嵌入式系统原理与应用

图书标准信息

• 作者 梁晶 吴银琴
• 出版社 人民邮电出版社
• 出版时间 2021-12
• 版次 1
• ISBN 9787115572790
• 定价 69.80元
• 装帧 平装
• 开本 其他
• 纸张 胶版纸
• 页数 326页
• 字数 564千字

【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，帮助读者建立对嵌入式处理器的宏观认识；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；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。
  本书可作为高等院校计算机、电子信息、自动化、电力电气等专业的“嵌入式系统原理”“嵌入式系统编程”“32位单片机原理与应用”等课程的教材和教学参考书，也可作为工程实训、电子制作与竞赛的实践教材，还可作为从事自动控制、物联网、机电一体化等应用领域开发工作的工程技术人员的参考书。

【作者简介】

梁晶：

2004年毕业于华中科技大学计算机学院嵌入式系统与智能控制专业，获工学硕士学位，武汉纺织大学计算机与人工智能学院专任教师，主要研究方向为嵌入式系统、人工智能、大数据技术。多年来在一线从事嵌入式系统、人工智能和大数据相关的教学和科研工作，主持和参与过多项校级、省级教研项目和科研项目。长期与企业合作从事嵌入式智能终端、车载互联网等产品的研发工作，在嵌入式领域具备较强的理论功底和丰富的工程经验。

吴银琴：

2003年毕业于华中科技大学生命科学与技术学院生物医学工程专业，获工学硕士学位，中南民族大学电子与信息工程学院专任教师，主要研究方向为嵌入式系统、信号处理等。多年来一直从事嵌入式系统、信号处理相关的教学和科研工作，主持和参与过多项教学改革项目、实验教改项目和科研项目，拥有丰富的教学经验。

