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内容简介
本书首先介绍了嵌入式系统的基本概念和背景知识，以及常见的嵌入式系统硬件和嵌入式系统开发工具；其次讲解了基于Cortex-M3/M4架构微控制器的内部结构和指令集；然后介绍了STM32微控制器的开发工具链，包括STM32CubeMX、Keil MDK和设备驱动库等；最后以STM32F4系列微控制器为例，阐述了其主要功能模块的工作原理和编程方法，包括这些模块的内部结构、外围硬件电路设计方法、寄存器组织和应用案例等内容。
章节目录
- A-FY
- 57279-bq
- C-qy
- D-ml
- 01
- 1.1 嵌入式系统的概念
- 第1章 嵌入式系统概述
- 1
- 1.2 嵌入式系统的特点
- 1．嵌入式系统常用于特定的任务
- 2．嵌入式系统的运行资源有限
- 3．嵌入式系统往往极其关注成本
- 4．嵌入式系统有功耗限制
- 5．嵌入式系统对实时性有要求
- 6．各种嵌入式系统的运行环境差异较大
- 7．嵌入式系统对可靠性要求高
- 8．嵌入式产品具有较长的生命周期
- 9．嵌入式系统的目标代码通常固化在非易失性存储器芯片中
- 10．嵌入式系统需要专用工具和方法来进行软、硬件设计
- 1.3 嵌入式系统的组成
- 1．嵌入式硬件平台
- 2．硬件抽象层
- 3．嵌入式系统软件
- 1.4 嵌入式系统的应用领域
- 1．工业控制领域
- 2．网络通信设备领域
- 3．消费类电子产品领域
- 4．航空航天领域
- 5．军事国防领域
- 1.5 思考与练习
- 02
- 2.1 嵌入式硬件系统
- 2.1.1 嵌入式处理器
- 1．处理器指令集
- 2．处理器存储结构
- 3．常见嵌入式处理器
- 2.1.2 存储器
- 1．常用的存储器类型
- 2．NOR Flash与NAND Flash
- 3．常用外部存储器
- 2.1.3 外围接口
- 1．USB接口
- 2．以太网接口
- 3．蓝牙接口
- 4．Wi-Fi接口
- 5．LCD接口
- 第2章 嵌入式系统基础知识
- 2
- 2.2 嵌入式软件系统
- 2.2.1 嵌入式操作系统
- 1．VxWorks
- 2．µC/OS
- 3．QNX
- 4．嵌入式Linux
- 2.2.2 嵌入式图形系统
- 1．Qt
- 2．MiniGUI
- 3．µC/GUI
- 2.3 嵌入式系统的开发流程与开发模式
- 2.3.1 嵌入式系统的开发流程
- 2.3.2 嵌入式系统的开发模式
- 1．交叉编译和交叉编译环境
- 2．嵌入式系统调试
- 2.4 思考与练习
- 03
- 3.1 概述
- 第3章 Arm处理器介绍
- 3
- 3.2 Arm体系结构
- 3.2.1 Arm体系结构的版本
- 1．Arm v4
- 2．Arm v5
- 3．Arm v6
- 4．Arm v7
- 5．Arm v8
- 6．Arm v9
- 3.2.2 Arm体系结构的扩展
- 1．Thumb指令集
- 2．Jazelle
- 3．TrustZone
- 4．NEON
- 5．VFP
- 3.3 常见的Arm处理器
- 1．Cortex-A系列
- 2．Cortex-R系列
- 3．Cortex-M系列
- 3.4 思考与练习
- 04
- 4.1 概述
- 第4章 Cortex-M3/M4架构
- 4
- 4.2 Cortex-M3/M4的内部结构
- 1．Cortex-M3/M4 Core
- 2．嵌套向量中断控制器
- 3．系统定时器
- 4．内存保护单元
- 5．内部总线连接
- 6．AHB-Lite总线协议
- 7．Flash地址重载及断点单元
- 8．ROM表
- 9．系统控制空间
- 10．各种调试功能
- 4.3 Cortex-M3/M4的系统地址映射
- 4.4 Cortex-M3/M4的编程模型
- 4.4.1 工作模式和运行级别
- 1．工作模式
- 2．运行级别
- 3．堆栈
- 4.4.2 存储格式
- 4.4.3 寄存器组
- 1．寄存器R0～R12
- 2．寄存器R13
- 3．寄存器R14
- 4．寄存器R15
- 5．特殊功能寄存器
- 4.5 Cortex-M3/M4的异常
- 4.6 指令集和汇编语言
- 4.6.1 Thumb指令集概述
- 4.6.2 汇编语言基础
- 1．汇编指令
- 2．宏指令
- 3．伪指令
- 4.6.3 寻址方式
- 1．立即寻址（前索引）
- 2．寄存器寻址（前索引）
- 3．寄存器寻址（后索引）
- 4．寄存器移位寻址
- 5．相对寻址
- 6．多寄存器寻址
- 7．堆栈寻址
- 4.6.4 统一汇编语言
- 4.7 思考与练习
- 05
- 5.1 概述
- 第5章 STM32系列微控制器
- 5
- 5.2 STM32F407xx微控制器介绍
- 5.3 STM32F407xx的地址映射
- 1．代码区
- 2．片内SRAM区
- 3．片内外设（Peripheral）区
