嵌入式应用技术与实践.pdf

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书籍描述

内容简介
本书以Cortex-M3核的STM32F103ZE为目标处理器介绍嵌入式系统应用技术,本书结合了电子信息类专业学生的特点,体现项目化特点,注重实践教学任务的安排,突出课程的应用性。
本书共分6章。内容包括:嵌入式系统基本知识及课程的学习方法、ARM公司及架构的背景知识,、常见的Cortex-M3微控制器产品、教学开发板的组成与各部分外设模块的初步介绍、RealView MDK的安装与配置、标准外设库的结构和使用、STM32F10x处理器中主要的处理器资源及其简单应用如电源、时钟系统、GPIO、LCD、LED数码管、ADC、USART、通用定时器等、USB体系框架和STM32F10x的USB模块、μCOS-II操作系统特点及其在STM32F103ZE上的移植方法等。
本书配套资料中有所有示例和任务的参考例程。本书适合作为电子信息工程技术专业、物联网专业、自动化专业、计算机及应用等专业学生学习嵌入式技术基础的理论与实训一体化教材或实训教材,也可作为从事相关专业工作的技术人员的参考书。

作者简介
杨亦红,浙江工业职业技术学院,讲师,教研室主任,2000.8---2003.4 华为技术有限公司 电气维修和管理
2003.5---至今 浙江工业职业技术学院 电子系教师
主要课程
模拟技术 专业基础课 4学时/周 3届 200人
数字电子 专业基础课 4学时/周 2届 130人
电子测量与仪器 专业基础课 3学时/周 2届 90人
电气控制与PLC 专业基础课 4学时/周 2届 120人
实践教学
电子技术实验 3届 330人
电气控制与PLC 1届 90人
电子测量与仪器 2届 90人
毕业设计 3届 15人

目录
第1章认识嵌入式系统1
1.1嵌入式系统的定义1
1.2嵌入式系统的基本组成2
1.2.1硬件层3
1.2.2硬件抽象层4
1.2.3系统软件层4
1.2.4应用软件层4
1.3嵌入式系统的开发流程与开发模式4
1.3.1嵌入式系统的开发流程4
1.3.2嵌入式系统的开发模式5
1.4嵌入式系统的特点6
1.5嵌入式系统的发展趋势7
1.6怎样学习嵌入式系统8
任务1-1嵌入式技术的资料获取与信息查询9
本章小结11
思考与练习11
第2章走进ARM Cortex-M3微处理器14
2.1ARM公司及ARM架构14
2.1.1ARM体系架构的发展历史15
2.1.2ARM处理器的各种架构版本16
2.2Cortex-M3处理器18
2.2.1Cortex-M3的编程模型19
2.2.2Cortex-M3的寄存器20
2.2.3数据类型21
2.2.4存储器管理22
2.2.5存储器访问涉及的总线操作23
2.2.6异常和中断23
2.3Cortex-M3处理器产品27
2.3.1STM32系列微控制器27
2.3.2LM3S系列微控制器28
2.3.3LPC17XX系列微控制器29
本章小结30
思考与练习30
第3章STM32F10x微控制器与开发平台33
3.1STM32F10x微控制器33
3.1.1系统架构33
3.1.2存储空间分配34
3.1.3STM32F103XX介绍36
3.2认识开发板40
3.3REALVIEW MDK的安装与配置41
3.3.1安装和认识MDK4.7042
3.3.2初步使用MDK 4.7043
3.3.3重新组织工程目录和文件54
任务3-1REALVIEW MDK环境及应用54
3.4基于固件库的STM32F10x软件开发模式59
3.4.1固件库FWLIB V2.060
3.4.2标准外设库 STDPERIPH_LIB64
任务3-2使用标准外设库V3.5.0构建工程模板68
本章小结75
思考与练习75
第4章STM32F10x处理器片上资源78
4.1STM32F10x微控制器电源管理78
4.1.1电源区域划分78
4.1.2电源管理79
4.1.3低功耗模式81
4.2复位控制与时钟系统83
4.2.1复位83
4.2.2时钟系统84
4.2.3复位后系统时钟SYSCLK的选择87
4.3STM32的中断和事件89
4.3.1STM32的中断和异常89
4.3.2外部中断/事件控制器EXTI93
任务4-1低功耗状态和系统定时器94
4.4GPIO接口应用102
4.4.1GPIO端口功能102
4.4.2端口配置103
4.4.3引脚的重配置105
任务4-2多态数码管显示控制器设计108
4.5FSMC接口与LCD显示应用118
4.5.1NOR闪存控制简述119
4.5.2LCD显示模块及控制器121
任务4-3TFT LCD显示控制器的设计124
4.6实时时钟RTC应用137
4.6.1RTC概述137
4.6.2RTC寄存器的操作138
4.6.3备份寄存器139
任务4-4断电可记忆实时时钟的设计140
4.7ADC转换应用146
4.7.1ADC转换器概述146
4.7.2ADC模块的功能146
4.7.3DMA概述152
任务4-5采样通道数据采集器的设计155
4.8通用定时器TIMX的应用164
4.8.1通用定时器简述164
4.8.2通用定时器工作模式165
任务4-6PWM控制器的设计168
4.9USART的应用172
4.9.1USART的结构172
4.9.2通信数据帧173
4.9.3中断事件174
4.9.4多处理器通信174
4.9.5应用模式举例175
任务4-7串行通信控制器的设计176
本章小结180
思考与练习180
第5章USB模块基础实践184
5.1USB概述184
5.1.1USB体系结构184
5.1.2USB的接口类型与电气特性188
5.1.3USB设备类189
5.1.4USB设备的枚举与描述符190
5.1.5标准的USB设备请求命令191
5.2使用STM32F103ZE的USB设备接口模块194
5.2.1USB设备接口模块194
5.2.2USB寄存器196
5.2.3USB全速设备开发固件和软件开发包203
任务5-1构建USB接口的LED控制器208
本章小结218
思考与练习218
第6章μCOS操作系统基础与实践219
6.1μCOSⅡ操作系统概述219
6.1.1μCOS-Ⅱ操作系统简介219
6.1.2μCOS-Ⅱ软件体系结构220
6.1.3μCOS-Ⅱ操作系统运行流程221
6.2μCOSⅡ移植至STM32F103ZE的要点223
6.3多任务环境下LED的显示227
本章小结233
思考与练习234
参考文献235

