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第1章 绪论1

1.1嵌入式系统概述1

1.1.1嵌入式系统的概述1

1.1.2嵌入式系统的特征2

1.1.3嵌入式系统的组成5

1.1.4嵌入式系统的现状及发展趋势6

1.2嵌入式处理器8

1.2.1哈佛结构和冯·诺依曼结构8

1.2.2 CISC指令集与RISC指令集9

1.2.3 x86指令集和ARM指令集11

1.2.4通用处理器（x86）与嵌入式处理器（ARM）小结12

1.2.5嵌入式处理器的分类13

1.3嵌入式操作系统16

1.3.1嵌入式操作系统的概述16

1.3.2常见的嵌入式操作系统16

第2章 嵌入式系统工程设计概述20

2.1嵌入式系统设计的基本流程20

2.1.1需求分析20

2.1.2详细说明21

2.1.3结构设计21

2.1.4组件设计24

2.1.5系统集成25

2.2嵌入式系统设计的流程模型26

2.2.1瀑布模型26

2.2.2逐步求精模型27

2.2.3螺旋模型27

2.3嵌入式系统的开发模式28

2.3.1面向硬件的开发模式29

2.3.2面向软件的开发模式29

2.3.3两种开发模式的区别与联系29

第3章 ARM嵌入式处理器31

3.1 ARM嵌入式处理器简介31

3.1.1 ARM处理器的特点32

3.1.2 ARM体系结构的版本及系列32

3.1.3 ARM处理器核系列34

3.1.4综述40

3.2 ARM Cortex-M3处理器简介41

3.2.1概述41

3.2.2寄存器组42

3.2.3操作模式和特权级别44

3.2.4向量中断控制器45

3.2.5存储器映射46

3.2.6总线接口46

3.2.7存储器保护单元47

3.2.8指令集47

3.2.9中断和异常48

3.2.10调试支持49

3.3 Cortex-M3指令系统与汇编语言基础49

3.3.1汇编语言基础49

3.3.2指令集52

3.3.3汇编语言初步应用56

第4章 嵌入式系统的开发环境66

4.1嵌入式集成开发环境67

4.1.1嵌入式集成开发环境概述67

4.1.2嵌入式系统集成开发环境的组成69

4.2常见的嵌入式开发环境70

4.2.1 Keil70

4.2.2 IAR Embedded Workbench71

4.2.3 TKStudio73

4.2.4 GCC80

4.2.5其他开发环境80

4.3 ARM嵌入式集成开发环境的对比与选择82

4.3.1主要ARM嵌入式集成开发环境的对比82

4.3.2 ARM嵌入式集成开发环境的选择85

4.4开发调试工具85

4.4.1 JTAG仿真器85

4.4.2其他开发调试工具89

第5章 STM32系列微控制器开发基础90

5.1 STM32系列微控制器概述90

5.1.1 STM32系列微控制器简介90

5.1.2 STM32系列微控制器的优势91

5.1.3 STM32系列微控制器的应用91

5.2 STM32F103系列微控制器92

5.2.1主要特点92

5.2.2总体结构94

5.2.3功能概述97

5.2.4片上外设概述99

5.3基于标准外设库的软件开发103

5.3.1 STM32标准外设库概述103

5.3.2使用标准外设库开发的优势104

5.3.3 STM32F10xxx标准外设库结构与文件描述104

5.3.4 STM32F10xxx标准外设库的使用108

5.4使用Keil MDK及标准外设库创建STM32工程116

5.4.1开发工具与开发环境117

5.4.2 MDK的操作与设置118

5.4.3使用Keil MDK运行第一个STM32F 10x程序125

第6章 STM32系列微控制器存储器与外设137

6.1存储器和总线结构137

6.1.1系统结构137

6.1.2存储器组织139

6.1.3存储器映射139

6.1.4启动配置140

6.2电源控制141

6.2.1电源141

6.2.2电源管理143

6.2.3低功耗模式144

6.2.4睡眠模式145

6.2.5停止模式146

6.2.6待机模式147

6.2.7低功耗模式下的自动唤醒（AWU）148

6.3复位和时钟149

