龙芯嵌入式系统原理与应用开发

图书标准信息

• 作者 孙冬梅
• 出版社 人民邮电出版社
• 出版时间 2023-03
• 版次 1
• ISBN 9787115611888
• 定价 89.90元
• 装帧 平装
• 开本 其他
• 纸张 胶版纸
• 页数 335页
• 字数 499千字

【内容简介】

本书介绍龙芯1B（LS1B）芯片的原理与应用开发，以培养读者的动手能力和增强读者的工程素养为目标，按照项目驱动的思路展开知识的讲解和实践操作。本书基于LS1B开发套件，讲解LS1B的结构及原理，还介绍进行嵌入式系统开发需掌握的GPIO、UART等外设的基本原理与常用库函数，以及国产物联网操作系统RT-Thread的原理及应用开发。最后通过一个综合设计——基于物联网的智慧路灯，让读者熟悉嵌入式系统设计流程。

【作者简介】

孙冬梅

博士后，南京工业大学副教授。现任江苏省仪器仪表学会理事、江苏省射频识别技术标准化技术委员会委员。微课程“龙芯嵌入式系统设计及应用”获 2020 年江苏省高校微课教学比赛三等奖。编著的图书《嵌入式 Linux 系统设计及应用——基于国产龙芯 SoC》入选 2020 年江苏省高等学校重点教材。

