嵌入式控制系统原理及设计(电气工程及其自动化自动化专业卓越工程能力培养与工程教育

本书以嵌入式系统在自 动控制系统中的应用为背景 ，基于ARMCortex-M3内核 的STM32嵌入式微处理器， 系统地介绍嵌入式控制系统 的基础知识、软件设计技术 、接口设计技术以及嵌入式 控制系统的特殊需求和设计 内涵。 本书共7章：第1章介绍 了嵌入式控制系统的基础知 识；第2章介绍了ARM Cortex-M3内核的基础知识 ；第3章介绍了嵌入式系统 的汇编语言、c语言程序设 计、Thumb-2指令集、嵌入 式c语言及混合编程；第4章 介绍了嵌入式控制系统的设 计步骤和方法；第5章介绍 了嵌入式控制系统接口技术 ；第6章介绍了嵌入式操作 系统；第7章介绍了嵌入式 控制系统的设计案例。 本书可作为普通高校电 气工程自动化、电子信息、 计算机等相关专业的本科教 材，也可供有关专业的研究 生使用，并对从事自动控制 系统设计的技术人员有较高 的参考价值。

前言 第1章 嵌入式控制系统基础 1.1 嵌入式系统的概念 1.1.1 嵌入式系统的定义 1.1.2 嵌入式系统的组成 1.1.3 嵌入式系统的特点 1.1.4 嵌入式系统的应用 1.2 嵌入式控制系统 1.2.1 嵌入式控制系统的概念 1.2.2 嵌入式控制系统的工作原理 1.2.3 嵌入式控制系统的优势 本章小结 思考题与习题 第2章 ARM微处理器基础 2.1 微处理器的基础知识 2.1.1 微处理器的基本结构 2.1.2 微处理器的工作原理 2.2 嵌入式微处理器概述 2.2.1 嵌入式微处理器的特点 2.2.2 嵌入式微处理器的分类 2.3 ARM微处理器概述 2.3.1 ARM微处理器的体系结构 2.3.2 ARM微处理器的特点 2.3.3 ARMCortex-M3微处理器内核 2.4 ARMCortex-M3的编程模型 2.4.1 数据类型 2.4.2 存储器格式 2.4.3 寄存器组织 2.4.4 操作模式 2.4.5 异常和中断 本章小结 思考题与习题 第3章 编程基础 3.1 汇编基础 3.1.1 汇编语言:基本语法 3.1.2 汇编语言:后缀的使用 3.1.3 汇编语言:统一汇编语言 3.1.4 指令列表 3.2 指令描述 3.2.1 汇编语言:传送数据 3.2.2 LDR和ADR伪指令 3.2.3 汇编语言:处理数据 3.2.4 汇编语言:调用和无条件跳转 3.2.5 汇编语言:决断和条件跳转 3.2.6 汇编语言:组合比较和条件跳转 3.2.7 汇编语言:使用IT指令的条件执行 3.2.8 汇编语言:指令屏障和存储器屏障指令 3.2.9 汇编语言:饱和运算 3.3 Cortex-M3支持的其他汇编语言 3.3.1 MSR和MRS 3.3.2 SDIV和UDIV 3.3.3 REV?REVH和REVSH 3.3.4 位反转 3.3.5 SXTB?SXTH?UXTB和UXTH 3.3.6 位域清除和位域插入 3.3.7 UBFX和SBFX 3.3.8 LDRD和STRD 3.3.9 表格跳转字节和表格跳转半字 3.4 嵌入式C语言程序设计基础 3.5 汇编语言与C语言的混合编程 3.5.1 简介 3.5.2 内嵌汇编指令 3.5.3 汇编与C程序的变量相互访问 3.5.4 汇编与C程序的函数相互调用 本章小结 思考题与习题 第4章 嵌入式控制系统设计基础 4.1 嵌入式控制系统的设计方法 4.1.1 嵌入式控制系统设计流程 4.1.2 软硬件协同设计技术 4.2 嵌入式系统硬件设计 4.2.1 原理图设计的基本原则 4.2.2 PCB图设计的基本规则 4.3 嵌入式系统软件设计 4.3.1 交叉开发环境 4.3.2 轮询系统 4.3.3 前后台系统 4.3.4 实时多任务系统 本章小结 思考题与习题 第5章 嵌入式系统接口技术 5.1 嵌入式微处理器的最小系统 5.1.1 电源电路 5.1.2 晶振电路 5.1.3 复位电路 5.1.4 JTAG调试接口电路 5.1.5 STM32启动模式电路 5.2 GPIO端口 5.2.1 GPIO端口简介 5.2.2 GPIO寄存器 5.2.3 GPIO库函数 5.2.4 GPIO使用示例 5.3 UART串行接口 5.3.1 串行通信基础 5.3.2 USART简介 5.3.3 STM32的USART硬件结构 5.3.4 USART操作 5.3.5 USART寄存器 5.3.6 USART库函数 5.3.7 RS-232接口电路及使用示例 5.4 EXTI中断系统 5.4.1 中断的基本概念 5.4.2 STM32的中断系统简介 5.4.3 嵌套向量中断控制器 5.4.4 NVIC和EXTI寄存器 5.4.5 库函数 5.4.6 中断示例 5.5 通用定时器 5.5.1 STM32的通用定时器 5.5.2 通用定时器的寄存器 嵌入式控制系统原理及设计 5.5.3 通用定时器的库函数 5.5.4 通用定时器的使用示例 5.6 模/数转换器(ADC) 5.6.1 ADC简介 5.6.2 STM32的ADC概述 5.6.3 ADC的寄存器 5.6.4 ADC的库函数 5.6.5 ADC示例 5.7 CAN总线 5.7.1 CAN简介 5.7.2 CAN总线的帧结构 5.7.3 STM32CAN总线 5.7.4 CAN的寄存器 5.7.5 CAN的库函数 5.7.6 CAN接口电路及示例 本章小结 思考题与习题 第6章 嵌入式操作系统及应用 6.1 嵌入式实时操作系统概述 6.1.1 嵌入式实时操作系统的概念 6.1.2 应用程序在操作系统上的执行过程 6.1.3 操作系统的分类 6.1.4 常见的嵌入式操作系统 6.2 uC/OS-II的内核机制 6.2.1 uC/OS-II的内核结构 6.2.2 uC/OS-II的任务管理 6.2.3 uC/OS-II的时间管理 6.2.4 任务间的通信与同步 6.3 uC/OS-II的程序设计模式 6.4 uC/OS-II的移植 6.4.1 uC/OS-II的体系结构 6.4.2 移植文件 6.4.3 测试移植代码 本章小结 思考题与习题 第7章 嵌入式控制系统案例分析 7.1 设计背景 7.2 双轴伺服转台的需求分析 7.3 系统总体设计 目录 7.3.1 系统总体结构 7.3.2 控制策