【目录】

第　1章 嵌入式系统概述　1

1.1　嵌入式系统的概念　1

1.2　嵌入式系统的特点　2

1.3　嵌入式系统的组成　4

1.4　嵌入式系统的应用领域　7

1.5　思考与练习　8

第　2章 嵌入式系统基础知识　9

2.1　嵌入式硬件系统　9

2.1.1　嵌入式处理器　9

2.1.2　存储器　17

2.1.3　外围接口　20

2.2　嵌入式软件系统　21

2.2.1　嵌入式操作系统　22

2.2.2　嵌入式图形系统　23

2.3　嵌入式系统的开发流程与开发模式　25

2.3.1　嵌入式系统的开发流程　25

2.3.2　嵌入式系统的开发模式　26

2.4　思考与练习　30

第3章　Arm处理器介绍　31

3.1　概述　31

3.2　Arm体系结构　32

3.2.1　Arm体系结构的版本　33

3.2.2　Arm体系结构的扩展　36

3.3　常见的Arm处理器　37

3.4　思考与练习　40

第4章　Cortex-M3/M4架构　41

4.1　概述　41

4.2　Cortex-M3/M4的内部结构　42

4.3　Cortex-M3/M4的系统地址映射　46

4.4　Cortex-M3/M4的编程模型　47

4.4.1　工作模式和运行级别　48

4.4.2　存储格式　48

4.4.3　寄存器组　49

4.5　Cortex-M3/M4的异常　53

4.6　指令集和汇编语言　54

4.6.1　Thumb指令集概述　54

4.6.2　汇编语言基础　55

4.6.3　寻址方式　57

4.6.4　统一汇编语言　60

4.7　思考与练习　61

第5章　STM32系列微控制器　62

5.1　概述　62

5.2　STM32F407xx微控制器介绍　63

5.3　STM32F407xx的地址映射　67

5.4　启动方式的配置　71

5.5　STM32系列微控制器的命名规则　72

5.6　STM32系列微控制器的引脚功能　73

5.7　STM32小系统的组成　75

5.8　思考与练习　78

第6章　STM32设备驱动库和STM32CubeMX　79

6.1　CMSIS介绍　79

6.2　STM32设备驱动库　82

6.2.1　STM32设备驱动库简介　82

6.2.2　预定义数据类型和结构体　86

6.2.3　解析HAL库　88

6.3　STM32CubeMX辅助开发工具　91

6.4　思考与练习　97

第7章　Keil MDK集成开发环境　98

7.1　Keil MDK介绍　98

7.2　Keil MDK安装　99

7.3　Keil MDK使用　102

7.4　Keil MDK程序调试　110

7.5　STM32F407xx引导代码解析　112

7.6　思考与练习　115

第8章　处理器时钟　116

8.1　时钟概述　116

8.2　时钟相关参数　119

8.3　时钟参数配置方法　120

8.3.1　工程设置　121

8.3.2　时钟相关代码解析　122

8.4　思考与练习　126

第9章　通用输入输出端口　127

9.1　STM32F4微控制器的GPIO端口　127

9.2　GPIO配置方法　129

9.3　GPIO编程　130

9.3.1　工程配置　131

9.3.2　GPIO相关数据结构和API函数　132

9.3.3　GPIO代码解析　133

9.4　位带操作　137

9.4.1　位带概述　137

9.4.2　位带编程　138

9.5　思考与练习　140

第　10章 异常与中断处理　141

10.1　中断控制器的工作原理　141

10.1.1　中断优先级　142

10.1.2　外部中断和事件　147

10.2　中断编程　149

10.2.1　工程配置　149

10.2.2　中断相关数据结构和API函数　151

10.2.3　中断代码解析　154

10.3　思考与练习　157

第　11章 定时器　158

11.1　系统定时器　158

11.2　通用定时器　162

11.2.1　定时器的时钟源　165

11.2.2　定时器的计数单元　167

11.3　定时器的基本计数功能　168

11.3.1　工程配置　169

11.3.2　计数相关数据结构和API函数　171

11.3.3　定时器计数代码解析　173

11.4　定时器的输出比较模式　175

11.4.1　工程配置　175

11.4.2　输出比较模式相关数据结构和API函数　178

11.4.3　输出比较模式代码解析　179

11.5　定时器的PWM输出模式　182

11.5.1　工程配置　183

11.5.2　PWM输出模式相关数据结构和API函数　184

11.5.3　PWM输出模式代码解析　185

11.6　定时器的外部时钟模式　186

11.6.1　工程配置　187

11.6.2　外部时钟模式代码解析　188

11.7　定时器的级联　189

11.7.1　工程配置　189

11.7.2　定时器级联代码解析　192

11.8　定时器的输入捕获模式　193

11.8.1　工程配置　193

11.8.2　输入捕获模式相关数据结构和API函数　194

11.8.3　输入捕获模式代码解析　195

11.9　思考与练习　197

第　12章 串行通信接口　199

12.1　串行通信与异步串行通信　199

12.1.1　串行通信概述　199

12.1.2　异步串行通信协议　200

12.1.3　异步串行通信的接口标准　201

12.2　STM32F407xx的异步串行通信　204

12.3　异步串行通信参数设置　205

12.4　阻塞方式串行通信　209

12.4.1　工程配置　210

12.4.2　异步串行通信相关数据结构和API函数　211

12.4.3　异步串行通信阻塞方式通信代码解析　213

12.5　非阻塞方式串行通信　215

12.5.1　工程配置　216

12.5.2　异步串行通信中断处理相关函数　216

12.5.3　异步串行通信非阻塞方式通信代码解析　217

12.6　思考与练习　219

第　13章 DMA　220

13.1　DMA介绍　220

13.1.1　STM32F4微控制器的DMA工作原理　220

13.1.2　DMA参数配置　222

13.2　外设与存储器之间的DMA传输　224

13.2.1　工程配置　224

13.2.2　DMA相关数据结构和API函数　226

13.2.3　外设到存储器的DMA传输代码解析　228

13.3　存储器到存储器的DMA传输　230

13.3.1　工程配置　231

13.3.2　存储器到存储器的DMA传输代码解析　231

13.4　思考与练习　234

第　14章 数模转换器　235

14.1　DAC介绍　235

14.2　STM32F407xx的DAC　236

14.3　软件触发方式　239

14.3.1　工程配置　239

14.3.2　DAC相关数据结构和API函数　240

14.3.3　软件触发方式代码解析　241

14.4　定时器触发方式　242

14.4.1　工程配置　243

14.4.2　定时器触发方式代码解析　243

14.5　DMA方式的DAC编程　244

14.5.1　工程配置　245

14.5.2　DMA方式的DAC转换代码解析　245

14.6　思考与练习　247

第　15章 模数转换器　248

15.1　ADC介绍　248

15.2　STM32F407xx的ADC　249

15.3　多重ADC模式　255

15.4　软件触发数据采样　259

15.4.1　工程配置　259

15.4.2　ADC相关数据结构和API函数　262

15.4.3　软件触发数据采样代码解析　264

15.5　定时器触发数据采样　266

15.5.1　软件配置　266

15.5.2　定时器触发数据采样代码解析　267

15.6　规则组数据采样　268

15.6.1　工程配置　268

15.6.2　规则组数据采样代码解析　270

15.7　多重ADC模式数据采样　272

15.7.1　工程配置　272

15.7.2　ADC扩展的API函数　273

15.7.3　多重ADC模式数据采样代码解析　274

15.8　思考与练习　275

第　16章 浮点运算与数字信号处理　276

16.1　Cortex-M4架构的浮点运算　276

16.1.1　定点数和浮点数　277

16.1.2　Cortex-M4的浮点运算单元　278

16.1.3　浮点运算编程　279

16.2　DSP指令集　281

16.2.1　DSP相关数据类型　282

16.2.2　DSP指令集　283

16.3　CMSIS-DSP库介绍　284

16.4　CMSIS-DSP库编程举例　286

16.4.1　向量运算　286

16.4.2　快速傅里叶变换　292

16.4.3　FIR滤波器　295

16.4.4　IIR滤波器　302

16.5　思考与练习　306

第　17章 综合应用案例　307

17.1　智能小车的工作原理及编程　307

17.1.1　电机驱动模块　308

17.1.2　循迹检测模块　313

17.1.3　超声波测距模块　315

17.2　多任务环境下的智能小车控制程序　318

17.2.1　Keil RTX5　319

17.2.2　基于Keil RTX5的多任务编程　320

17.3　思考与练习　325

参考文献　326