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編輯推薦: |
知识系统 本书面向电子信息类与计算机类专业本科生和研究生,着重阐述微处理器结构体系、指令集、基于微处理器的编程、外设连接、驱动功能原理及系统开发技术。
注重实践 本书结合各种常用的外围设备,从硬件接口电路与驱动程序来阐述微处理器的基本原理及软硬件系统设计方法,叙述清晰易懂,深入浅出。书中提供了一个实际应用的无线Zigbee小车系统开发综合案例,方便开发人员参考,快速动手实践。
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內容簡介: |
本书系统地论述了ARM CortexM3嵌入式微处理器的原理、架构、编程与系统开发方法,并以STM32微处理器为样本,给出了丰富的设计示例与综合实例。本书共分9章,分别介绍了一般嵌入式微处理器的开发方法、CortexM3体系结构、CortexM3指令集、CortexM3特性、C语言与汇编语言混合编程、CortexM3连接外设方式、CortexM3的驱动软件编写一级综合应用实例等内容。 本书的每个案例包含了相关外接器件或者协议介绍、硬件电路设计、驱动软件编写三大部分,所有案例代码均经过验证,器件和协议也是近期通用的。 本书适合作为高等学校电子信息类专业、计算机类专业、嵌入式类专业、物联网类专业本科生及研究生的嵌入式系统原理及应用课程的教材,也适合作为相关领域工程技术人员的参考用书。
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關於作者: |
严海蓉 北京工业大学嵌入式软件与系统系,副教授,国家级教学团队骨干成员。长期从事嵌入式系统和嵌入式微处理器应用系统等方面的科研与教学工作,为本科生和研究生开设了嵌入式微处理器原理及应用、嵌入式操作系统等课程。曾被评为国家专利局最佳校园发明奖优秀指导教师、北京工业大学优秀硕士学位论文指导教师,并获得北京市优秀教学成果二等奖。独立编写了《嵌入式微处理器与应用》一书,发表学术论文30余篇,授权专利7项。
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目錄:
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目录
第1章绪论
1.1微处理器定义
1.2ARM发展历程
1.3ARM体系结构与特点
1.4处理器选型
1.4.1嵌入式微处理器选型的考虑因素
1.4.2嵌入式微处理器选型示例
第2章ARM核体系结构
2.1寄存器
2.2ALU
2.3存储部件
2.4中断控制
2.5总线
2.6外围接口IO
2.7流水线
2.8ARM协处理器接口
第3章ARM指令集
3.1指令简介
3.2ARM寻址方式
3.2.1数据处理指令的操作数的寻址方式
3.2.2字及无符号字节的LoadStore指令的寻址方式
3.2.3杂类LoadStore指令的寻址方式
3.2.4批量LoadStore指令的寻址方式
3.2.5协处理器LoadStore指令的寻址方式
3.3Cortex指令集
3.3.1数据传送类指令
3.3.2数据处理指令
3.3.3其他计算类指令
3.3.4饱和运算
3.3.5无条件跳转指令
3.3.6标志位与条件转移指令
3.3.7IFTHEN指令块
3.3.8Barrier隔离指令
3.3.9其他一些有用的指令
3.3.10对内存的互斥访问
3.4伪指令
3.5内嵌汇编
第4章CortexM3特性
4.1特殊功能寄存器
4.2中断建立全过程的演示
4.3复位序列
4.4中断咬尾
4.5晚到异常
4.6位带操作
4.7互斥访问
第5章C语言与汇编语言混编
5.1ATPCS与AAPCS
5.2嵌入式C编写与编译
5.3C语言与汇编语言混编规范
5.3.1内嵌汇编
5.3.2汇编程序中访问C全局变量
5.3.3C语言与汇编语言的相互调用
5.4C语言与汇编语言混编实践
5.4.1Keil使用和STM32固件库
5.4.2建立自己的第一个Keil程序
第6章STM32输入输出
6.1pin配置
6.1.1单独的位设置或位清除
6.1.2外部中断唤醒线
6.1.3复用功能
6.1.4软件重新映射IO复用功能
6.1.5GPIO锁定机制
6.1.6输入配置
6.1.7输出配置
6.1.8复用功能配置
6.1.9模拟输入配置
6.2输入输出基本概念寄存器、输入输出类型
6.2.1基本概念
6.2.2寄存器详解
6.2.3复用IO配置寄存器
6.2.4通用IO和AFIO使用的配置步骤
6.3通用IO锁定机制
6.4系统时钟
6.4.1时钟配置
6.4.2时钟输出的使能控制
6.5输入输出常用固件库函数
6.5.1GPIO_DeInit函数
6.5.2GPIO_AFIODeInit函数
6.5.3GPIO_Init函数
6.5.4GPIO_StructInit函数
6.5.5GPIO_ReadInputDataBit函数
6.5.6GPIO_ReadInputData函数
6.5.7GPIO_ReadOutputDataBit函数
