嵌入式系统原理与实践

图书标准信息

• 作者 沈建华；王慈
• 出版社 清华大学出版社
• 出版时间 2018-09
• 版次 1
• ISBN 9787302510246
• 定价 69.80元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸

【内容简介】

嵌入式系统原理与实践系统介绍了嵌入式系统的基本原理和基础知识，详细讲述了MCU应用相关的各种外设模块的工作原理和编程结构，包括ARM Cortex-M4内核、ARM v7指令系统、MCU系统控制、存储器、通用输入/输出（GPIO）、定时器、PWM、异步和同步通信接口（UART、SPI、I2C等）、模拟外设（ADC、DAC、比较器）等。同时，对嵌入式软件设计方法、嵌入式C语言基础、RTOS等作了简明阐述。*后还介绍了物联网应用、低功耗系统设计和电磁兼容性基础等。
  本书以MSP432微控制器为例，每个章节都提供实验操作例程代码，并配有完整的教学资源，包括PPT课件、物联网口袋实验平台和实验指导书等。
  本书可作为高等院校计算机、电子、自动化、仪器仪表等专业嵌入式系统、物联网、微机接口、单片机等课程的教材，也可作为广大从事MCU和物联网应用系统开发的工程技术人员的学习、参考用书。

【目录】

第1章　嵌入式系统与微控制器概述 1

1.1　嵌入式系统概述 1

1.1.1　嵌入式系统的发展 1

1.1.2　嵌入式系统的特点 3

1.1.3　嵌入式系统的组成 3

1.1.4　嵌入式系统的种类 5

1.1.5　嵌入式系统的调试方法 6

1.1.6　嵌入式系统的应用 12

1.2　嵌入式处理器 13

1.2.1　嵌入式处理器概述 13

1.2.2　嵌入式处理器的分类 13

1.2.3　MCU的发展和特点 18

1.3　习题 23

第2章　ARM Cortex-M处理器 24

2.1　ARM处理器概述 24

2.2　ARM处理器架构 24

2.2.1　ARM体系结构版本 25

2.2.2　ARM处理器 27

2.3　Cortex-M处理器内核及功能介绍 29

2.4　ARM Cortex-M4编程模型 34

2.4.1　处理器的工作模式和特权级别 34

2.4.2　ARM Cortex-M4寄存器 35

2.4.3　ARM Cortex-M4异常处理 38

2.5　习题 43

第3章　ARM指令系统 44

3.1　指令格式 44

3.2　条件码 46

3.3　ARM指令的寻址方式 47

3.4　ARM v7架构指令集—Thumb-2指令集 52

3.4.1　存储器访问指令 53

3.4.2　通用数据处理指令 57

3.4.3　乘法和除法指令 62

3.4.4　分支和分支控制指令 64

3.4.5　饱和运算指令SSAT和USAT 66

3.4.6　位段操作指令 67

3.4.7　杂项指令 69

3.5　ARM汇编程序设计 72

3.5.1　ARM汇编语言格式规范 72

3.5.2　ARM汇编语言编写格式示例 73

3.6　习题 73

第4章　系统控制 75

4.1　功能组件 75

4.1.1　复位控制 75

4.1.2　时钟控制 78

4.1.3　电源/功耗控制 82

4.1.4　嵌套向量中断控制器 83

4.1.5　DMA控制器 89

4.2　初始化配置 95

4.3　操作实例 98

4.3.1　时钟例程 98

4.3.2　中断例程 104

4.4　本章小结 107

4.5　习题 107

第5章　存储器 109

5.1　存储器分类 109

5.1.1　RAM存储器 109

5.1.2　ROM存储器 118

5.1.3　Flash存储器 121

5.1.4　铁电存储器FRAM 126

5.1.5　存储器控制器 128

5.1.6　存储器性能指标 132

5.2　微控制器存储器系统 133

5.2.1　存储器地址映射 134

5.2.2　位带操作 136

5.2.3　存储格式 137

5.3　操作示例 140

5.3.1　变量地址观察例程 140

5.3.2　Flash擦写例程 142

5.4　本章小结 146

5.5　习题 147

第6章　基本外设 148

6.1　通用输入/输出端口（GPIO） 148

6.1.1　GPIO简介 148

6.1.2　MSP432中的GPIO 151

6.1.3　初始化配置 152

6.1.4　操作实例 152

6.2　通用定时器/计数器 155

6.2.1　通用定时器简介 155

6.2.2　MSP432中的定时器 157

6.2.3　初始化配置 159

6.2.4　操作实例 160

6.3　脉冲宽度调制（PWM） 163

6.3.1　PWM简介 163

6.3.2　MSP432中的PWM 165

6.3.3　操作实例 166

6.4　看门狗定时器（WDT） 169

6.4.1　WDT简介 170

6.4.2　MSP432中的看门狗 170

6.4.3　操作实例 171

6.5　实时时钟（RTC） 175

6.5.1　RTC简介 175

6.5.2　MSP432中的RTC 175

6.5.3　操作实例 177

6.6　习题 181

第7章　模拟外设 182

7.1　模数转换器（ADC） 182

7.1.1　ADC简介 182

7.1.2　ADC性能指标 185

7.1.3　ADC类型 185

7.1.4　初始化配置 190

