嵌入式系統設計權威指南(基於STM32G071和Arm Cortex-M0+的系統集成)/電子系統EDA新技術叢書

作者：編者:何賓//李天凌|責編:張迪
出版社：電子工業
ISBN：9787121484339

出版日期：2024/07/01
裝幀：平裝
頁數：514

人民幣：RMB 138 元售價：元

內容大鋼

    本書以意法半導體公司新推出的基於Arm Cortex-M0+的STM32G071 MCU為硬體平台，以意法半導體公司的STM32CubeMX和Arm公司的Keil μVision（Arm版本）集成開發環境（以下簡稱Keil）為軟體平台，以Cortex-M0+處理器結構、高級微控制匯流排結構、Cortex-M0+處理器指令集和應用、C語言應用開發、外設驅動與控制，以及RT-Thread操作系統為主線，由淺入深、由易到難地系統介紹了基於STM32G071 MCU的32位嵌入式系統開發流程和實現方法。
    本書側重於對基於Arm Cortex-M0+MCU的32位嵌入式系統設計應用的講解，通過典型設計實例說明將嵌入式系統設計應用於不同的應用場景的方法，使得所設計的嵌入式系統在滿足應用場景要求的條件下實現成本、功耗和性能的最佳平衡。
    本書可作為大學本科和高等職業教育嵌入式系統相關課程的教材，也可作為意法半導體公司舉辦的各種嵌入式系統開發和設計競賽的參考用書，還可作為從事基於意法半導體公司產品開發嵌入式系統應用的工程師的參考用書。

作者介紹

編者:何賓//李天凌|責編:張迪
何賓，北京化工大學教師，國內知名的嵌入式系統和電子信息技術專家，長期從事嵌入式系統和信號處理方面的教學和科研工作。與包括意法半導體在內的全球多家知名的半導體廠商和EDA工具廠商大學計劃部門保持密切合作。已經出版電子信息方面的著作近80部，內容涵蓋電路模擬、電路設計、可編程邏輯器件、單片機、嵌入式系統等。典型的代表作有《STC單片機原理及應用》《EDA原理及Verilog HDL實現》《ARM Cortex-M0全可編程SoC原理及實現》《Altium Designer 15.0電路模擬、設計、驗證與工藝實現權威指南》《Xilinx FPGA數字信號處理權威指南》等。

第1章  軟體工具的下載、安裝和應用
  1.1  STM32CubeMX工具的下載和安裝
    1.1.1  STM32CubeMX工具的下載
    1.1.2  STM32CubeMX工具的安裝
    1.1.3  STM32G0系列MCU支持包的安裝
  1.2  Keil μVision（Arm版本）工具的下載、安裝和授權
    1.2.1  Keil μVision內嵌編譯工具鏈架構
    1.2.2  Keil μVision（Arm版本）工具的下載和安裝
    1.2.3  Keil μVision（Arm版本）工具的授權
  1.3  設計實例：LED的驅動和控制
    1.3.1  生成簡單的工程
    1.3.2  添加設計代碼
    1.3.3  編譯和下載設計
第2章  Cortex-M0+處理器結構
  2.1  Cortex-M0+處理器和核心外設
    2.1.1  Cortex-M0+處理器核
    2.1.2  系統級介面
    2.1.3  可配置的調試
    2.1.4  核心外設
  2.2  Cortex-M0+處理器的寄存器
    2.2.1  通用寄存器
    2.2.2  堆棧指針
    2.2.3  程序計數器
    2.2.4  鏈接寄存器
    2.2.5  程序狀態寄存器
    2.2.6  可中斷重啟指令
    2.2.7  異常屏蔽寄存器
    2.2.8  優先順序屏蔽寄存器
    2.2.9  控制寄存器
  2.3  Cortex-M0+處理器的存儲空間結構
    2.3.1  存儲空間映射
    2.3.2  代碼區域地址映射
    2.3.3  SRAM區域地址映射
    2.3.4  外設區域地址映射
    2.3.5  PPB地址空間映射
    2.3.6  SCS地址空間映射
    2.3.7  系統控制和ID寄存器
  2.4  Cortex-M0+處理器的端及分配
  2.5  Cortex-M0+處理器的異常及處理
    2.5.1  異常所處的狀態
    2.5.2  異常類型
    2.5.3  異常優先順序
    2.5.4  向量表
    2.5.5  異常的進入和返回
    2.5.6  NVIC中的中斷寄存器集
    2.5.7  電平和脈衝中斷
  2.6  Cortex-M0+處理器的存儲器保護單元
    2.6.1  MPU寄存器
    2.6.2  MPU訪問許可權屬性
    2.6.3  更新MPU區域