6.3.1复位149

6.3.2时钟150

6.4 GPIO155

6.4.1 GPIO简介155

6.4.2 GPIO功能描述156

6.4.3 GPIO配置157

6.5中断和事件158

6.5.1嵌套向量中断控制器158

6.5.2外部中断/事件控制器161

6.6 DMA控制器166

6.6.1简介166

6.6.2功能描述167

6.6.3 DMA应用实例171

第7章 嵌入式系统接口应用基础173

7.1嵌入式系统的接口类型173

7.2嵌入式系统的电平匹配174

7.2.1电平匹配概述174

7.2.2接口相关电路及概念177

7.2.3电平匹配的电路设计180

7.3嵌入式系统通信形式的匹配184

7.4嵌入式系统的电气隔离185

7.4.1电气隔离概述185

7.4.2供电系统的隔离186

7.4.3数字信号的隔离187

7.4.4模拟信号的隔离193

7.4.5嵌入式系统的电气隔离设计198

7.5嵌入式系统接口的保护199

7.5.1嵌入式系统接口的电源保护199

7.5.2静电保护201

7.6嵌入式系统接口的控制方式202

7.6.1程序轮询方式202

7.6.2中断处理方式202

7.6.3直接存储器存取DMA传送方式202

第8章 基于STM32系列微控制器的接口应用实践204

8.1 USART串行接口及其应用204

8.1.1 U SART串行接口简介204

8.1.2 STM32F10x系列USART功能描述206

8.1.3 STM32 USART接口应用实例214

8.2 SPI串行接口及其应用218

8.2.1 SPI串行接口简介218

8.2.2 STM32 SPI功能描述222

8.2.3 STM32 SPI总线应用实例223

8.3 I2C总线及其应用225

8.3.1 12C总线简介225

8.3.2 STM3212C简介228

8.3.3 STM3212C功能描述229

8.3.4 STM3212C总线应用实例233

8.4 CAN总线及其应用240

8.4.1 CAN总线简介240

8.4.2 CAN总线的系统结构及数据传输241

8.5 STM32 bxCAN244

8.5.1功能特点244

8.5.2 bxCAN总体描述245

8.5.3 bxCAN工作模式246

8.5.4测试模式247

8.5.5 bxCAN功能描述248

8.6 FSMC接口及其应用254

8.6.1 STM32 FSMC254

8.6.2 STM32 FSMC外部设备地址映像256

8.6.3 FSMC应用实例257

8.7 USB串行接口及其应用264

8.7.1 USB总线概述264

8.7.2 USB总线数据传输266

8.7.3 USB OTG266

8.7.4 USB接口器件267

8.7.5 STM32 USB功能描述267

8.8 1-Wire单总线及其应用269

8.8.1 1-Wire单总线及其连接269

8.8.2 1-Wire单总线器件DS 18B20的应用271

8.8.3基于STM32的DS 18B20操作实例275

8.9数据采集接口及其应用设计279

8.9.1数据采集概述279

8.9.2数据采集系统的结构280

8.9.3 A/D转换器的量化与编码286

8.9.4 STM32F10x系列内置ADC简介288

8.9.5 STM32F10x系列内置ADC功能描述289

8.10常用人机交互接口及其应用设计293

8.10.1常用键盘接口设计293

8.10.2 LED显示器件及接口设计297

8.10.3串口屏300

第9章 嵌入式系统工程开发实战302

9.1需求分析302

9.1.1需求背景302

9.1.2主要功能303

9.2详细说明303

9.3结构设计304

9.3.1系统架构设计304

9.3.2主要元器件与开发平台的选择305

9.3.3主要功能模块的连接307

9.3.4控制器最终结构308

9.4组件设计308

9.4.1硬件电路的设计308

9.4.2主要软件部分的设计318

9.4.3控制器的PCB设计327

9.5系统集成328

9.5.1子功能模块之间的集成328

9.5.2系统的集成测试328