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Arm嵌入式系統設計與應用(STM32F407微控制器與FreeRTOS開發)/電腦科學與技術叢書

  • 作者：編者:李正軍//李瀟然|責編:吳彤雲
  • 出版社：清華大學
  • ISBN：9787302683711
  • 出版日期：2025/04/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：306
人民幣：RMB 79 元      售價：元
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內容大鋼
   本書秉承「新工科」理念，從科研、教學和工程實際應用出發，理論聯繫實際，全面系統地講述了基於STM32F407微控制器的嵌入式系統設計與應用實例，並講述了FreeRTOS嵌入式實時操作系統。全書共分13章，主要內容包括：緒論、嵌入式微處理器、STM32系列微控制器、嵌入式開發平台的搭建、STM32 GPIO、STM32中斷、STM32定時器、STM32 通用同步非同步收發器（USART）、STM32 SPI串列匯流排、STM32 I2C串列匯流排、STM32 A/D轉換器、STM32 DMA控制器和嵌入式實時操作系統FreeRTOS。全書內容豐富，體系先進，結構合理，理論與實踐相結合，尤其注重工程應用技術。通過閱讀本書，讀者可以掌握STM32F4標準固件庫的開發方式和工具軟體的使用，掌握STM32F407的系統功能和常用外設的編程開發方法，通過FreeRTOS的學習，掌握嵌入式實時操作系統的應用方法。本書是在作者教學與科研實踐經驗的基礎上，結合近20年的STM32嵌入式系統的發展編寫而成的。
    本書可作為高等院校各類自動化、軟體工程、機器人、自動檢測、機電一體化、人工智慧、電子與電氣工程、電腦應用、信息工程、物聯網等相關專業的本科生、研究生授課教材，也可作為廣大從事嵌入式系統開發的工程技術人員的參考用書。
作者介紹
編者:李正軍//李瀟然|責編:吳彤雲
    李正軍，山東大學教授，碩士研究生導師。1984年畢業於山東大學數學系，同年留山東大學數學系任教；先後擔任「211工程」重點建設項目「現場匯流排技術實驗室」負責人、控制科學與工程學院「微機原理」課程負責人，並獲山東大學優秀教師榮譽稱號。擔任中國電氣工業協會設備網現場匯流排分會理事、中華人民共和國機械行業標準《低壓電氣通信規約》審稿人，全國電器設備網路通信介面標準化委員會委員。發表科研與教學論文50余篇，出版著作15部。承擔省部級與企業科研課題30余項，主要研究方向包括嵌入式系統、電腦控制技術、現場匯流排應用技術、電力電子技術等，
目錄
第1章  緒論
  1.1  嵌入式系統
    1.1.1  嵌入式系統概述
    1.1.2  嵌入式系統和通用電腦系統比較
    1.1.3  嵌入式系統的特點
  1.2  嵌入式系統的組成
  1.3  嵌入式系統的軟體
    1.3.1  無操作系統的嵌入式軟體
    1.3.2  帶操作系統的嵌入式軟體
    1.3.3  嵌入式操作系統的分類
    1.3.4  嵌入式實時操作系統的功能
    1.3.5  典型嵌入式操作系統
  1.4  嵌入式系統的應用領域
  1.5  嵌入式系統的體系
    1.5.1  硬體架構
    1.5.2  軟體層次
第2章  嵌入式處理器
  2.1  Arm嵌入式處理器
    2.1.1  Arm處理器的特點
    2.1.2  Arm體系結構的版本和系列
    2.1.3  Arm的RISC結構特性
  2.2  存儲器系統
    2.2.1  存儲器系統概述
    2.2.2  嵌入式系統存儲器的分類
  2.3  嵌入式處理器的分類和特點
    2.3.1  嵌入式微處理器
    2.3.2  嵌入式微控制器
    2.3.3  嵌入式DSP
    2.3.4  嵌入式SoC
    2.3.5  嵌入式處理器的特點
第3章  STM32系列微控制器
  3.1  STM32微控制器概述
    3.1.1  STM32微控制器產品介紹
    3.1.2  STM32系統性能分析
    3.1.3  Cortex-M4的三級流水線
    3.1.4  STM32微控制器的命名規則
    3.1.5  STM32F1和STM32F4的區別
    3.1.6  STM32微控制器的選型
  3.2  STM32F407ZGT6概述
    3.2.1  STM32F407的主要特性
    3.2.2  STM32F407的主要功能
  3.3  STM32F407ZGT6晶元內部結構
  3.4  STM32F407VGT6晶元引腳和功能
  3.5  STM32F407VGT6最小系統設計
第4章  嵌入式開發環境的搭建
  4.1  Keil MDK安裝配置
    4.1.1  Keil MDK簡介
    4.1.2  Keil MDK下載
    4.1.3  Keil MDK安裝
    4.1.4  安裝庫文件