    2.6.4  子區域及用法
    2.6.5  MPU設計技巧和提示
第3章  高級微控制器匯流排結構
  3.1  Arm AMBA系統匯流排
  3.2  AMBA APB規範
    3.2.1  AMBA APB寫傳輸
    3.2.2  AMBA APB讀傳輸
    3.2.3  AMBA APB錯誤響應
    3.2.4  AMBA APB操作流程
    3.2.5  AMBA3 APB信號
  3.3  AMBA AHB規範
    3.3.1  AMBA AHB結構
    3.3.2  AMBA AHB操作
    3.3.3  AMBA AHB傳輸類型
    3.3.4  AMBA AHB猝發操作
    3.3.5  AMBA AHB傳輸控制信號
    3.3.6  AMBA AHB地址解碼
    3.3.7  AMBA AHB從設備傳輸響應
    3.3.8  AMBA AHB數據匯流排
    3.3.9  AMBA AHB傳輸仲裁
    3.3.10  AMBA AHB分割傳輸
    3.3.11  AMBA AHB複位
    3.3.12  AMBA AHB匯流排數據寬度
    3.3.13  AMBA AHB介面設備
第4章  Cortex-M0+處理器指令集和應用
  4.1  Thumb指令集
  4.2  Keil MDK彙編語言指令格式要點
    4.2.1  彙編語言源代碼中的文字
    4.2.2  彙編語言源代碼行的語法
    4.2.3  彙編語言指令后綴的含義
  4.3  寄存器說明符的限制規則
    4.3.1  使用0b1111作為寄存器說明符的規則
    4.3.2  使用0b1101作為寄存器說明符的規則
  4.4  寄存器傳輸指令
  4.5  存儲器載入和保存指令
    4.5.1  存儲器載入指令
    4.5.2  存儲器保存指令
  4.6  多數據載入和保存指令
    4.6.1  多數據載入指令
    4.6.2  多數據保存指令
  4.7  堆棧訪問指令
  4.8  算術運算指令
    4.8.1  加法指令
    4.8.2  減法指令
    4.8.3  乘法指令
    4.8.4  比較指令
  4.9  邏輯操作指令
  4.10  移位操作指令
    4.10.1  右移指令
    4.10.2  左移指令

