嵌入式系统设计:基于Cortex-M处理器与RTOS构建9787302621751

第1 章 基于Cortex-M 的嵌入式系统概述 1

1.1 嵌入式系统基本概念 1

1.1.1 嵌入式系统的构成要素 1

1.1.2 嵌入式系统的主要特点 3

1.2 ARM Cortex 系列体系结构 4

1.2.1 嵌入式处理器分类 4

1.2.2 嵌入式处理器内核Cortex 系列分类 5

1.3 ARM Cortex-M 各系列特点 5

1.4 STM32F407 结构简介 7

1.5 实时操作系统RTOS 简介 7

1.6 嵌入式系统在物联网中的发展 9

习题 9

第2 章 Cortex-M 嵌入式硬件平台 11

2.1 硬件平台简介 11

2.2 主要器件 12

2.3 主要功能模块 13

习题 16

第3 章 嵌入式开发工具与设计流程 17

3.1 STM32 开发工具 . 17

3.2 ARM Keil MDK 工具 18

3.3 STM32CubeMX 使用方法 22

3.3.1 STM32Cube 简介 22

3.3.2 STM32CubeMX 软件安装 23

3.4 基于HAL 库的程序设计流程 25

3.4.1 STM32 HAL 介绍 25

3.4.2 CubeMX 工程创建流程 28

3.5 第一个LED 点灯程序 30

实验1 按键扫描与流水灯设计 39

习题 40

第4 章 FreeRTOS 操作系统 41

4.1 FreeRTOS 系统简介 41

4.2 FreeRTOS 系统移植 42

4.3 多任务系统基本概念 45

4.3.1 任务及任务管理 45

4.3.2 优先级 48

4.3.3 消息队列 49

4.3.4 信号量 51

4.3.5 互斥量 54

4.3.6 事件 56

4.3.7 任务通知 58

4.3.8 内存管理 60

4.4 创建第一个RTOS 工程 63

4.4.1 CubeMX 工程配置 63

4.4.2 导出MDK 工程 66

4.4.3 编写功能代码 . 69

实验2 多任务键盘与流水灯实验 72

习题 72

第5 章 简单外设应用 74

5.1 数码管应用 74

5.2 按键与外部中断 78

5.3 麦克风与ADC 应用 81

5.3.1 添加串口打印输出 81

5.3.2 ADC 模块介绍 83

5.3.3 麦克风AD 采样示例 85

5.4 单总线温度传感器应用 89

5.5 IIC 接口陀螺仪传感器应用 92

实验3 声控延时亮灯实验 95

实验4 温度报警与倾角监测实验 96

习题 96

第6 章 串口通信应用 98

6.1 学习板虚拟串口概述 98

6.2 轮询接收方式串口通信 102

6.3 中断接收方式串口通信 104

6.3.1 串口接收中断示例 104

6.3.2 DMA 空闲中断示例 106

6.3.3 流水灯串口通信应用 107

6.4 使用SWO 调试 110

实验5 简单串口通信实验 112

实验6 数据采集与串口通信实验 112

习题 113

第7 章 无线通信应用 114

7.1 蓝牙HC05 通信模块介绍 114

7.1.1 HC05 蓝牙模块用法介绍 115

7.1.2 HC05 蓝牙模块AT 指令介绍 115

7.2 蓝牙通信实践 117

7.3 ESP8266WIFI 通信模块介绍 122

7.3.1 ESP01 模块用法介绍 123

7.3.2 ESP01 模块AT 指令介绍 123

7.4 WIFI 通信实践 125

7.5 物联网连接应用实践 130

7.5.1 创建OneNET 平台设备 131

7.5.2 连接OneNET 平台 134

实验7 蓝牙手机遥控实验 139

实验8 数据采集及WIFI 通信实验 139

习题 140

第8 章 GUI 显示应用 141

8.1 OLED 应用介绍 141

8.1.1 单色IIC 接口OLED 介绍 141

8.1.2 OLED 显示屏驱动程序介绍 142

8.1.3 GUISlim 图形库介绍 143

8.1.4 汉字点阵文件介绍 144

8.2 OLED 应用实践 148

