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本书基于ARM公司的Cortex-M3处理器的STM32微控制器，使用MDK-ARM开发软件和C语言，结合STM32固件库和STM32开发板，面向底层应用编程，介绍嵌入式系统的工作原理和应用技术，包括嵌入式系统设计基础、Cortex-M3处理器、Thumb指令集、STM32微控制器、STM32的GPIO、Cortex-M3异常和STM32中断、STM32的串行通信接口、STM32的DMA接口、STM32的定时器接口、STM32的模拟接口。本书可以作为高等院校计算机、电子、通信及自动控制等专业"嵌入式系统导论”课程或"嵌入式系统基础”课程的教材或参考书，也可以作为嵌入式系统应用开发人员和希望了解嵌入式系统的人员的参考书。

目    录
第1章  嵌入式系统设计基础	1
1.1  嵌入式系统概述	1
1.1.1  什么是嵌入式系统	2
1.1.2  嵌入式系统的技术特点	2
1.1.3  嵌入式系统的组成	3
1.2  嵌入式系统的开发	4
1.2.1  嵌入式系统的开发模式	4
1.2.2  嵌入式系统开发需要的软件、硬件	5
1.2.3  软件开发流程	6
习题1	7
第2章  Cortex-M3处理器	9
2.1  ARM处理器	9
2.2  Cortex-M3处理器结构	11
2.3  寄存器	13
2.4  存储器组织	15
习题2	19
第3章  Thumb指令集	21
3.1  ARM指令集和Thumb指令集	21
3.2  UAL	22
3.2.1  汇编语言的语句格式	23
3.2.2  汇编语言的程序结构	23
3.2.3  存储器空间分配指示符	25
3.2.4  常量表达	26
3.3  数据寻址	27
3.3.1  寄存器寻址	27
3.3.2  存储器寻址	29
3.4  常用指令	30
3.4.1  处理器指令格式	30
3.4.2  数据传送指令	31
3.4.3  数据处理指令	32
3.4.4  分支跳转指令	33
3.5  STM32启动代码	35
3.6  开发工具MDK	39
3.6.1  MDK安装	40
3.6.2  MDK目录结构	41
3.6.3  创建应用程序	43
3.6.4  汇编语言程序的开发	46
习题3	49
第4章  STM32微控制器	51
4.1  STM32微控制器结构	51
4.1.1  STM32微控制器简介	51
4.1.2  STM32微控制器的系统结构	54
4.1.3  STM32微控制器的存储结构	55
4.2  STM32微控制器开发	57
4.2.1  Cortex微控制器软件接口标准——CMSIS	57
4.2.2  STM32固件库	59
4.2.3  C语言应用	61
4.3  RCC	63
习题4	69
第5章  STM32的GPIO	71
5.1  GPIO的结构和功能	71
5.2  GPIO寄存器	72
5.2.1  GPIO寄存器的功能	73
5.2.2  GPIO寄存器的应用	74
5.3  GPIO输出应用示例：LED的亮灭控制	76
5.3.1  项目创建和选项配置	76
5.3.2  应用程序分析	79
5.3.3  应用程序编写	82
5.3.4  程序模拟运行	85
5.3.5  程序硬件仿真	87
5.4  GPIO输入应用示例：查询按键状态	90
5.4.1  程序分析和编写	90
5.4.2  程序调试和运行	92
5.5  STM32固件库编程总结	94
5.5.1  基于STM32固件库的开发过程	94
5.5.2  STM32固件库的一般规则	95
5.5.3  对比直接对寄存器进行编程	98
习题5	100
第6章  Cortex-M3异常和STM32中断	103
6.1  Cortex-M3的异常	103
6.2  STM32中断应用	106
6.2.1  NVIC初始化配置	107
6.2.2  外部中断EXTI	108
6.2.3  GPIO引脚的中断配置	111
6.2.4  STM32外设的中断配置	112
6.3  EXTI应用示例：按键中断	112
6.3.1  主程序流程	112
6.3.2  中断初始化配置	114
6.3.3  中断应用程序编写	115
习题6	118
第7章  STM32的串行通信接口	120
7.1  串行异步通信	120
7.1.1  串行异步通信字符格式	120
7.1.2  串行异步通信接口	121
7.2  通用同步/异步接收/发送器	123
7.2.1  STM32的USART功能	123
7.2.2  STM32的USART应用	125
7.3  USART应用示例：实现C语言标准I/O函数	126
7.3.1  USART初始化配置	126
7.3.2  I/O函数的重定向	128
7.3.3  信息交互应用程序	131
7.3.4  USART的中断应用	133
习题7	137
第8章  STM32的DMA接口	139
8.1  DMA控制器	139
8.1.1  DMA传输过程	139
8.1.2  STM32的DMA功能	140
8.1.3  STM32的DMA应用	142
8.2  DMA应用示例：USART的DMA传输	144
8.2.1  DMA初始化配置	144
8.2.2  DMA传输应用程序编写	146
8.3  DMA、USART和GPIO的综合应用	149
8.3.1  综合应用的项目分析	149
8.3.2  综合应用的编程	150
习题8	153
第9章  STM32的定时器接口	155
9.1  系统时钟	155
9.1.1  系统滴答定时器	155
9.1.2  SysTick应用示例：精确定时	158
9.2  STM32的看门狗	160
9.2.1  IWDG	160
9.2.2  IWDG应用示例：IWDG复位	163
9.2.3  WWDG	164
9.2.4  WWDG应用示例：适时“喂狗”	167
9.3  STM32定时器	169
9.3.1  基本定时器	170
9.3.2  基本定时器应用示例：周期性定时中断	173
9.4  STM32实时时钟（RTC）	176
9.4.1  RTC结构及特性	176
9.4.2  RTC应用示例：闹钟	179
习题9	182
第10章  STM32的模拟接口	184
10.1  STM32的ADC	184
10.1.1  ADC结构及特性	184
10.1.2  ADC的转换模式	189
10.1.3  STM32固件库中的ADC函数	190
10.1.4  ADC应用示例：数据采集	192
10.2  STM32的DAC	196
10.2.1  DAC结构及特性	197
10.2.2  STM32固件库中的DAC函数	200
10.2.3  DAC应用示例：输出模拟电压	201
习题10	204
参考文献	206