- 4．FSMC区
- 5．Cortex-M4核内外设区
- 5.4 启动方式的配置
- 5.5 STM32系列微控制器的命名规则
- 1．器件系列
- 2．产品类型
- 3．器件子系列
- 4．引脚数目
- 5．Flash存储器容量
- 6．封装信息
- 7．温度范围
- 8．其他可选项
- 5.6 STM32系列微控制器的引脚功能
- 1．电源和地引脚
- 2．NRST引脚
- 3．BOOT0和BOOT1引脚
- 4．VCAP_1和VCAP_2引脚
- 5．通用输入输出引脚
- 5.7 STM32最小系统的组成
- 5.8 思考与练习
- 06
- 6.1 CMSIS介绍
- 第6章 STM32设备驱动库和STM32CubeMX
- 6
- 6.2 STM32设备驱动库
- 6.2.1 STM32设备驱动库简介
- 1．SPL库
- 2．HAL库
- 3．LL库
- 6.2.2 预定义数据类型和结构体
- 1．变量类型的定义
- 2．结构体的定义
- 6.2.3 解析HAL库
- 1．HAL库的源文件构成
- 2．API函数和宏定义
- 6.3 STM32CubeMX辅助开发工具
- 1．开始界面
- 2．参数设置界面
- 3．导出工程文件
- 4．工程文件结构
- 6.4 思考与练习
- 07
- 7.1 Keil MDK介绍
- 第7章 Keil MDK集成开发环境
- 7
- 7.2 Keil MDK安装
- 7.3 Keil MDK使用
- 1．准备工作
- 2．创建新工程
- 3．选择微控制器
- 4．选择软件组件和设备驱动
- 5．添加源文件
- 6．工程配置
- 7．工程编译
- 7.4 Keil MDK程序调试
- 7.5 STM32F407xx引导代码解析
- 1．微控制器引导的流程
- 2．引导文件解析
- 3．main函数功能解析
- 7.6 思考与练习
- 08
- 8.1 时钟概述
- 第8章 处理器时钟
- 8
- 8.2 时钟相关参数
- 1．SYSCLK配置参数
- 2．HCLK配置参数
- 3．PCLK1配置参数
- 4．PCLK2配置参数
- 5．从PLL配置参数
- 6．时钟输出引脚
- 8.3 时钟参数配置方法
- 8.3.1 工程设置
- 1．新建项目
- 2．配置引脚功能
- 3．配置时钟参数
- 4．导出Keil MDK工程文件
- 8.3.2 时钟相关代码解析
- 1．RCC相关数据结构
- 2．RCC相关函数
- 3．RCC配置代码
- 4．编译和测试工程
- 8.4 思考与练习
- 09
- 9.1 STM32F4微控制器的GPIO端口
- 第9章 通用输入输出端口
- 9
- 9.2 GPIO配置方法
- 9.3 GPIO编程
- 9.3.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置芯片引脚功能
- 3．配置工程参数和生成工程文件
- 9.3.2 GPIO相关数据结构和API函数
- 1．GPIO相关数据结构及宏定义
- 2．GPIO相关API函数
- 9.3.3 GPIO代码解析
- 1．点亮LED的代码
- 2．实现闪烁灯效果
- 3．通过按键控制LED
- 9.4 位带操作
- 9.4.1 位带概述
- 9.4.2 位带编程
- 9.5 思考与练习
- 10
- 10.1 中断控制器的工作原理
- 10.1.1 中断优先级
- 10.1.2 外部中断和事件
- 第10章 异常与中断处理
- 10
- 10.2 中断编程
- 10.2.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置芯片引脚功能
- 3．配置工程参数和生成工程文件
- 10.2.2 中断相关数据结构和API函数
- 1．中断相关数据结构
- 2．中断相关函数
- 10.2.3 中断代码解析
- 10.3 思考与练习
- 11
- 11.1 系统定时器
- 1．工程配置
- 2．SysTick相关数据结构和API函数
- 3．代码解析
- 第11章 定时器
- 11
- 11.2 通用定时器
- 11.2.1 定时器的时钟源
- 1．内部时钟模式
- 2．外部时钟模式1
- 3．外部时钟模式2
- 4．定时器级联
- 11.2.2 定时器的计数单元
- 1．向上计数模式
- 2．向下计数模式
- 3．中心对齐模式
- 11.3 定时器的基本计数功能
- 11.3.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置定时器参数
- 3．配置NVIC参数
- 4．配置工程参数和生成工程文件
- 11.3.2 计数相关数据结构和API函数
- 1．定时器计数相关数据结构
- 2．定时器计数相关函数
- 11.3.3 定时器计数代码解析
- 11.4 定时器的输出比较模式
- 11.4.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置定时器参数