序言
当今嵌入式产品市场的蓬勃发展,表明ARM处理器应用技术已经成为嵌入式技术的代名词。在经典处理器ARM11后的处理器产品,改用Cortex命名,而M3是为其三个系列产品A、R、M中M系列的第一款处理器,专注于低成本嵌入式领域需求,正在逐步占领传统单片机的市场。
本书基于Cortex-M3核的STM32F103ZE为目标处理器,结合高职高专电子信息类专业学生的特点,体现项目化教学特点,注重实践教学任务的安排,增强课程与实际电子系统的结合性,突出课程的应用性,从而为电子信息、自动化、计算机等专业的学生,在嵌入式系统应用与开发这一具有广阔前景的领域就业创造有利条件。
本书共分6章,主要包括以下内容。
第1章介绍了嵌入式系统基本知识,包括嵌入式系统的定义、开发流程与开发模式、特点与发展趋势及课程的学习方法等。
第2章介绍了ARM公司及架构的背景知识,并重点描述了Cortex-M3处理器的编程模型、寄存器、存储器管理、异常和中断等技术,并简要介绍了目前常见的Cortex-M3微控制器产品。
第3章介绍了教学开发板的组成与各部分外设模块,讲解了RealView MDK的安装与配置,说明了标准外设库的结构,并通过实例说明RealView MDK的操作环境,最后提供了2个任务,帮助读者快速学习开发环境和使用标准外设库。
第4章讲解了STM32F10x处理器中主要的处理器资源及其简单应用,如电源、时钟系统、GPIO、LCD、LED数码管、ADC、USART、通用定时器等,并安排了相关的任务,帮助学生熟悉这些知识,能使用该处理器进行嵌入式系统设计。
第5章介绍了USB体系框架和STM32F10x的USB模块,并安排一个USB接口的LED控制器任务,通过实例对HID类设备进行了简单介绍。
第6章简要介绍了μCOS-Ⅱ操作系统,并对其在STM32F103ZE上的移植方法作了说明,最后通过实例介绍了在μCOS-Ⅱ操作系统下的项目设计。
我们将为使用本书的教师免费提供电子教案和配套资料,需要者可以到化学工业出版社教学资源网站http://www.cipedu.com.cn免费下载使用。
本书可作为电子信息工程技术专业、物联网专业、自动化专业、计算机及应用等专业学生学习嵌入式技术基础的实训教材或理实一体化教材,也可作为相关专业技术人员的参考书。
本书第4章由金永敏参与编写,其余由杨亦红编写,杨亦红对全书进行了统稿。本书编写过程中得到了浙江工业职业技术学院电气工程分院的相关领导、电子信息教研室同事们的帮助和支持,在此一并表示感谢。

编者
2014年6月

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