前    言
嵌入式系统既是一个快速发展的领域，又是一个知识覆盖面广、技术范围宽的交叉学科。本书是编者在多年教学基础上整理、总结而成的，面向底层开发的初学者，侧重软件编程，是一本相对初级的教材，内容结合教学经验，既适合教师教学使用，又适合学生自主学习使用，具有一定特色。
在内容上，本书基于ARM公司Cortex-M3处理器的STM32微控制器，使用主流的MDK-ARM开发软件和高级语言（C语言），结合STM32固件库和STM32开发板，介绍嵌入式系统的工作原理和应用技术。在结构上，本书没有照搬产品参考手册，有别于数据手册的面面俱到，从学习者角度重新编排，既有对技术、原理的补充说明，又有对代码的分析和解释。相较于大量的中英文资料，尤其是参考手册、用户指南类的官方文档，本书没有烦琐的寄存器细节和堆砌的库函数列表，而是进行了知识重组、内容提炼，并尝试在正文中提供一些阅读帮助，同时通过大量习题让读者巩固所学内容；另外，设计开放性题目，引导读者阅读相关文档，进行深入学习。
第1～2章提供了必要的基础知识；第3～10章以完成示例项目为目标（案例导向），介绍了相关技术，分析了程序流程，详解了核心代码，突出了实践，提供了指导。希望读者完成每个项目，在学中做、在做中学，即DIY（Do It Yourself）和LBD（Learning By Doing）。
本书面向信息技术类专业的普通本科（专科）学生或自学者，考虑初学者的实际知识水平，努力以清晰的结构、浅显的语言，结合示例项目，循序渐进、由浅入深地展开STM32微控制器及其基本外设接口的编程应用。读者应熟悉C语言编程，最好具有计算机组成原理或微机原理的先修知识。另外，课程虽然涉及硬件接口，但本书重点讲述软件编程，配合开发环境的软件模拟，可以不购买开发板，也可以购买价格低廉的STM32开发板。
本书基于前一版内容进行修订，主要结合行业最新进展更新了ARM处理器、STM32控制器和MDK开发工具，并采用较新版本的MDK V5.35贯穿全书例题程序。虽然实践环境更新为基于64位Windows 10操作系统的MDK V5.35，但相对于上一版基于Windows 7操作系统的MDK V5.11，本质上没有改变，操作几乎相同。读者若使用MDK V5其他版本，操作是基本相同的。
本书由钱晓捷和程楠编著。本书在编写过程中得到了张大伟、张青、姚俊婷等老师的帮助，在此表示感谢。由于编者水平有限，本书难免会有疏漏之处，敬请指正（钱晓捷：iexjqian@zzu.edu.cn）。

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嵌入式系统导论（第2版）