嵌入式系统原理与应用-图书-人邮教育社区

特别说明

嵌入式系统的学习通常可分为以下两个阶段。
### 第一个阶段：以掌握嵌入式系统概念、开发工具链、芯片指令集和简单外设使用方法为主。这个阶段通常以低端嵌入式微控制器（如 8051、Cortex-M0/M3/M4 等）为核心，学习重点是掌握相关微控制器的内部结构和功能，主要学习内容偏向于微控制器内部模块和外围硬件电路的工作原理与编程方法。
### 第二个阶段：主要学习以实时操作系统、嵌入式 Linux 操作系统或者 Android 操作系统为核心的嵌入式系统开发方法，硬件环境通常是基于 Cortex-A9/A15/A53/A77 等高性能嵌入式处理器的平台。
读者在第一个阶段的学习过程中须避免出现“只见树木、不见森林”的问题，要能够掌握嵌入式系统开发的本质和精髓，做到举一反三。读者在第二个阶段的学习过程中要着重掌握嵌入式操作系统的工作原理与编程方法，但也不能忽略嵌入式系统来源于电子工程的本质。
本书主要面向第一个阶段的初学者，通过构建成体系的知识架构，使读者能够从嵌入式系统电子工程的本质入手，充分掌握嵌入式系统的概念、工作原理和开发工具链，配合大量的实践案例，加强初学者对嵌入式系统基本概念和底层硬件工作原理的了解，着重引导初学者将各个知识点转变为从事嵌入式系统设计的能力点。

【作者推荐】
本书针对读者学习嵌入式系统入门困难、相关内容较为抽象、学习以后动手能力差等问题，通过通俗易懂的文字描述和丰富的案例介绍，让读者掌握嵌入式系统的基本概念、工作原理和开发方法，同时尽量避免烦琐的软/硬件配置细节描述。
本书使用的硬件环境基于 STM32F4 系列微控制器，具体型号是 STM32F407xx，其中阐述的微控制器工作原理与编程方法也适用于 STM32 系列中的其他型号的微控制器。全书的案例都使用C语言和 HAL 库编程实现。为了照顾部分对嵌入式系统底层程序开发感兴趣的读者，本书在讲解Cortex-M3/M4 架构的部分保留了对汇编语言的介绍。

内容摘要

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；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。
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。

章名目录
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第1章　嵌入式系统概述
第2章　嵌入式系统基础知识
第3章　Arm处理器介绍
第4章　Cortex-M3/M4架构
第5章　STM32系列微控制器
第6章　STM32设备驱动库和STM32CubeMX
第7章　Keil MDK集成开发环境
第8章　处理器时钟
第9章　通用输入输出端口
第10章　异常与中断处理
第11章　定时器
第12章　串行通信接口
第13章　DMA
第14章　数模转换器
第15章　模数转换器
第16章　浮点运算与数字信号处理
第17章　综合应用案例

具体目录
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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最小系统的组成　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

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出版信息

书　　名：嵌入式系统原理与应用
执行编辑：本书的内容有任何问题，请联系人邮社王宣
出版日期：2021-12-01
书　　号：978-7-115-57279-0
作　　者： 梁晶吴银琴
定　　价：69.80 元
页　　数：326
印刷方式：黑白印刷
开　　本：16开
出版状态：上市销售

作者介绍

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。