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内容简介
本书根据微处理器的最新发展，选择Arm内核作为教学蓝本，阐述微型计算机系统的基本原理，介绍微型计算机的基本结构、信息表示、硬件系统、指令系统、汇编语言框架和汇编程序设计方法，讲解微型计算机的存储器、串行通信接口、中断系统、定时器、模数与数模转换等。
章节目录
- A-fy
- 53299-bq
- C-bwh
- D-x1
- E-x2
- F-qy
- G-ml
- H-swgp
- 电子资源文件夹结构
- 01
- 1.1 微型计算机概述
- 1.1.1 初识微型计算机
- 1．世界上第一台通用电子数字计算机
- 2．计算机的种类
- 1.1.2 微型计算机发展简史
- 1．微型计算机的开端
- 2．微型计算机的初步发展
- 3．微型计算机的无处不在
- 1.1.3 微型计算机的冯 诺依曼结构框图
- 1．CPU
- 2．存储器
- 3．输入设备与输出设备
- 1.1.4 微型计算机中的三总线
- 1．地址总线
- 2．数据总线
- 3．控制总线
- 1.1.5 计算机执行指令的简明过程
- 1.2 微机原理的实践选型
- 1.2.1 微机原理实践选型的困惑
- 1.2.2 微机原理实践选型的基本原则
- 1.2.3 AHL-MCP微机原理实践平台概述
- 1．选择Arm Cortex-M微处理器作为微机原理教学蓝本的缘由
- 2．AHL-MCP微机原理实践平台简介
- 1.3 数制及数制之间的转换方法
- 1.3.1 数制
- 1．数制的概念
- 2．基数计数法
- 3．计算机中常用的数制
- 1.3.2 数制之间的转换方法
- 1．其他进制数与十进制数之间的转换
- 2．二进制数与十六进制数之间的转换
- 3．利用工具查看进制数转换结果
- 1.4 计算机中信息的基本表示方式
- 1.4.1 计算机中信息表示的相关基本概念
- 1．位、字节、机器字长
- 2．机器数与真值
- 1.4.2 整数在计算机中的补码表示方法
- 1．原码、反码与补码的基本含义与求法
- 2．对补码设计原理的简明理解
- 3．求补码的简单方法及由补码求真值的简单方法
- 4．有符号整数与无符号整数的取值范围
- 1.4.3 实数在计算机中的浮点数表示方法
- 1.5 文字在计算机中的存储方式—字符编码
- 1.5.1 英文编码——ASCII
- 1．ASCII的发布者及发布时间
- 2．ASCII的内容概要
- 1.5.2 中文编码——GB2312及GBK
- 1．GB2312及GBK的发布者与发布时间
- 2．GB2312及GBK的内容概要
- 3．编码的查看
- 1.6 习题
- 02
- 2.1 微型计算机的硬件共性结构及基本性能指标
- 2.1.1 微型计算机的硬件共性结构
- 1．关于CPU的补充说明
- 2．关于存储器的补充说明
- 2.1.2 微型计算机的基本性能指标
- 1．字长
- 2．主频
- 3．存储容量
- 4．外设扩展能力
- 5．软件配置情况
- 2.2 Arm Cortex-M微处理器概述
- 2.2.1 Arm Cortex系列微处理器系列概述
- 1．Arm Cortex-A50系列处理器
- 2．Arm Cortex-A系列处理器
- 3．Arm Cortex-R系列处理器
- 4．Arm Cortex-M系列处理器
- 2.2.2 Arm Cortex-M4微处理器
- 1．M4F内核
- 2．嵌套向量中断控制器
- 3．存储器保护单元
- 4．调试解决方案
- 5．总线接口
- 6．浮点运算单元
- 2.3 CPU内部寄存器与存储器映像
- 2.3.1 寄存器基础知识及相关基本概念
- 1．数据缓冲类寄存器
- 2．栈指针类寄存器
- 3．程序指针类寄存器
- 4．程序运行状态类寄存器
- 5．其他功能寄存器
- 2.3.2 Arm Cortex-M4内部寄存器
- 1．通用寄存器R0~R12
- 2．栈指针
- 3．连接寄存器
- 4．程序计数寄存器
- 5．程序状态字寄存器（xPSR）
- 6．特殊功能寄存器
- 7．浮点控制寄存器
- 2.3.3 Arm Cortex-M4存储器映像
- 2.4 Arm Cortex-M4内核的微型计算机芯片实例
- 2.4.1 STM32L4系列MCU简介
- 2.4.2 STM32L4存储映像与中断源
- 1．STM32L4存储映像
- 2．STM32L4中断源
- 2.4.3 STM32L4的引脚功能
- 1．硬件最小系统引脚
- 2．对外提供服务的引脚
- 2.4.4 STM32L4硬件最小系统原理图
- 1．电源及其滤波电路
- 2．复位电路及复位功能
- 3．晶振电路
- 4．SWD接口电路
- 2.5 由STM32L431构建的通用嵌入式计算机
- 2.6 习题
- 03
- 3.1 指令保留字与寻址方式
- 3.1.1 指令保留字简表
- 3.1.2 寻址方式
- 指令是对数据的操作，通常把指令中所要操作的数据称为操作数。操作数可能来自寄存器、指令代码或存储单元。而确定指令中所需操作数来源的各种方法称为寻址方式（Addressing Mode）。不同计算机所支持的寻址方式不同，Arm Cortex-M支持立即数寻址方式（Immediate Addressing Mode）、寄存器直接寻址方式（Register Direct Addressing Mode）、直接地址寻址方式（Direct Address Addressing Mode）、寄存器加偏移间接寻址...