6.5.8GPIO_ReadOutputData函数
6.5.9GPIO_SetBits函数
6.5.10GPIO_ResetBits函数
6.5.11GPIO_WriteBit函数
6.5.12GPIO_Write函数
6.5.13GPIO_PinLockConfig函数
6.5.14GPIO_EventOutputConfig函数
6.5.15GPIO_EventOutputCmd函数
6.5.16GPIO_PinRemapConfig函数
6.5.17GPIO_EXTILineConfig函数
6.6GPIO控制LED灯
6.6.1硬件设计
6.6.2软件设计
6.7GPIO控制蜂鸣器
6.7.1硬件设计
6.7.2软件设计
6.8跑马灯实验
6.8.1硬件设计
6.8.2软件设计
6.9LCD1602驱动
6.9.1硬件设计
6.9.2软件设计
6.101wire总线
第7章串行通信模块与中断程序
7.1接口与通信标准
7.1.1I2C接口
7.1.2通用同步异步收发器USART
7.1.3串行外设接口SPI
7.1.4控制器区域网络CAN
7.1.5通用串行总线USB
7.2串口USART实例
7.3扫描键盘
7.4继电器
7.5脉宽调制
7.6步进电动机
7.7GPS模块定位数据读取
7.7.1GPS模块定位原理
7.7.2硬件设计
7.7.3软件实现
7.8Profibus总线
7.8.1Profibus的组成
7.8.2Profibus的传输
7.8.3ProfibusDP实现案例
第8章STM32带操作系统编程
8.1RAM、Flash启动
8.2小型操作系统STM32移植
8.2.1COSⅡ内核简介
8.2.2开始移植
8.2.3程序开发模式讨论
第9章综合案例
9.1硬件连接方式
9.2驱动软件编写
9.2.1串口通信
9.2.2数据采集
9.2.3小车的方向控制
9.2.4小车的速度控制
9.3ZStack软件框架
9.3.1任务调度
9.3.2ZigBee无线传输系统开发
9.4计算机端程序开发
附录ASTM32F10x.h中的定义
附录BLCD1602程序
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內容試閱:
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前言
随着物联网日益走近我们的生活,ARM微处理器的CortexM系列以其简而美的架构,在控制、采集等众多领域占据了主流市场。
本书选取CortexM3系列的STM32作为主要介绍对象,主要考虑以下因素: 首先,嵌入式系统的基本功能就是做控制,比如控制小车行进等; 其次,CortexM3也具有一定的扩展性,可以装入一个不大不小的嵌入式操作系统; 最后,STM32也是目前应用广泛的一个微处理器芯片,而其教材并不多。
此次改版增加了一些实用的例子,以便为读者直接应用提供更多背景知识。本书主要增加的内容包括1wire总线、GPS模块定位数据读取和Profibus工业总线控制协议。
本书重点讲述嵌入式微处理器原理,尤其讲述怎样对指令集进行编程,并且以微处理器为核心来设计连接硬件。
本书内容可分四大部分。
第1、2章为第一部分,主要是微处理器的概述,第1章介绍基础知识,第2章介绍体系结构。
第3~5章为第二部分,讲解微处理器编程,第3章介绍Cortex指令集,第4章介绍CortexM3的特性,第5章是C语言与汇编语言混编。
第6~8章为第三部分,讲解微处理外设连接和驱动编写及STM32带操作系统编程,以STM32为例,讲解了从硬件连接到软件驱动编写的设计过程。实验小车平台上的核心就是STM32。
第9章为第四部分,是一个综合实例。在实验小车上实现了用ZigBee进行连接,接收计算机发送的遥控指令,让小车前、后、左、右行进。
本书内容新颖,立足点高。同时力求重点突出、层次清晰、语言通俗易懂、内容覆盖面广。学习本书需要有一定的C语言阅读能力和计算机硬件的入门知识。本书可作为高等院校本科、研究生各相关专业(如嵌入式系统、物联网、计算机、电子信息、通信)的程序设计教材,也适合于编程开发人员、广大嵌入式系统技术爱好者培训或自学使用。
根据我们的教学体会,本书的教学可以安排为32~48学时。如果安排的学时数较少,可以根据学生的水平适当删减本书第二部分的部分内容。
本书所提供的实验实例全部在目标硬件上调试通过。
尽管我们在写作过程中投入了大量的时间和精力,但由于水平有限,不足之处仍在所难免,敬请读者批评指正。我们会在适当时间对本书进行修订和补充。
本书第6章增加的案例由李达老师编写和验证试验,第7章增加的案例由北京慧物科联科技有限公司的杭天昊工程师提供素材。实验小车平台由北京芯博华科技有限公司提供。感谢北京工业大学信息学部的全体师生,本书的最终出版得到了许多老师和同学的帮助。感谢我的家人对我的支持。清华大学出版社为本书的编写和出版付出了辛勤劳动。在本书完成之际,一并向他们表示诚挚的感谢。
严海蓉
2019年1月于
北京工业大学
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