4 MCF52233的I2C模块的进一步讨论224

9.4.1 仲裁程序224

9.4.2 实现数据传输同步交换225

第10章 Flash在线编程226

10.1 Flash存储器概述226

10.2 ColdFire Flash存储器编程方法227

10.2.1 ColdFire Flash模块寄存器228

10.2.2 ColdFire Flash存储器擦除／写入的步骤231

10.3 ColdFire Flash擦除／写入函数的测试工程236

10.4 ColdFire Flash存储器的保护特性和安全性237

10.4.1 ColdFire Flash存储器的保护特性237

10.4.2 ColdFire Flash存储器的安全性237

第11章 MCF52235 FlexCAN模块编程方法241

11.1 CAN总线通用知识241

11.1.1 CAN总线协议的历史概况241

11.1.2 CAN硬件系统的典型电路241

11.1.3 CAN总线的有关基本概念244

11.1.4 帧结构247

11.1.5 位时间250

11.2 MCF52235 FlexCAN模块概述与编程结构251

11.2.1 FlexCAN特性251

11.2.2 操作模式252

11.2.3 FlexCAN模块的内存映像以及寄存器定义254

11.2.4 FlexCAN报文缓冲区（Message Buffer，MB）259

11.3 MCF52235 FlexCAN模块报文发送与接收函数设计263

11.3.1 数据帧发送／接收263

11.3.2 远程帧发送／接收267

11.3.3 仲裁处理、匹配处理及报文缓冲区管理271

11.4 MCF52235 FlexCAN模块编程实例272

11.4.1 初始化函数设计272

11.4.2 MCF52235 FlexCAN模块测试工程说明274

11.5 进一步讨论276

第12章 基于MCF52233的嵌入式以太网280

12.1 嵌入式以太网相关基础知识280

12.1.1 以太网的由来与协议模型280

12.1.2 以太网中主要物理设备283

12.1.3 相关名词解释284

12.2 MCF52233以太网模块外部连接及编程基础288

12.2.1 以太网模块引脚及硬件连接288

12.2.2 以太网物理层收／发器EPHY的编程基础290

12.2.3 第一个测试实例：网络连接294

12.2.4 快速以太网控制器FEC的编程基础299

12.3 链路层编程307

12.3.1 FEC初始化函数FEC_Init307

12.3.2 以太帧发送311

12.3.3 以太帧接收313

12.3.4 第二个测试实例：以太帧的发送和接收315

12.3.5 第三个测试实例：链路层ARP协议编程317

12.4 网络层的IP协议与ICMP协议编程320

12.4.1 IP协议简介320

12.4.2 第四个测试实例：使用ICMP协议响应Ping请求322

12.5 传输层的UDP与TCP协议编程324

12.5.1 UDP协议概述324

12.5.2 第五个测试实例：UDP报文的发送和接收324

12.5.3 TCP协议概述326

12.5.4 第六个测试实例：TCP报文的发送和接收326

12.6 应用层的HTTP协议编程329

12.6.1 HTTP协议概述330

12.6.2 第七个测试实例：HTTP协议静态页面的实现332

第13章 其他模块333

13.1 时钟模块333

13.2 芯片配置模块334

13.2.1 芯片配置模块简介335

13.2.2 芯片配置模块寄存器定义335

13.3 系统控制模块336

13.3.1 系统控制模块功能概述336

13.3.2 系统控制模块的可编程寄存器337

13.3.3 对系统初始化过程的理解339

13.4 实时时钟模块341

13.5 电源管理模块343

13.5.1 低功耗模式343

13.5.2 低功耗模式下的外设行为344

13.5.3 电源管理模块寄存器定义344

13.6 复位控制模块345

第14章 基于MCF52223的USB 2.0编程347

14.1 USB基本概念及硬件特性347

14.1.1 USB概述347

14.1.2 USB相关基本概念349

14.1.3 USB的物理特性354

14.2 USB的通信协议356

14.2.1 USB基本通信单元：包356

14.2.2 USB通信中的事务处理358

14.2.3 从设备的枚举看USB数据传输360

14.3 MCF52223硬件最小系统及USB模块功能简介364

14.3.1 MCF52223硬件最小系统364

14.3.2 MCF52223的USB模块功能简介365

14.3.4 MCF52223的USB模块主要寄存器介绍366

14.4 MCF52223作为USB从机的开发方法370

14.4.1 PC端USB设备驱动程序的选择及基本原理370

14.4.2 PC作为USB主机的程序设计374

14.4.3 MCF52223作为USB从机的程序设计377

14.5 MCF52223作为USB主机的开发方法381

14.5.1 MCF52223作为USB主机的基本功能381

14.5.2 USB主机与CDC类USB设备通信383

14.5.3 USB主机与MassStorage类USB设备通信384

14.6 采用OTG技术的USB系统开发方法384

第15章 μC/OS-Ⅱ在ColdFire上的移植与应用388

15.1 实时操作系统概述388

15.1.1 实时操作系统基本含义和要求388

15.1.2 任务和多任务388

15.1.3 RTOS的常用术语389

15.1.4 RTOS的现状390

15.2 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ392

15.2.1 μC/OS-Ⅱ简介392

15.2.2 μC/OS-Ⅱ与几种RTOS的比较393

15.2.3 μC/OS-Ⅱ中的任务393

15.2.4 μC/OS-Ⅱ用户应用程序的一般结构394

15.3 μC/OS-Ⅱ的任务划分395

15.3.1 任务划分的目标396

15.3.2 任务划分的方法396

15.4 μC/OS-Ⅱ在MCF52233上的应用实例398

15.4.1 基于μC/OS-Ⅱ的应用实例398

15.4.2 与无RTOS实例的比较400

15.5 μC/OS-Ⅱ在MCF52233上的移植401

15.5.1 定义内核的大小和功能401

15.5.2 与硬件相关的代码403

第16章 基于硬件构件的嵌入式系统开发方法407

16.1 嵌入式系统开发所遇到的若干问题407

16.2 嵌入式硬件构件的基本思想与应用方法408

16.3 基于硬件构件的嵌入式系统硬件电路设计原则408

16.3.1 设计时需要考虑的基本问题408

16.3.2 硬件构件化电路原理图绘制规则409

16.3.3 PCB设计基本原则411

16.4 基于硬件构件的嵌入式底层软件构件的编程方法413

16.4.1 嵌入式硬件构件和软件构件的层次模型413

16.4.2 底层构件的实现方法与编程思想414

16.4.3 硬件构件及底层软件构件的重用与移植方法416

16.5 硬件构件化嵌入式开发技术的应用实例417

16.5.1 系统功能417

16.5.2 硬件设计418

16.5.2 软件设计422

附录A425

附录B427

附录C430

参考文献434