Książka jest przeznaczona dla konstruktorów chcących stosować w swoich projektach mikroprocesory z rodziny AT91SAM9 firmy Atmel oraz amatorów chcących poznać tajniki programowania współczesnych, zaawansowanych mikroprocesorów.

Przedstawiono w niej zarówno zagadnienia podstawowe (konfiguracja mikroprocesora, obsługa standardowych peryferiów, obsługa kart pamięciowych SD/MMC i SDHC) jak i zaawansowane (jak obsługa MMU, aplikacje DSP audio, obsługa kamer CCD), w obydwu przypadkach na przykładzie czytelnie napisanych i dobrze skomentowanych programów.

Dużo miejsca poświęcono także przybliżeniu praktycznych zagadnień projektowych, dzięki czemu konstruktorzy projektujący płytki drukowane będą mogli unikać dokuczliwych i trudnych do wykrycia błędów podczas trasowania szybkich magistral 16/32-bitowych umożliwiających dołączenie do mikroprocesora pamięci SDRAM.

Rozdziały:

1. Podstawowe informacje o mikroprocesorach AT91SAM9 11
1.1. Krótka charakterystyka wybranych mikroprocesorów serii AT91SAM9 12
1.1.1. Cechy wspólne  12
1.1.2. Rodzina SAM9 w porównaniu z SAM7  13
1.1.3. Przenośność kodu pomiędzy SAM7 i SAM9  15
1.2. Rdzeń ARM926EJ-S 15
1.2.1. Szybkość działania  15
1.2.2. Pamięci cache  16
1.2.3. Architektura Harvard, ale.  16
1.2.4. Jednostka zarządzania pamięcią MMU  18
1.3. Pamięci 18
1.3.1. Pamięci w AT91SAM9260 – co z nimi zrobić?  19
1.3.2. Pamięci zewnętrzne  19
1.3.3. Problem szybkości pamięci zewnętrznej  21
1.3.4. Pamięci TCM  22

2. Jak to podłączyć?  23
2.1. Zasilanie 24
2.2. Taktowanie 26
2.3. Interfejsy USB 27
2.3.1. Podłączenie modułu UDP  28
2.3.2. Podłączenie modułu UHP  28
2.4. Interfejs JTAG 29
2.5. Wyprowadzenia do sterowania pracą mikroprocesora 30
2.5.1. JTAGSEL  30
2.5.2. TST  31
2.5.3. OSCSEL  31
2.5.4. BMS  31
2.5.5. SHDN  32
2.5.6. WKUP  32
2.6. Podłączanie pamięci do zewnętrznej magistrali równoległej 33
2.6.1. Pojedyncza pamięć SDRAM z interfejsem 16-bitowym  33
2.6.2. Projekt płytki drukowanej  34
2.6.3. Dwie pamięci SDRAM i interfejs 32-bitowy  36
2.6.4. Pamięci Flash  38
2.7. Tanie płytki testowe dla mikroprocesorów z rodziny AT91SAM926x 40

3. Zaczynamy  43
3.1. Co się dzieje po zresetowaniu mikroprocesora? 44
3.1.1. Program w zewnętrznej pamięci równoległej  45
3.1.2. Program bootloadera w pamięci ROM  45
3.1.3. Rozpoznawanie programu wykonywalnego  47
3.1.4. Wykonanie skopiowanego programu  48
3.2. Instalacja programu SAM-BA 48
3.2.1. Wyłączenie inicjalizacji pamięci SDRAM  49
3.3. Uruchamianie własnych programów na AT91SAM9260 50
3.3.1. Działanie i uruchamianie bootloadera DataFlash_Programmer  50
3.3.2. Działanie bootloadera SDRAM_Bootloader_cache  55
3.3.3. Konfiguracja bootloadera SDRAM_Bootloader_cache  56
3.3.4. Programowanie pamięci SDRAM za pomocą terminalu  57