【目录】

第01章 概述

1.1 嵌入式系统简介 002 

1.2 LS1B 简介 003 

1.3 LS1B 开发套件 003 

第02章 LS1B 开发套件硬件平台 

2.1 外部接口 007 

2.2 内部结构 007 

2.3 最小系统（核心板）设计结构 010 

2.3.1  电源电路 010 

2.3.2  时钟电路 011 

2.3.3  复位电路 011 

2.3.4  存储器电路 013 

2.4 下载调试接口 014 

2.4.1  串口控制台调试程序 014 

2.4.2  下载程序到 Flash 016 

第03章 软件开发基础和集成开发环境 LoongIDE 

3.1 嵌入式系统的程序设计 020 

3.2 龙芯嵌入式开发工具 020 

3.3 嵌入式系统的结构 021 

3.4 嵌入式 C 语言开发基础 022 

3.4.1  数据类型和运算符 022 

3.4.2  4 种基本程序结构 024 

3.4.3  指针与数组 026 

3.4.4  代码规范 027 

3.5 LoongIDE 简介 031 

3.6 LoongIDE 的下载和安装 032 

3.7 LoongIDE 的库函数 032 

3.8 第 一个嵌入式系统项目 033 

3.8.1 新建项目向导 033 

3.8.2 项目调试运行 036 

3.8.3 下载到 Flash 存储器中运行 038 

第04章 通用输入输出与外部中断 

4.1 GPIO 端口组成及功能 043 

4.2 GPIO 的硬件结构 044 

4.2.1  GPIO 输入 044 

4.2.2  GPIO 输出 044 

4.2.3  GPIO 寄存器 045 

4.3 GPIO 的常用库函数 051 

4.4 库函数与寄存器的关系 053 

4.5 GPIO 应用—流水灯设计实例 054 

4.6 中断的原理 057 

4.7 GPIO 中断寄存器 058 

4.8 GPIO 中断库函数 059 

4.9 GPIO 应用中断—按键点灯设计实例 061

第05章 通用同步 / 异步通信

5.1  串行通信简介  066 

5.1.1 串行通信与并行通信  066 

5.1.2  串行通信方式  066 

5.1.3  串行异步通信和串行同步通信  066 

5.1.4  串行异步通信的数据传输形式  067 

5.1.5  串行异步通信的参数配置  067 

5.1.6  串行通信协议的电气特性和电路连接方式  068 

5.2  UART 结构及工作方式  071 

5.2.1  UART 结构 071 

5.2.2  串行异步通信的工作方式  072 

5.2.3  UART 相关寄存器  072 

5.3  UART 的常用库函数  073 

5.4  UART 应用—串口发送/接收设计实例  075 

第06章 定时器 

6.1  常用定时器结构及工作方式  079 

6.2  PWM 输出和 PWM 定时器  079 

6.2.1  PWM 结构及工作方式  080 

6.2.2  LS1B 中 PWM 的常用库函数  081 

6.2.3  PWM 输出应用设计实例  082 

6.2.4  PWM 定时器应用设计实例  084 

6.3  RTC 定时器  085 

6.3.1  RTC 结构及工作方式  085 

6.3.2  LS1B 中 RTC 的常用库函数  086 

6.3.3  RTC 定时器应用设计实例  091 

6.3.4  RTC 时钟功能应用设计实例  092 

6.4  WDT  093 

6.4.1  WDT 结构及工作方式  093 

6.4.2  LS1B 中 WDT 的常用库函数  093 

6.4.3  WDT 应用设计实例  095 

第07章I2C 总线 

7.1  I2C 总线通信简介  100 

7.1.1  I2C 总线介绍  100 

7.1.2  硬件结构  101 

7.1.3  软件协议工作时序  101 

7.1.4  I2C 总线的读/写操作  102 

7.2  I2 C 总线的结构和功能  104 

7.3  I2C 总线的常用库函数  104 

7.4  I2C 总线上挂载的模块  108 

7.5  I2C 模块 AT24C02 应用设计实例 108

7.6  I2C 模块 DS3231 应用设计实例  113 

7.7  I2C 模块 OLED 应用设计实例  118 

第08章串行外设接口（SPI） 

8.1  SPI 总线概述  123 

8.1.1  SPI 定义  123 

8.1.2  SPI 多从机配置  124 

8.1.3  SPI 工作时序模式  124 

8.1.4  常见串行通信协议对比  125 

8.2  SPI 模块的结构和功能  126 

8.3  SPI 模块的常用库函数  127 

8.4  SPI 模块应用设计实例  130 

实例 1：SPI 串口数据的发送  130 

实例 2：SPI 串口数据实现 W25Q32读/写 132 

第09章 CAN 总线 

9.1  CAN 总线简介  136 

9.1.1  硬件协议及编码方式  136 

9.1.2  CAN 总线协议  136 

9.2  CAN 总线模块结构和功能  139 

9.3  CAN 总线模块常用库函数  141 

9.4  CAN 总线模块应用设计实例  144 

实例：CAN0 和 CAN1 数据的收发  144 

第 10章 RT-Thread 内核及其实现 

10.1  嵌入式实时操作系统  151 

10.1.1  实时操作系统  151 

10.1.2  主流嵌入式实时操作系统  152 

10.1.3  小而美的物联网操作系统 RT-Thread  152 

10.2  RT-Thread 在 LS1B 上的实现  154 

10.3  RT-Thread 内核及在FinSH Shell中运行调试  155 

10.3.1  LS1B 目录结构及内核启动过程  155 

10.3.2  在 FinSH Shell 中运行和调试程序  158 

10.4  RT-Thread 的内核基础  166 

第 11章 RT-Thread 的线程管理 

11.1  进程与线程  170 

11.2  线程及其功能特点  170 

11.3  线程工作机制  170 

11.4  线程管理  173 

11.4.1  线程调度器接口  173 

11.4.2  线程管理接口  175 

11.4.3  线程的相关问题  180 

11.5  线程示例  180 

11.5.1  动态线程和静态线程  180

11.5.2  入口函数的重用  183 

11.5.3  线程的时间片轮询调度  185 

11.5.4  线程让出  189 

11.5.5  线程抢占  191 

11.5.6  线程恢复  193 

11.5.7  线程挂起  195 

11.5.8  线程睡眠  197 

11.5.9  线程控制  197 

11.5.10  线程的综合运用  198 

11.6  空闲线程及钩子  200 

11.6.1  输出线程间的的切换信息  201 

11.6.2  计算 CPU 的使用率  203 

第 12章 RT-Thread 的系统节拍与定时器管理 

12.1  时钟管理和时钟节拍  209 

12.2  时钟节拍的实现方式  209 

12.3  定时器基础  210 

12.4  动态定时器  212 

12.5  静态定时器  213 

12.6  定时器控制接口  214 

12.7  如何合理使用定时器  216 

第 13章 RT-Thread 线程间同步与通信 

13.1  中断与临界区的保护     218 

13.1.1  线程抢占导致临界区问题  218 

13.1.2  如何进入临界区  221 

13.1.3  临界区的中断服务程序  221 

13.2  线程同步  222 

13.2.1  使用开关中断  222 

13.2.2  使用调度器锁  225 

13.3  信号量  225 

13.3.1  静态信号量与动态信号量  225 

13.3.2  使用信号量的线程优先级反转  232 

13.3.3  使用信号量的生产者和消费者例程  235 

13.3.4  使用信号量解决哲学家就餐问题  239 

13.4  互斥量  243 

13.4.1  互斥量使用的基本例程  244 

13.4.2  互斥量优先级反转例程  247 

13.4.3  互斥量优先级继承例程  251 

13.5  事件  254 

13.6  邮箱基本使用  258 

13.7  消息队列  262 

13.8  邮箱与消息队列的区别  267 

13.9  信号的概念及使用  268 

13.9.1  信号的概念  268 

13.9.2  信号的应用例程  268

第 14章 RT-Thread 内存管理  

14.1  内存管理基础知识   273 

14.2  RT-Thread 内存管理基础  274 

14.3  动态内存分配和使用  274 

14.4  内存池  276 

14.5  内存池静态内存分配  277 

14.6  动态内存管理  282 

14.7  内存环形缓冲区  285 

第 15章 基于 RT-Thread 的LS1B的文件系统 

15.1  文件系统、文件与文件夹  291 

15.2  文件和目录的接口  292 

15.3  文件系统编程示例  293 

第 16章 基于 RT-Thread 的LS1B网络系统 

16.1  网络编程基础  300 

16.1.1  TCP/IP  300 

16.1.2  IP地址、端口与域名  300 

16.1.3  网络编程协议  301 

16.2  TCP/IP 服务器端数据收发编程示例  302 

16.3  TCP/IP 客户端数据收发编程示例  312 

第 17章 基于 RT-Thread 的LS1B设备操作 

17.1  I/O 设备管理框架  317 

17.2  RT-Thread 的设备接口  318 

17.2.1  设备驱动必须实现的接口  318 

17.2.2  设备驱动实现的步骤  319 

17.2.3  编写驱动并自动注册  319 

17.2.4  编写应用程序测试驱动  322 

第 18章 嵌入式系统的综合设计 

18.1  嵌入式系统设计流程  326 

18.2  案例：基于物联网的智慧路灯  327 

18.2.1  项目背景和需求  327 

18.2.2  系统总体设计  327 

18.2.3  硬件设计  328 

18.2.4  软件设计  330 

18.2.5  智慧路灯的系统调试  334