- 1．立即数寻址方式
- 2．寄存器直接寻址方式
- 3．直接地址寻址方式
- 4．寄存器加偏移间接寻址方式
- 3.2 基本指令系统
- 3.2.1 数据传送类指令
- 1．取数指令
- 2．存数指令
- 3．寄存器间数据传送指令
- 4．栈操作指令
- 5．生成与指针PC相关的地址指令
- 3.2.2 数据操作类指令
- 1．算术运算类指令
- 2．逻辑运算类指令
- 3．移位类指令
- 4．位测试指令
- 5．数据序转指令
- 6．扩展类指令
- 3.2.3 跳转控制类指令
- 3.2.4 其他基本指令
- 3.3 指令集与机器码对应表
- 3.4 GUN汇编器的基本语法
- 3.4.1 汇编语言概述
- 3.4.2 GUN汇编书写格式
- 1．标号（Label）
- 2．操作码（Opcodes）
- 3．操作数（Operands）
- 4．注释（Comments）
- 3.4.3 GUN汇编常用伪指令
- 1．系统预定义的段
- 2．常量的定义
- 3．数据定义
- 4．条件伪指令
- 5．文件包含伪指令
- 6．其他常用伪指令
- 3.5 习题
- 04
- 4.1 初识程序运行
- 1．工程框架实现的方法
- 2．main函数完整代码注释
- 3．有关main函数中相关指令的说明
- 4．有关头文件的说明
- 4.2 汇编工程框架及执行工程分析
- 4.2.1 汇编工程框架的基本内容
- 1．工程名与新建工程
- 2．工程文件夹内的基本内容
- 3．CPU（内核）相关文件简介
- 4．MCU（芯片）相关文件简介
- 5．应用程序源代码文件
- 6．编译链接产生的其他相关文件简介
- 4.2.2 链接脚本文件的作用
- 4.2.3 机器码解析
- 1．记录格式
- 2．实例分析
- 4.2.4 执行过程分析
- 4.3 认识工程框架中的GPIO构件
- 4.3.1 通常I/O接口基本概念及连接方法
- 1．I/O接口的概念
- 2．通用I/O（GPIO）
- 3．输出引脚的基本接法
- 4．上拉下拉电阻与输入引脚的基本接法
- 4.3.2 GPIO构件知识要素分析
- 4.3.3 GPIO构件的使用方法
- 1．为小灯取名
- 2．为小灯的亮暗取名
- 3．初始化小灯
- 4．点亮小灯
- 4.4 实验一：理解汇编程序框架及运行
- 1．实验目的
- 2．实验准备
- 3．参考样例
- 4．实验过程或要求
- 5．实验报告要求
- 6．实践性问答题
- 4.5 习题
- 05
- 5.1 构件及其设计方法
- 5.1.1 软件构件基本概念
- 5.1.2 构件设计基本原则
- 1．构件设计的基本思想
- 2．构件设计的基本原则
- 5.1.3 三类构件
- 1．基础构件
- 2．应用构件
- 3．软件构件
- 5.1.4 基于构件的软件设计步骤
- 1．构件测试
- 2．应用程序设计
- 5.2 程序流程控制
- 5.2.1 顺序结构
- 5.2.2 分支结构
- 5.2.3 循环结构
- 5.3 汇编程序设计实例
- 5.3.1 数制转换程序设计
- 5.3.2 冒泡排序程序设计
- 5.4 实验二：基于构件方法的汇编程序设计
- 1．实验目的
- 2．实验准备
- 3．参考样例
- 4．实验过程或要求
- 5．实验报告要求
- 6．实践性问答题
- 5.5 习题
- 06
- 6.1 存储器的功能与分类
- 6.1.1 按存储介质分类
- 6.1.2 按功能分类
- 6.1.3 按存取方式分类
- 6.2 随机存储器与只读存储器
- 6.2.1 RAM
- 1．SRAM
- 2．DRAM
- 6.2.2 ROM
- 1．掩模ROM
- 2．PROM
- 3．EPROM
- 4．EEPROM
- 6.3 SD卡与高速缓存
- 6.3.1 SD卡
- 6.3.2 高速缓存
- 1．高速缓存的地位和作用
- 2．高速缓存的结构及工作原理
- 6.4 Flash存储器
- 6.4.1 Flash在线编程的通用基础知识
- 6.4.2 Flash驱动构件知识要素分析
- 6.4.3 Flash驱动构件的使用方法
- 6.5 存储器实验设计举例