  4.11  反序操作指令
  4.12  擴展操作指令
  4.13  程序流控制指令
  4.14  存儲器屏障指令
  4.15  異常相關指令
  4.16  休眠相關指令
  4.17  其他指令
  4.18  STM32G0的向量表格式
  4.19  配置堆和堆棧
  4.20  設計實例一：彙編語言程序的分析和調試
    4.20.1  冒泡排序演算法的基本思想
    4.20.2  冒泡排序演算法的設計實現
    4.20.3  冒泡排序演算法的調試
  4.21  設計實例二：GPIO的驅動和控制
    4.21.1  STM32G071的GPIO原理
    4.21.2  所用寄存器的地址和功能
    4.21.3  GPIO驅動和控制的實現
  4.22  設計實例三：中斷的控制和實現
    4.22.1  擴展中斷和事件控制器（EXTI）原理
    4.22.2  所用寄存器的地址和功能
    4.22.3  向量表信息
    4.22.4  應用程序的設計
    4.22.5  程序代碼的調試
第5章  Cortex-M0+ C語言應用開發
  5.1  Arm C/C++編譯器選項
    5.1.1  Arm編譯器的優化級別
    5.1.2  Arm Compiler 5的參數設置選項
    5.1.3  Arm Compiler 6的參數設置選項
  5.2  CMSIS軟體架構
    5.2.1  引入CMSIS的必要性
    5.2.2  CMSIS的架構
    5.2.3  CMSIS的優勢
    5.2.4  CMSIS的編程規則
    5.2.5  CMSIS軟體包
    5.2.6  使用CMSIS訪問不同資源
  5.3  C語言設計實例一：輸入/輸出重定向的實現
    5.3.1  定製Microlib輸入/輸出函數
    5.3.2  輸入/輸出函數重定向的實現原理
    5.3.3  輸入/輸出函數重定向的具體實現
  5.4  C語言設計實例二：1602字元型LCD的驅動
    5.4.1  1602字元型LCD的原理
    5.4.2  1602字元型LCD的處理流程
    5.4.3  1602字元型LCD和開發板的硬體連接
    5.4.4  程序代碼的設計
  5.5  C語言設計實例三：中斷控制與1602字元型LCD的交互
    5.5.1  程序代碼的設計
    5.5.2  C語言中斷程序的分析
  5.6  C語言設計實例四：軟體驅動的設計與實現
    5.6.1  創建HAL的設計實例
    5.6.2  創建LL的設計實例

第6章  電源、時鐘和複位的原理及應用
  6.1  電源系統的原理及功能
    6.1.1  電源系統框架
    6.1.2  電源監控
    6.1.3  低功耗模式
  6.2  RCC中的時鐘管理功能
    6.2.1  RCC中的時鐘源
    6.2.2  RCC中的時鐘樹結構
  6.3  RCC中的複位管理功能
    6.3.1  電源複位
    6.3.2  系統複位
    6.3.3  RTC域複位
  6.4  低功耗設計實例一：從停止模式喚醒MCU的實現
    6.4.1  設計策略和實現目標
    6.4.2  程序設計和實現
  6.5  低功耗設計實例二：定時器喚醒功耗分析
  6.6  低功耗設計實例三：運行模式和低功耗模式狀態的顯示
    6.6.1  第一種設計實現方法
    6.6.2  第二種設計實現方法
第7章  看門狗的原理和應用
  7.1  獨立看門狗的原理和功能
    7.1.1  IWDG的結構
    7.1.2  IWDG的工作原理
    7.1.3  IWDG時鐘基準和超時的設置
  7.2  系統窗口看門狗的原理和功能
    7.2.1  WWDG的結構
    7.2.2  WWDG的工作原理
    7.2.3  WWDG時鐘基準和超時值的設置
    7.2.4  WWDG中斷
  7.3  獨立看門狗設計實例：實現與分析
    7.3.1  生成工程框架
    7.3.2  添加設計代碼
    7.3.3  設計下載和分析
第8章  步進電機的驅動和控制
  8.1  低功耗定時器的結構及功能
    8.1.1  LPTIM的結構
    8.1.2  LPTIM的功能
  8.2  高級控制定時器的結構及功能
    8.2.1  TIM1的結構
    8.2.2  TIM1的功能
  8.3  設計實例：步進電機的驅動和信號測量
    8.3.1  步進電機的設計原理
    8.3.2  步進電機的驅動電路
    8.3.3  霍爾感測器的測速原理
    8.3.4  系統硬體連接
    8.3.5  在STM32CubeMX中配置參數
    8.3.6  在Keil μVision中添加設計代碼
    8.3.7  設計處理和驗證
第9章  直流電機的驅動和控制
  9.1  脈衝寬度調製的原理