- 3．配置工程参数和生成工程文件
- 11.4.2 输出比较模式相关数据结构和API函数
- 1．输出比较模式相关数据结构
- 2．输出比较模式相关函数
- 11.4.3 输出比较模式代码解析
- 11.5 定时器的PWM输出模式
- 11.5.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置定时器参数
- 3．配置工程参数和生成工程文件
- 11.5.2 PWM输出模式相关数据结构和API函数
- 11.5.3 PWM输出模式代码解析
- 11.6 定时器的外部时钟模式
- 11.6.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置定时器参数
- 3．配置工程参数和生成工程文件
- 11.6.2 外部时钟模式代码解析
- 11.7 定时器的级联
- 11.7.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置主定时器参数
- 3．配置从定时器参数
- 4．配置工程参数和生成工程文件
- 11.7.2 定时器级联代码解析
- 11.8 定时器的输入捕获模式
- 11.8.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置主定时器参数
- 3．配置工程参数和生成工程文件
- 11.8.2 输入捕获模式相关数据结构和API函数
- 11.8.3 输入捕获模式代码解析
- 11.9 思考与练习
- 12
- 12.1 串行通信与异步串行通信
- 12.1.1 串行通信概述
- 12.1.2 异步串行通信协议
- 12.1.3 异步串行通信的接口标准
- 1．RS232串行接口
- 2．RS485串行接口
- 第12章 串行通信接口
- 12
- 12.2 STM32F407xx的异步串行通信
- 12.3 异步串行通信参数设置
- 1．波特率设置
- 2．过采样设置
- 3．接收器对时钟偏差的容差
- 4．硬件数据流控制
- 5．USART中断请求
- 6．阻塞和非阻塞方式下的数据传输
- 12.4 阻塞方式串行通信
- 12.4.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置USART参数
- 3．配置工程参数和生成工程文件
- 12.4.2 异步串行通信相关数据结构和API函数
- 1．USART相关数据结构
- 2．异步串行通信相关函数
- 12.4.3 异步串行通信阻塞方式通信代码解析
- 12.5 非阻塞方式串行通信
- 12.5.1 工程配置
- 12.5.2 异步串行通信中断处理相关函数
- 12.5.3 异步串行通信非阻塞方式通信代码解析
- 12.6 思考与练习
- 13
- 13.1 DMA介绍
- 13.1.1 STM32F4微控制器的DMA工作原理
- 13.1.2 DMA参数配置
- 1．DMA各数据流的通道选择
- 2．DMA数据流的优先级
- 3．DMA传输类型
- 4．DMA传输数据量
- 5．FIFO模式
- 6．单次传输和批量传输
- 7．DMA中断和出错
- 8．DMA控制寄存器
- 第13章 DMA
- 13
- 13.2 外设与存储器之间的DMA传输
- 13.2.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置USART和DMA参数
- 3．配置工程参数和生成工程文件
- 13.2.2 DMA相关数据结构和API函数
- 1．DMA相关数据结构
- 2．DMA相关函数
- 13.2.3 外设到存储器的DMA传输代码解析
- 13.3 存储器到存储器的DMA传输
- 13.3.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置USART和DMA1参数
- 3．配置DMA2参数
- 4．配置工程参数和生成工程文件
- 13.3.2 存储器到存储器的DMA传输代码解析
- 13.4 思考与练习
- 14
- 14.1 DAC介绍
- 第14章 数模转换器
- 14
- 14.2 STM32F407xx的DAC
- 1．DAC转换过程
- 2．数据格式
- 3．通道选择
- 4．触发选择
- 5．伪噪声生成器
- 6．三角波生成器
- 7．输出缓冲
- 8．DAC引脚
- 14.3 软件触发方式
- 14.3.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置DAC参数
- 3．配置工程参数和生成工程文件
- 14.3.2 DAC相关数据结构和API函数
- 1．DAC相关数据结构
- 2．DAC相关函数
- 14.3.3 软件触发方式代码解析
- 14.4 定时器触发方式