4. Pierwsze programy  59
4.1. Dostępne obszary pamięci i ich właściwości 60
4.1.1. Wewnętrzne pamięci mikrokontrolera  60
4.1.2. Pamięć SDRAM  62
4.1.3. Moduły peryferyjne  62
4.1.4. TT i pozostałe obszary pamięci  62
4.2. Projekt „zerowy” 63
4.2.1. main.c  63
4.2.2. board.h  63
4.2.3. common.h  65
4.2.4. Makefile  66
4.2.5. delay.c  66
4.2.6. syscalls.c  67
4.2.7. Pozostałe pliki  68
4.3. Plik startowy Ccstartup.S 69
4.3.1. Realizowane zadania  69
4.3.2. Obsługa wyjątków  69
4.3.3. Rozpoczęcie programu  70
4.3.4. Obsługa wyjątku IRQ  74
4.3.5. Obsługa wyjątku FIQ  76
4.3.6. Obsługa wyjątków Abort  77
4.4. Plik cstartup_SAM9.c 78
4.4.1. Inicjalizacja sygnałów zegarowych  78
4.4.2. Inicjalizacja kontrolera przerwań AIC  81

5. Jednostka MMU,zarządzanie pamięciąi inne nieprzyjemne rzeczy  83
5.1. Coś nowego, coś innego 84
5.1.1. Przestrzeń adresowa  84
5.1.2. Zabezpieczenia  85
5.1.3. Tabela translacji  86
5.1.4. Pamięci cache  87
5.1.5. Bufor TLB  89
5.1.6. Bufor zapisu  89
5.2. Rozmowa z MMU 90
5.2.1. Rejestry koprocesora i dostęp do nich  90
5.2.2. Tworzymy wstawkę  91
5.2.3. Gotowe funkcje obsługi koprocesora  92
5.2.4. Uaktywnianie samej pamięci ICache  93
5.3. Jak uaktywnić pamięć DCache? 94
5.3.1. Domeny  94
5.3.2. Tworzenie tabeli translacji  95
5.3.3. Włączenie MMU i uaktywnienie pamięci cache  100
5.4. Zabezpieczenie pamięci  101
5.4.1. Uruchomić program dostarczony z zewnątrz  101
5.4.2. Zarys sytuacji  102
5.4.3. Program testowy Supervisor_Simple  103
5.4.4. Programy „użytkownika”  103
5.4.5. Poprawny program  104
5.4.6. Program nieprawidłowy  105
5.4.7. Uruchamianie programu użytkownika  107
5.4.8. Obsługa wyjątku SWI  109
5.4.9. Obsługa wyjątków Abort  112
5.5. Translacja adresów w praktyce 115
5.5.1. Program przykładowy Supervisor_Virtual  115
5.5.2. Analiza kodu programu Supervisor_Virtual  117
5.5.3. Eksperyment z pamięciami cache  117
5.6. Tablice stron 118
5.6.1. Translacja adresów pod lupą  118
5.6.2. Pierwszy program przykładowy  121
5.6.3. Drugi program przykładowy  126
5.6.4. Dalsze pomysły  129
5.7. Wprowadzenie do wielozadaniowego systemu operacyjnego  130
5.7.1. Podejście najprostsze  130
5.7.2. Zastosowanie pamięci wirtualnej  131
5.7.3. Zastosowanie sprzętowego wspomagania w przełączaniu zadań  133

6. Obsługa kart pamięciza pomocą kontrolera MCI 137
6.1. MMC, SD, SDHC. najważniejsze, by się nie pogubić  138
6.2. Interfejs elektryczny  140
6.3. Transmisja danych kontrolnych  141
6.3.1. Wysyłanie komend  142
6.3.2. Rejestr MCI_CMDR  144
6.3.3. Komendy ACMD  145
6.4. Inicjalizacja kontrolera MCI i karty SD/SDHC  146
6.4.1. Inicjalizacja kontrolera MCI w funkcji mciInit  146
6.4.2. Rozpoznawanie i inicjalizacja kart SD/SDHC w funkcji cardInit  149
6.4.3. Odczyt rozmiarów karty przez program nadrzędny  155
6.5. Transfery danych bez użycia kanału DMA  156
6.5.1. Odczyt pojedynczego bloku  156
6.5.2. Zapis pojedynczego bloku do pamięci Flash karty  158
6.6. Transfery danych z wykorzystaniem kanału DMA  159
6.6.1. Odczyt danych z karty  160
6.6.2. Zapis danych na kartę  162
6.7. Funkcje interfejsowe sterownika sd.c  164
6.8. Program przykładowy i integracja z biblioteką FatFS  165
6.8.1. Inicjalizacja biblioteki FatFS i karty SD  166
6.8.2. Wyświetlenie listy plików i katalogów – obsługa długich nazw  166
6.8.3. Odczyt pojemności karty pamięci  171
6.8.4. Zapis i odczyt pliku  171
6.8.5. Test szybkości zapisu i odczytu  172