  9.2  直流風扇的驅動原理
    9.2.1  直流風扇的規範和連線
    9.2.2  PWM速度控制功能
    9.2.3  脈衝感測器（轉速輸出類型）
  9.3  通用定時器的原理
    9.3.1  TIM2/TIM3/TIM4的主要功能
    9.3.2  TIM14的主要功能
    9.3.3  TIM15的主要功能
    9.3.4  TIM16/TIM17的主要功能
  9.4  直流風扇驅動和測速的設計與實現
    9.4.1  系統設計策略
    9.4.2  系統硬體連接
    9.4.3  應用程序的設計
    9.4.4  設計處理和下載
第10章  紅外串口通信的設計和實現
  10.1  低功耗通用非同步收發器的原理
    10.1.1  模塊結構
    10.1.2  介面信號
    10.1.3  數據格式
    10.1.4  FIFO模式
    10.1.5  單線半雙工模式
    10.1.6  多處理器通信
    10.1.7  發送器原理
    10.1.8  接收器原理
    10.1.9  波特率發生器
    10.1.10  喚醒和中斷事件
  10.2  通用同步非同步收發器的原理
    10.2.1  主要功能
    10.2.2  接收器過採樣技術
    10.2.3  同步模式
    10.2.4  ISO/IEC 7816模式
    10.2.5  串列紅外通信
    10.2.6  自動波特率檢測
    10.2.7  接收器超時
    10.2.8  喚醒和中斷事件
  10.3  設計實例：基於LPUART和紅外介面的串列通信的實現
    10.3.1  紅外串列通信設計思路
    10.3.2  串口的通信參數配置規則
    10.3.3  紅外發射電路和紅外接收電路的設計
    10.3.4  紅外介面的原理
    10.3.5  信號的編碼與解碼
    10.3.6  紅外通信系統的抗干擾設計
    10.3.7  發送端應用程序的設計與實現
    10.3.8  接收端應用程序的設計與實現
第11章  音頻設備的驅動和控制
  11.1  外設串列介面概述
    11.1.1  SPI模塊的主要特性
    11.1.2  I2S模塊的主要特性
  11.2  SPI模塊的結構和功能
    11.2.1  SPI模塊的結構

    11.2.2  一個主設備和一個從設備的通信
    11.2.3  標準的多個從設備通信
    11.2.4  多個主設備通信
    11.2.5  從設備選擇引腳管理
    11.2.6  通信格式
    11.2.7  配置SPI
    11.2.8  使能SPI的步驟
    11.2.9  數據發送和接收過程
    11.2.10  SPI狀態位
    11.2.11  SPI錯誤標誌
    11.2.12  NSS脈衝模式
    11.2.13  TI模式
    11.2.14  CRC計算
    11.2.15  SPI中斷
  11.3  I2S模塊的結構和功能
    11.3.1  I2S模塊的結構
    11.3.2  支持的音頻標準
    11.3.3  啟動說明
    11.3.4  I2S時鐘生成器
    11.3.5  I2S主模式
    11.3.6  I2S從模式
    11.3.7  I2S狀態位
    11.3.8  I2S錯誤標誌
    11.3.9  DMA功能
    11.3.10  I2S中斷
  11.4  設計實例：I2S模塊與音頻設備的交互設計
    11.4.1  數字音頻介面
    11.4.2  音頻數據格式
    11.4.3  音頻模塊硬體電路
    11.4.4  在STM32CubeMX中配置參數
    11.4.5  在Keil μVision中修改設計代碼
    11.4.6  設計處理和驗證
第12章  實時時鐘的原理和電子鐘實現
  12.1  實時時鐘的原理及功能
    12.1.1  RTC的功能和結構
    12.1.2  RTC低功耗模式
    12.1.3  RTC中斷
  12.2  I2C匯流排的原理及功能
    12.2.1  I2C模塊的結構
    12.2.2  I2C可編程時序
    12.2.3  I2C主設備時鐘
    12.2.4  從設備定址模式
    12.2.5  從停止模式喚醒
    12.2.6  數據傳輸的處理
    12.2.7  從模式
    12.2.8  對SMBus的支持
    12.2.9  中斷和DMA
    12.2.10  低功耗模式
  12.3  OLED顯示模塊的原理
    12.3.1  OLED的性能和參數