8.3 MCU 接口LCD 介绍 152

8.4 LCD 应用实践 154

8.4.1 emWin 图形库介绍 154

8.4.2 FSMC 总线配置 154

8.4.3 LCD 屏驱动移植接口 157

8.4.4 GUI 应用设计 163

实验9 OLED 显示屏数据曲线绘制实验 169

实验10 LCD 液晶屏GUI 设计实验 169

习题 170

第9 章 定时器应用 . 171

9.1 STM32F4 定时器介绍 171

9.1.1 常规定时器 171

9.1.2 HAL 库定时器应用方法 172

9.1.3 定时器基本概念介绍 174

9.2 定时器基本功能应用 174

9.3 PWM 输出应用 179

9.4 信号捕捉应用 182

9.5 外部脉冲计数应用 187

实验11 简易闹铃设计实验 191

实验12 呼吸灯设计实验 191

实验13 简易频率计设计实验 191

实验14 简单录音机设计实验 192

习题 192

第10 章 RTC 与低功耗应用 194

10.1 RTC 实时时钟应用 194

10.2 STM32 低功耗模式介绍 200

10.3 STM32 低功耗应用 . 201

实验15 基于RTC 的电子钟设计 206

实验16 低功耗待机与唤醒实验 207

习题 207

第11 章 FatFs 文件系统应用 208

11.1 FatFs 介绍 208

11.2 SPI FLASH 应用实践 212

11.2.1 添加配置SPI 外设 212

11.2.2 添加SPI FLASH 驱动 214

11.2.3 SPI FLASH 直接读写操作实践 215

11.2.4 SPI FLASH 文件读写操作实践 218

11.3 SD 卡应用实践 222

11.3.1 添加配置SDIO 外设 222

11.3.2 SD 卡文件读写操作实践 224

11.4 U 盘挂载应用实践 226

11.4.1 添加配置USB Host 组件 227

11.4.2 U 盘文件读写操作实践 228

实验17 数据存储实验 230

实验18 文件传输实验 231

习题 231

第12 章 STM32 IAP 程序设计 233

12.1 STM32 IAP 概念介绍 233

12.2 STM32 内部FLASH 介绍 234

12.3 STM32 内部FLASH 读写实践 235

12.4 程序跳转应用实践 238

12.5 IAP 程序设计实践 245

实验19 串口IAP 设计实验 253

实验20 U 盘IAP 设计实验 253

习题 254

第13 章 鸿蒙嵌入式系统移植 255

13.1 OpenHarmony 介绍 255

13.1.1 LiteOS-M 内核简介 255

13.1.2 开发环境配置 256

13.2 OpenHarmony 系统移植 261

13.2.1 创建裸机工程 261

13.2.2 系统编译构建移植 263

13.2.3 系统启动过程适配 275

13.2.4 编译及烧录 277

13.3 OpenHarmony 应用开发示例 280

13.3.1 hello world 示例 280

13.3.2 流水灯示例 281

实验21 OpenHarmony 系统移植实验 283

习题 284

参考文献 285

《嵌入式系统设计——基于Cortex-M 处理器与RTOS 构建》系统地介绍了基于ARM Cortex体系的嵌入式系统设计，将单片机技术、RTOS概念、传感器应用、编程技巧和实用方法与实际工程开发技术在STM32F407硬件平台上很好地结合起来，使读者通过本书的学习能迅速了解并掌握基于STM32的嵌入式系统设计方法和工程开发实用技术，为后续的深入学习和发展打下坚实的理论与实践基础。作者依据学习和实验操作的规律与要求，并以提高学生的实际工程设计能力和自主创新能力为目的，合理编排全书内容。全书从内容上可分为8 个部分：ARM Cortex体系概述、硬件平台介绍、工具软件介绍及使用方法、RTOS介绍、常见工程技术应用、文件系统应用、低功耗设计应用以及综合实践。每章节安排了相应的实验内容和扩展练习题。