- 14.4.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置DAC和TIM参数
- 3．配置工程参数和生成工程文件
- 14.4.2 定时器触发方式代码解析
- 14.5 DMA方式的DAC编程
- 14.5.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置DAC和TIM参数
- 3．配置工程参数和生成工程文件
- 14.5.2 DMA方式的DAC转换代码解析
- 14.6 思考与练习
- 15
- 15.1 ADC介绍
- 第15章 模数转换器
- 15
- 15.2 STM32F407xx的ADC
- 1．ADC时钟源
- 2．ADC通道对应的外部引脚
- 3．内部模拟输入信号
- 4．规则组和注入组
- 5．转换模式
- 6．扫描模式
- 7．不连续采样模式
- 8．数据对齐
- 9．DMA传输
- 15.3 多重ADC模式
- 1．注入同时模式
- 2．规则同时模式
- 3．交替模式
- 4．交替触发模式
- 5．混合型规则/注入同时模式（注入同时模式 + 规则同时模式）
- 6．规则同时 + 交替触发组合模式
- 7．多重ADC模式下的DAM请求
- 15.4 软件触发数据采样
- 15.4.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置ADC参数
- 3．配置USART2参数
- 4．配置工程参数和生成工程文件
- 15.4.2 ADC相关数据结构和API函数
- 1．ADC相关数据结构
- 2．ADC相关函数
- 15.4.3 软件触发数据采样代码解析
- 15.5 定时器触发数据采样
- 15.5.1 软件配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置ADC参数
- 3．配置TIM2参数
- 4．配置工程参数和生成工程文件
- 15.5.2 定时器触发数据采样代码解析
- 15.6 规则组数据采样
- 15.6.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置ADC参数
- 3．配置TIM2和USART2
- 4．配置工程参数和生成工程文件
- 15.6.2 规则组数据采样代码解析
- 15.7 多重ADC模式数据采样
- 15.7.1 工程配置
- 1．新建项目和配置时钟树
- 2．配置ADC参数
- 3．配置TIM2和USART2
- 4．配置工程参数和生成工程文件
- 15.7.2 ADC扩展的API函数
- 15.7.3 多重ADC模式数据采样代码解析
- 15.8 思考与练习
- 16
- 16.1 Cortex-M4架构的浮点运算
- 16.1.1 定点数和浮点数
- 16.1.2 Cortex-M4的浮点运算单元
- 16.1.3 浮点运算编程
- 第16章 浮点运算与数字信号处理
- 16
- 16.2 DSP指令集
- 16.2.1 DSP相关数据类型
- 16.2.2 DSP指令集
- 1．SIMD指令
- 2．饱和运算指令
- 16.3 CMSIS-DSP库介绍
- 16.4 CMSIS-DSP库编程举例
- 16.4.1 向量运算
- 1．向量求和
- 2．向量点乘
- 3．向量相乘
- 16.4.2 快速傅里叶变换
- 16.4.3 FIR滤波器
- 1．新建项目
- 2．配置ADC触发时钟
- 3．配置ADC参数
- 4．配置USART2参数
- 5．配置工程参数和生成工程文件
- 6．设计FIR滤波器参数
- 7．下位机程序
- 8．上位机程序
- 16.4.4 IIR滤波器
- 1．设计IIR滤波器参数
- 2．下位机程序
- 3．上位机程序
- 16.5 思考与练习
- 17
- 17.1 智能小车的工作原理及编程
- 17.1.1 电机驱动模块
- 1．直流电机调速原理
- 2．直流电机正反转控制
- 3．直流电机驱动芯片
- 4．直流电机驱动代码
- 17.1.2 循迹检测模块
- 1．循迹检测模块的工作原理
- 2．循迹检测模块的代码
- 17.1.3 超声波测距模块
- 1．超声波测距模块的工作原理
- 2．超声波测距模块的代码
- 第17章 综合应用案例
- 17
- 17.2 多任务环境下的智能小车控制程序
- 17.2.1 Keil RTX5
- 1．Keil RTX5介绍
- 2．Keil RTX5提供的API函数
- 17.2.2 基于Keil RTX5的多任务编程
- 1．Keil MDK工程配置
- 2．基于Keil RTX5的多任务编程
- 17.3 思考与练习
- CK
- 参 考 文 献
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嵌入式系统原理与应用是2021年由人民邮电出版社出版,作者编著。
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