  4.2  Keil MDK新工程的創建
    4.2.1  建立文件夾
    4.2.2  打開Keil μVision
    4.2.3  新建工程
  4.3  J-Scope安裝
  4.4  J-Scope調試方法
    4.4.1  打開J-Scope
    4.4.2  J-Scope功能區介紹
    4.4.3  新建工程
    4.4.4  添加變數
    4.4.5  保存工程
    4.4.6  進入調試模式
    4.4.7  停止調試
    4.4.8  查看存儲的變數
  4.5  Cortex-M4微控制器軟體介面標準（CMSIS）
    4.5.1  CMSIS介紹
    4.5.2  STM32F40x標準外設庫
  4.6  STM32F407開發板的選擇
  4.7  STM32模擬器的選擇
第5章  STM32 GPIO
  5.1  STM32 GPIO介面概述
    5.1.1  輸入通道
    5.1.2  輸出通道
  5.2  STM32 GPIO功能
    5.2.1  普通I/O功能
    5.2.2  單獨的位設置或位清除
    5.2.3  外部中斷/喚醒線
    5.2.4  復用功能
    5.2.5  軟體重新映射I/O復用功能
    5.2.6  GPIO鎖定機制
    5.2.7  輸入配置
    5.2.8  輸出配置
    5.2.9  復用功能配置
    5.2.10  高阻抗模擬輸入配置
    5.2.11  STM32的GPIO操作
    5.2.12  外部中斷映射和事件輸出
    5.2.13  GPIO的主要特性
  5.3  STM32的GPIO常用庫函數
  5.4  STM32的GPIO使用流程
  5.5  STM32 GPIO輸出應用實例
    5.5.1  STM32的GPIO輸出應用硬體設計
    5.5.2  STM32的GPIO輸出應用軟體設計
  5.6  STM32 GPIO輸入應用實例
    5.6.1  STM32的GPIO輸入應用硬體設計
    5.6.2  STM32的GPIO輸入應用軟體設計
第6章  STM32中斷
  6.1  中斷概述
    6.1.1  中斷
    6.1.2  中斷的功能
    6.1.3  中斷源與中斷屏蔽

    6.1.4  中斷處理過程
    6.1.5  中斷優先順序與中斷嵌套
  6.2  STM32F4中斷系統
    6.2.1  STM32F4嵌套向量中斷控制器
    6.2.2  STM32F4中斷優先順序
    6.2.3  STM32F4中斷向量表
    6.2.4  STM32F4中斷服務程序
  6.3  STM32F4外部中斷/事件控制器
    6.3.1  STM32F4的EXTI內部結構
    6.3.2  STM32F4的EXTI主要特性
  6.4  STM32F4中斷系統庫函數
    6.4.1  NVIC相關的庫函數
    6.4.2  EXTI相關的庫函數
  6.5  STM32F4外部中斷設計流程
  6.6  STM32F4外部中斷設計實例
    6.6.1  STM32F4外部中斷的硬體設計
    6.6.2  STM32F4外部中斷的軟體設計
第7章  STM32定時器
  7.1  STM32定時器概述
  7.2  STM32基本定時器
    7.2.1  基本定時器介紹
    7.2.2  基本定時器的功能
    7.2.3  基本定時器的寄存器
  7.3  STM32通用定時器
    7.3.1  通用定時器介紹
    7.3.2  通用定時器的功能
    7.3.3  通用定時器的工作模式
    7.3.4  通用定時器的寄存器
  7.4  STM32定時器庫函數
  7.5  STM32定時器應用實例
    7.5.1  STM32定時器配置流程
    7.5.2  STM32定時器應用硬體設計
    7.5.3  STM32定時器應用軟體設計
第8章  STM32通用同步/非同步收發器
  8.1  串列通信基礎
    8.1.1  串列非同步通信數據格式
    8.1.2  串列同步通信數據格式
  8.2  STM32的USART工作原理
    8.2.1  USART介紹
    8.2.2  USART的主要特性
    8.2.3  USART的功能
    8.2.4  USART的通信時序
    8.2.5  USART的中斷
    8.2.6  USART的相關寄存器
  8.3  STM32的USART庫函數
  8.4  STM32 USART串列通信應用實例
    8.4.1  STM32 USART基本配置流程
    8.4.2  USART串列通信應用的硬體設計
    8.4.3  USART串列通信應用的軟體設計
第9章  STM32 SPI串列匯流排