7. Przetwarzanie dźwięku,czyli jedno z najciekawszych zastosowań modułu SSC 175
7.1. Czym się zajmiemy?  176
7.2. Magistrala szeregowa I2S  176
7.2.1. Hierarchia układów na magistrali I2S  177
7.2.2. Realizacja transmisji danych przez I2S  179
7.3. Współpraca mikroprocesora z kodekiem na przykładzie AT91SAM9260 i UDA1380  180
7.3.1. Połączenie elektryczne kodeka i mikroprocesora  180
7.4. Oprogramowanie kodeka  183
7.4.1. Inicjalizacja kodeka  183
7.4.2. Inicjalizacja kontrolera SSC – funkcja codecSscConfig  183
7.4.3. Przesyłanie danych do i z kodeka  190
7.4.3. Włączenie i wyłączenie sygnału zegarowego  192
7.4.5. Pozostałe funkcje obsługi kodeka  196
7.5. Magnetofon cyfrowy  197
7.5.1. Obsługa magnetofonu  197
7.5.2. Działanie programu  199
7.6. Realizacja prostych algorytmów przetwarzania dźwięku  204
7.6.1. Obsługa programu  204
7.6.2. Działanie programu  205
7.6.3. Realizacja filtru FIR  208
7.6.4. Skąd wziąć współczynniki filtru, czyli przyspieszony kurs Octave  210
7.6.5. Efekt cyfrowego echa  213

8. Interfejs sensora obrazu ISI 215
8.1. Krótkie wprowadzenie, czyli „o co chodzi?”  216
8.2. Sensory obrazu  217
8.2.1. Typowe sygnały modułu kamery  217
8.2.2. Przesyłanie danych graficznych  219
8.3. Moduł ISI  222
8.3.1. Podstawowe funkcje realizowane przez ISI  222
8.3.2. Zapis danych do pamięci RAM  223
8.3.3. Interfejs elektryczny modułu ISI oraz podłączenie kamery do mikroprocesora  225
8.4. Program przykładowy  227
8.4.1. Podłączamy sprzęt  227
8.4.2. Uruchamiamy program  228
8.4.3. Inicjalizacja modułu ISI  229
8.4.3. Komunikacja z sensorami obrazu PO2030 i PO6030  231
8.4.4. Konfiguracja modułu ISI  233
8.4.5. Wyświetlanie obrazu ze ścieżki podglądu  237
8.4.7. Pobieranie obrazu ze ścieżki kodeka  238
8.5. Co dalej?  240

Dodatek A. Przyspieszony kurs asemblera 241
A.1. Jak zacząć?  242
A.2. Kod asemblera we własnym programie  243
A3. Rodzaje instrukcji asemblera  243
A.3.1. Instrukcje skoków  244
A.3.2. Instrukcje służące do przetwarzania danych  246
A.3.3. Operacje mnożenia  249
A.3.4. Rozkazy dostępu do słowa statusowego  250
A.3.5. Rozkazy przesłań (instrukcje Load i Store)  251
A.3.6. Rozkazy przesłań wielu rejestrów i działania na stosie  253
A.4. Wstawki asemblera w języku C  255
A.4.1. Podejście najprostsze  255
A.4.2. Pełna składnia polecenia asm  256
A.5. Przypisanie rejestru do zmiennej  258

Dodatek B. Jak napisać skrypt linkera? 259
B.1. Zadanie do wykonania  260
B.2. Podstawowe zasady tworzenia skryptów linkera  263
B.3. Bardzo prosty skrypt linkera  264
B.4. Rozbudowa skryptu  266
B.5. Definicja regionów pamięci  268
B.6. Usunięcie sekcji bss z pliku wynikowego  270
B.7. Ostateczna postać skryptu linkera: sdram.lds  272
B.8. Wybór sekcji dla zmiennych  276