7.1.5　MSP432中的ADC 190

7.1.6　操作实例 192

7.2　比较器 196

7.2.1　比较器简介 196

7.2.2　初始化配置 199

7.2.3　操作实例 199

7.3　数模转换器（DAC） 201

7.3.1　DAC简介 201

7.3.2　DAC类型 202

7.3.3　DAC的技术指标 203

7.3.4　操作实例 203

7.4　习题 207

第8章　通信外设 209

8.1　数字通信系统概述 209

8.2　UART接口 210

8.2.1　UART简介 210

8.2.2　波特率 213

8.2.3　MSP432中的UART 213

8.2.4　初始化配置 215

8.2.5　操作实例 215

8.3　SPI接口 219

8.3.1　SPI简介 219

8.3.2　MSP432中的SPI 221

8.3.3　初始化配置 223

8.3.4　操作实例 224

8.4　I2C接口 227

8.4.1　I2C简介 227

8.4.2　MSP432中的I2C 232

8.4.3　初始化配置 233

8.4.4　操作实例 234

8.5　CAN总线 238

8.6　USB接口 240

8.7　习题 244

第9章　嵌入式软件设计 245

9.1　嵌入式系统软件组成 245

9.1.1　嵌入式系统软件架构 245

9.1.2　初始化引导程序Bootloader 247

9.1.3　板级支持包BSP 247

9.1.4　设备驱动程序 249

9.1.5　库函数 250

9.2　嵌入式系统软件设计方法 250

9.2.1　前后台系统 250

9.2.2　中断（事件）驱动系统 251

9.2.3　巡回服务系统 252

9.2.4　基于定时器的巡回服务系统 253

9.2.5　带操作系统的嵌入式软件开发（以Linux为例） 254

9.3　嵌入式C语言基础 257

9.3.1　嵌入式C语言程序设计 257

9.3.2　编程风格 259

9.3.3　数据类型及声明 267

9.3.4　操作符与表达式 273

9.3.5　代码调试 276

9.4　本章小结 281

9.5　习题 281

第10章　嵌入式操作系统 282

10.1　常用的嵌入式操作系统 282

10.2　RTOS基础 284

  10.2.1　RTOS的基本概念 284

  10.2.2　使用RTOS的优势 286

  10.2.3　RTOS的功能组成 287

10.3　FreeRTOS 292

  10.3.1　FreeRTOS的体系结构 292

  10.3.2　FreeRTOS的任务调度机制 293

  10.3.3　FreeRTOS的任务管理 296

  10.3.4　FreeRTOS任务通信机制 298

  10.3.5　FreeRTOS任务同步机制 298

  10.3.6　FreeRTOS移植到微控制器方法 299

  10.3.7　Amazon FreeRTOS 299

10.4　FreeRTOS操作示例 299

  10.4.1　FreeRTOS的任务创建及删除示例 299

  10.4.2　FreeRTOS的任务通信示例 303

  10.4.3　FreeRTOS的任务同步（二进制信号量）示例 309

  10.4.4　基于FreeRTOS MSP32的闪灯示例 314

10.5　习题 318

第11章　嵌入式系统与物联网 319

11.1　物联网概述 319

  11.1.1　技术及应用框架 320

  11.1.2　相关技术 321

11.2　无线通信技术 322

  11.2.1　NFC 323

  11.2.2　ZigBee 323

  11.2.3　BLE 324

  11.2.4　Wi-Fi 325

  11.2.5　LoRa 326

  11.2.6　NB-IoT 327

  11.2.7　无线通信技术比较 328

11.3　终端技术 329

  11.3.1　Android 系统 329

  11.3.2　iOS系统 330

  11.3.3　Web技术 331

11.4　服务器和云计算 332

  11.4.1　独立服务器和云主机 332

  11.4.2　云计算 333

11.5　开发平台和操作系统 335

  11.5.1　IoT开发平台 335

  11.5.2　IoT操作系统 336

11.6　MQTT概述 337

  11.6.1　MQTT特点 337

  11.6.2　MQTT协议原理 338

11.7　物联网应用示例 339

11.8　习题 343

第12章　低功耗与电磁兼容 344

12.1  低功耗设计方法 344

  12.1.1　利用I/O引脚为外部器件供电 344

  12.1.2　电源管理单元的设计 345

  12.1.3　动态改变CPU的时钟频率 345

  12.1.4　软件系统的低功耗设计 346

12.2  电源设计 348

  12.2.1　电池的选择 349

  12.2.2　超低静态电流LDO 352

  12.2.3　直流/直流转换器 353

12.3  电磁兼容性 354

  12.3.1　电磁干扰的形成 354

  12.3.2　电磁兼容常用元器件 356

  12.3.3　电磁兼容常用技巧 357

12.4  习题 360

参考文献 361