    12.3.2  OLED模塊的電路
    12.3.3  I2C匯流排寫數據
    12.3.4  I2C的寫模式
    12.3.5  I2C的數據位傳輸
    12.3.6  圖形顯示數據RAM
    12.3.7  存儲器定址模式
    12.3.8  OLED的初始化命令序列
  12.4  電子鐘的應用設計
    12.4.1  在STM32CubeMX中配置參數
    12.4.2  在Keil μVision中添加設計代碼
    12.4.3  設計下載和測試
第13章  直接存儲器訪問的原理和實現
  13.1  DMA模塊的原理
    13.1.1  STM32G071 MCU系統結構
    13.1.2  DMA模塊的結構
    13.1.3  DMA傳輸
    13.1.4  DMA仲裁
    13.1.5  DMA通道
    13.1.6  DMA數據寬度、對齊和端
    13.1.7  DMA中斷
  13.2  DMA請求多路選擇器的原理
    13.2.1  DMAMUX的結構
    13.2.2  DMAMUX映射
    13.2.3  DMAMUX通道
    13.2.4  DMAMUX請求多路選擇器
    13.2.5  同步模式和通道事件生成
    13.2.6  DMAMUX請求生成器
    13.2.7  DMAMUX中斷
  13.3  設計實例：基於DMA的數據傳輸實現
    13.3.1  在STM32CubeMX中配置參數
    13.3.2  在Keil μVision中添加設計代碼
    13.3.3  設計下載和調試
第14章  信號採集和處理的實現
  14.1  ADC結構和功能
    14.1.1  ADC內部結構
    14.1.2  低功耗模式
    14.1.3  高性能特性
    14.1.4  ADC轉換速度
    14.1.5  ADC時鐘的選擇
    14.1.6  ADC輸入與ADC的連接關係
    14.1.7  ADC轉換模式
    14.1.8  模擬看門狗
    14.1.9  數據傳輸和中斷
  14.2  溫度感測器和內部參考電壓
    14.2.1  讀取溫度
    14.2.2  使用內部參考電壓計算實際VREF+
  14.3  電池電壓的監控
  14.4  設計實例一：模擬信號的採集與顯示
    14.4.1  在STM32CubeMX中配置參數
    14.4.2  在Keil μVision中添加設計代碼

    14.4.3  設計下載和調試
  14.5  DAC結構和功能
    14.5.1  DAC內部結構
    14.5.2  DAC通道使能
    14.5.3  DAC數據格式
    14.5.4  DAC轉換
    14.5.5  DAC電壓
    14.5.6  DAC觸發選擇
    14.5.7  DMA請求
    14.5.8  雜訊生成
    14.5.9  生成三角波
    14.5.10  DAC通道模式
    14.5.11  DAC通道緩衝區標定
    14.5.12  雙DAC通道轉換模式（如果可用）
    14.5.13  低功耗模式
  14.6  基本定時器結構和功能
  14.7  設計實例二：使用示波器上的X-Y模式顯示不同的圖形
    14.7.1  設計目標和設計思路
    14.7.2  在STM32CubeMX中配置參數
    14.7.3  在Keil μVision中添加設計代碼
    14.7.4  設計下載和測試
第15章  嵌入式操作系統原理及應用
  15.1  操作系統的必要性
    15.1.1  單任務程序
    15.1.2  輪詢程序
  15.2  操作系統基本知識
    15.2.1  操作系統的作用
    15.2.2  操作系統的功能
    15.2.3  嵌入式操作系統
  15.3  RT-Thread Nano架構及功能
  15.4  RT-Thread Nano在Keil MDK的移植
    15.4.1  安裝RT-Thread Nano
    15.4.2  添加RT-Thread Nano
    15.4.3  適配RT-Thread Nano
    15.4.4  修改設計代碼
    15.4.5  配置RT-Thread Nano
  15.5  RT-Thread Nano內核分析與實現
    15.5.1  線程及其管理
    15.5.2  線程的創建及調度的實現
    15.5.3  定時器的使用
    15.5.4  互斥量的使用

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