  9.1  STM32的SPI通信原理
    9.1.1  SPI串列匯流排概述
    9.1.2  SPI串列匯流排互連方式
  9.2  STM32F407 SPI串列匯流排的工作原理
    9.2.1  SPI串列匯流排的特徵
    9.2.2  SPI串列匯流排的內部結構
    9.2.3  SPI串列匯流排時鐘信號的相位和極性
    9.2.4  STM32的SPI配置
    9.2.5  STM32的SPI數據發送與接收過程
  9.3  STM32的SPI庫函數
  9.4  STM32的SPI應用實例
    9.4.1  STM32的SPI配置流程
    9.4.2  SPI與Flash介面的硬體設計
    9.4.3  SPI與Flash介面的軟體設計
第10章  STM32 I2C串列匯流排
  10.1  STM32 I2C串列匯流排的通信原理
    10.1.1  STM32 I2C串列匯流排概述
    10.1.2  I2C匯流排的數據傳輸
  10.2  STM32 I2C串列匯流排介面
    10.2.1  STM32 I2C串列匯流排的主要特性
    10.2.2  STM32 I2C串列匯流排的內部結構
    10.2.3  STM32 I2C串列匯流排的功能描述
  10.3  STM32F4的I2C庫函數
  10.4  STM32 I2C應用實例
    10.4.1  STM32的I2C配置
    10.4.2  STM32 I2C與EEPROM介面的硬體設計
    10.4.3  STM32 I2C與EEPROM介面的軟體設計
第11章  STM32模數轉換器
  11.1  模擬量輸入通道
    11.1.1  模擬量輸入通道的組成
    11.1.2  ADC的工作原理
  11.2  模擬量輸入信號類型與量程自動轉換
    11.2.1  模擬量輸入信號類型
    11.2.2  量程自動轉換
  11.3  STM32F407微控制器的ADC結構
  11.4  STM32F407 微控制器的ADC功能
    11.4.1  ADC使能和啟動
    11.4.2  時鐘配置
    11.4.3  轉換模式
    11.4.4  DMA控制
    11.4.5  STM32的ADC應用特徵
  11.5  STM32的ADC庫函數
  11.6  STM32 ADC應用實例
    11.6.1  STM32的ADC配置流程
    11.6.2  STM32 ADC應用的硬體設計
    11.6.3  STM32 ADC應用的軟體設計
第12章  STM32 DMA控制器
  12.1  STM32 DMA的基本概念
    12.1.1  DMA的定義
    12.1.2  DMA在嵌入式實時系統中的價值

    12.1.3  DMA傳輸的基本要素
    12.1.4  DMA傳輸過程
    12.1.5  DMA的特點與應用
  12.2  STM32 DMA的結構和主要特徵
  12.3  STM32 DMA的功能描述
    12.3.1  DMA處理
    12.3.2  仲裁器
    12.3.3  DMA通道
    12.3.4  DMA中斷
  12.4  STM32的DMA庫函數
  12.5  STM32 DMA應用實例
    12.5.1  STM32的DMA配置流程
    12.5.2  DMA應用的硬體設計
    12.5.3  DMA應用的軟體設計
第13章  嵌入式實時操作系統FreeRTOS
  13.1  FreeRTOS系統概述
    13.1.1  FreeRTOS的特點
    13.1.2  FreeRTOS的商業許可
    13.1.3  選擇FreeRTOS的理由
    13.1.4  FreeRTOS的發展歷史
    13.1.5  FreeRTOS的功能
    13.1.6  FreeRTOS的一些概念和術語
    13.1.7  為什麼要使用RTOS
  13.2  FreeRTOS的源代碼和相應官方手冊獲取
  13.3  FreeRTOS系統移植
  13.4  FreeRTOS的文件組成
  13.5  FreeRTOS的編碼規則及配置和功能裁剪
  13.6  FreeRTOS的任務管理
    13.6.1  任務相關的一些概念
    13.6.2  FreeRTOS的任務調度
    13.6.3  任務管理相關函數
  13.7  進程間通信與消息隊列
    13.7.1  進程間通信
    13.7.2  隊列的特點和基本操作
  13.8  信號量和互斥量
    13.8.1  二值信號量
    13.8.2  計數信號量
    13.8.3  優先順序翻轉問題
    13.8.4  互斥量
    13.8.5  遞歸互斥量
    13.8.6  相關函數概述
  13.9  事件組
    13.9.1  事件組的功能和原理
    13.9.2  事件組相關函數
  13.10  軟體定時器
    13.10.1  軟體定時器概述
    13.10.2  軟體定時器相關函數
  13.11  FreeRTOS任務管理應用實例
參考文獻

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