- 6.6 实验三：存储器实验
- 1．实验目的
- 2．实验准备
- 3．参考样例
- 4．实验过程或要求
- 5．实验报告要求
- 6．实践性问答题
- 6.7 习题
- 07
- 7.1 串行通信的基础知识
- 7.1.1 串行通信的基本概念
- 1．异步串行通信的格式
- 2．串行通信的波特率
- 3．串行通信传输方式术语
- 7.1.2 串行通信编程模型
- 7.1.3 RS232、RS485总线标准
- 7.1.4 T TL电平到RS232电平转换电路
- 7.2 UART驱动构件及使用方法
- 7.2.1 UART驱动构件要素分析
- 7.2.2 UART驱动构件使用方法
- 1．包含构件头文件
- 2．对构件进行初始化
- 3．编写使能中断程序
- 4．开放使能中断
- 5．调用具体方法
- 7.3 串行通信的编程举例
- 7.3.1 例1：发送和接收一个字节的数据
- 1．定义波特率
- 2．实现UARTA中断处理程序
- 3．主函数文件main.s的工作
- 4．下载程序机器码到目标板，观察运行情况
- 7.3.2 例2：发送和接收一帧数据
- 1．编写获取有效数据长度程序
- 2．编写封装成帧处理程序
- 3．主函数文件main.s中的工作
- 4．下载程序机器码到目标板，观察运行情况
- 7.4 实验四：基于串行通信构件的汇编程序设计
- 1．实验目的
- 2．实验准备
- 3．参考样例
- 4．实验过程或要求
- 5．实验报告要求
- 6．实践性问答题
- 7.5 习题
- 08
- 8.1 中断系统
- 8.1.1 中断的基本概念
- 1．中断与异常的基本含义
- 2．中断源、中断向量表、中断向量号与中断号
- 3．中断处理程序
- 4．中断优先级、可屏蔽中断和不可屏蔽中断
- 8.1.2 中断处理的基本过程
- 1．中断请求
- 2．中断检测（采样）
- 3．中断响应与中断处理
- 8.1.3 Arm Cortex-M4F非内核模块中断
- 1．M4F中断结构及中断过程
- 2．NVIC内部寄存器简介
- 8.2 定时器
- 8.2.1 定时器的基本含义
- 8.2.2 Arm Cortex-M4F内核定时器
- 1．SysTick模块的编程结构
- 2．SysTick的驱动构件设计
- 8.3 基于定时器的中断编程举例
- 1．全局变量的声明
- 2．主函数的编写
- 3．中断处理函数的编写
- 8.4 实验五：理解中断与定时器
- 1．实验目的
- 2．实验准备
- 3．参考样例
- 4．实验过程或要求
- 5．实验报告要求
- 6．实践性问答题
- 8.5 习题
- 09
- 9.1 模数转换器的基础知识
- 9.1.1 与AD转换编程直接相关的基本概念
- 1．转换精度
- 2．单端输入与差分输入
- 3．软件滤波
- 4．物理量回归
- 9.1.2 与AD转换编程关联度较弱的基本概念
- 1．量化误差
- 2．转换速度
- 3．AD参考电压
- 9.1.3 最简单的AD转换采样电路举例
- 9.2 ADC驱动构件及使用方法
- 9.2.1 ADC驱动构件要素分析
- 1．初始化函数adc_init
- 2．读取AD值函数adc_read
- 3．ADC驱动构件头文件
- 9.2.2 ADC驱动构件使用方法
- 9.2.3 ADC驱动构件使用举例
- 9.3 数模转换
- 9.3.1 DAC的通用基本结构
- 9.3.2 DAC的主要技术指标
- 1．分辨率
- 2．转换精度
- 3．转换速度
- 9.4 DAC驱动构件及使用方法要素分析
- 9.4.1 DAC驱动构件要素分析
- 9.4.2 DAC驱动构件使用方法
- 9.4.3 DAC驱动构件使用举例
- 9.5 实验六：AD转换模块实验
- 1．实验目的
- 2．实验准备
- 3．参考样例
- 4．实验过程或要求
- 5．实验报告要求
- 6．实践性问答题
- 9.6 习题
- 10
- 10.1 DMA的基本概念
- 10.1.1 DMA的含义
- 10.1.2 DMA控制器
- 10.2 DMA的一般操作流程
- 10.3 DMA构件头文件及使用方法
- 10.4 DMA驱动构件要素分析
- 10.5 DMA驱动构件的使用方法
- 10.6 实验七：通过DMA实现内存间数据的搬运
- 1．实验目的
- 2．实验准备
- 3．参考样例
- 4．实验过程或要求
- 5．实验报告要求
- 6．实践性问答题
- 10.7 习题
- 11
- 11.1 开关量输出类实践
- 11.1.1 彩灯
- 1．原理概述
- 2．电路原理
- 3．编程实践
- 4．运行结果
- 11.1.2 蜂鸣器
- 1．原理概述
- 2．电路原理
- 3．编程实践
- 4．运行结果
- 11.1.3 电动机
- 1．原理概述
- 2．电路原理
- 3．编程实践
- 4．运行结果
- 11.1.4 数码管（LED）
- 1．原理概述
- 2．电路原理
- 3．编程实践
- 4．运行结果
- 11.2 开关量输入类实践
- 11.2.1 红外寻迹传感器
- 1．原理概述
- 2．电路原理
- 3．编程实践
- 4．运行结果
- 11.2.2 人体红外传感器
- 1．原理概述
- 2．电路原理
- 3．编程实践
- 4．运行结果
- 11.2.3 按钮
- 1．原理概述
- 2．电路原理
- 3．编程实践
- 4．运行结果
- 11.3 声音与加速度传感器实践
- 11.3.1 声音传感器
- 1．原理概述
- 2．电路原理
- 3．编程实践
- 4．运行结果
- 11.3.2 加速度传感器
- 1．原理概述
- 2．电路原理
- 3．编程实践
- 4．运行结果
- 11.4 习题
- 12++
- 13
- 13.1 CPU的结构与速度
- 13.1.1 通用计算机
- 1．Intel酷睿10代
- 2．AMD Ryzen 3000系列
- 3．飞腾FT-2000/4
- 13.1.2 嵌入式计算机
- 1．Cortex-A77
- 2．AMD Ryzen R1000
- 13.2 存储器的容量与速度
- 13.2.1 磁存储器
- 13.2.2 阻变存储器
- 13.2.3 相变存储器
- 13.3 指令系统的发展方向
- 13.4 编译技术的发展
- 13.4.1 并行编译技术
- 13.4.2 交叉编译技术
- 13.4.3 动态编译技术
- 13.5 微型计算机其他新技术
- 13.5.1 纳米计算机
- 13.5.2 激光计算机
- 13.5.3 量子计算机
- 13.6 习题
- FLA
- A.1 概述
- A.2 电子资源内容列表
- A.3 硬件清单
- 1．基础型硬件
- 2．增强型硬件
- A.4 实验列表
- A.5 硬件快速测试方法
- FLB
- B.1 安装AHL-GEC-IDE集成开发环境
- 1．运行安装文件AHL-GEC-IDE_Install.exe
- 2．串口驱动安装
- 3．VS2019安装
- B.2 编译下载运行第一个程序
- 1．打开工程
- 2．编译工程
- 3．下载并运行
- B.3 外接软件功能的使用方法
- 1．外接软件的界面介绍
- 2．外接软件的添加过程
- 3．外接软件的使用
- B.4 常见错误及解决方法
- 1．编译错误
- 2．一般下载错误
- 3．串口驱动问题的处理方法
- 4．串口驱动程序其他问题
- 5．特殊下载错误
- B.5 卸载AHL-GEC-IDE集成开发环境
- 1．卸载方式一
- 2．卸载方式二
- B.6 技术咨询
- FLC
- C.1 UART模块编程结构
- C.2 UART驱动构件汇编语言源码
- 1．UART驱动构件汇编的头文件uart.inc代码
- 2．UART驱动构件汇编源文件uart.s代码
- C.3 UART驱动构件C语言源码
- 1．UART驱动构件C语言的头文件uart.h代码
- 2．UART驱动构件C语言的源文件uart.c代码
- ck
- 参考文献
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微型计算机原理及应用——基于Arm微处理器是2020年由人民邮电出版社出版,作者王宜怀。
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