嵌入式系统原理及应用--基于STM32和RT-Thread(普通高等教育电子信息类系列教材)

本书以意法半导体（ST）的STM32L431系列微控制器为硬件核心，采用裸机开发和RT-Thread操作系统开发两条主线贯穿工作原理与实践应用，层层递进地介绍嵌入式系统的开发设计方法。全书共13章。第1~6章介绍STM32裸机开发，包括嵌入式系统概述、STM32硬件及软件基础、STM32通用功能输入输出、STM32外部中断、STM32定时器/计数器和STM32通用同步异步通信。第7~12章介绍RT-Thread操作系统开发，包括RT-Thread操作系统基础、RT-Thread线程管理、RT-Thread线程间同步、RT-Thread线程间通信、RT-Thread设备驱动和RT-Thread软件包。两种开发环境均适用于ST全系列微控制器，并且屏蔽了不同芯片的差异，用户掌握了STM32L431系列微控制器即掌握了ST全系列微控制器。第13章介绍基于STM32及OneNET的智能家居系统，通过综合应用案例，读者可以快速掌握基于STM32及RT-Thread的嵌入式系统设计与开发的方法。本书配有大量源于工程项目的应用实例，所有实例均经过调试和测试，可直接移植应用。此外，本书各章均配有思维导图和思考与练习，帮助读者巩固基础知识，提高综合应用能力。本书可作为普通高等院校电气、自动化、电子信息、机器人等专业的教材。本书配有以下教学资源：电子课件、源代码、教学大纲、视频。选用本书作教材的教师请登录wwwcmpeducom注册后下载，或加微信13910750469索取。

前言第1章嵌入式系统概述1本章思维导图11.1嵌入式系统基本概念11.1.1嵌入式系统的定义及特点11.1.2嵌入式系统的发展历程及发展趋势21.1.3嵌入式系统的应用31.1.4嵌入式系统的架构41.2嵌入式系统硬件41.2.1嵌入式系统硬件架构41.2.2嵌入式处理器41.2.3ARM微控制器51.3嵌入式系统软件61.3.1嵌入式系统软件架构61.3.2嵌入式系统软件编程思想9思考与练习10第2章STM32硬件及软件基础12本章思维导图122.1STM32微控制器概述122.1.1STM32微控制器产品系列及命名规则132.1.2STM32L431性能142.1.3STM32L431外部结构152.2最小系统设计162.3裸机开发环境搭建192.4C语言基础222.4.1文件结构222.4.2程序版式232.4.3C语言知识精编24思考与练习35第3章STM32通用功能输入输出37本章思维导图373.1GPIO概念及应用场景373.1.1GPIO概念373.1.2GPIO应用场景383.2IO内部电路结构及工作模式393.2.1IO内部电路结构393.2.2IO工作模式413.2.3GPIO应用步骤423.3GPIO应用实例1——状态指示灯463.3.1电路原理及需求分析463.3.2实现过程463.4GPIO应用实例2——按键控制LED513.4.1电路原理及需求分析513.4.2实现过程52思考与练习54第4章STM32外部中断57本章思维导图574.1中断基本概念574.2STM32外部中断系统594.2.1EXTI主要特征594.2.2EXTI内部电路结构594.2.3EXTI应用步骤594.3EXTI应用实例——按键控制LED624.3.1电路原理及需求分析624.3.2实现过程63思考与练习64第5章STM32定时器/计数器66本章思维导图665.1定时器/计数器基本概念665.2STM32定时器系统685.2.1TIM内部电路结构685.2.2脉冲宽度调制705.2.3TIM精确定时应用步骤725.3TIM应用实例1——精确定时735.3.1电路原理及需求分析735.3.2实现过程745.4TIM应用实例2——PWM控制状态指示灯775.4.1电路原理及需求分析775.4.2实现过程77思考与练习81第6章STM32通用同步异步通信83本章思维导图836.1通信基础836.1.1通信分类836.1.2异步串行通信856.2STM32的串口系统876.2.1USART的特点876.2.2USART内部电路结构876.2.3USART应用步骤876.3USART应用实例1——串口打印信息906.3.1电路原理及需求分析906.3.2实现过程916.4USART应用实例2——开关量远程监控系统956.4.1电路原理及需求分析956.4.2实现过程96思考与练习106目录第7章RT-Thread操作系统基础108本章思维导图1087.1RT-Thread操作系统简介及架构1087.1.1RT-Thread简介1087.1.2RT-Thread操作系统架构1097.2RT-Thread开发环境搭建1117.2.1软件下载及安装1117.2.2软件测试1117.3RT-Thread内核基础1147.3.1内核简介1147.3.2启动流程1167.3.3程序内存分布1187.3.4自动初始化机制1197.3.5内核对象模型119思考与练习120第8章RT-Thread线程管理122本章思维导图1228.1线程概念及管理方式1228.1.1线程概念1228.1.2线程管理方式及特点1238.2线程工作机制1248.2.1线程控制块1248.2.2线程重要属性1258.2.3系统线程1288.3线程应用方法1288.3.1线程管理方式1288.3.2动态线程应用步骤1308.4线程应用实例——状态指示灯131思考与练习135第9章RT-Thread线程间同步137本章思维导图1379.1信号量1379.1.1信号量工作机制1379.1.2信号量管理方式1399.1.3信号量应用步骤1409.2互斥量1429.2.1互斥量工作机制1429.2.2互斥量管理方式1439.2.3互斥量应用步骤1449.2.4优先级翻转1469.3事件集1489.3.1事件集工作机制1489.3.2事件集管理方式1499.3.3事件集应用步骤1519.4线程间同步应用实例——多线程同步1529.4.1电路原理及需求分析1529.4.2实现过程153思考与练习157第10章RT-Thread线程间通信159本章思维导图15910.1邮箱15910.1.1邮箱工作机制15910.1.2邮箱管理方式16110.1.3邮箱应用步骤16210.2消息队列16410.2.1消息队列工作机制16410.2.2消息队列管理方式16510.2.3消息队列应用步骤16610.3信号16810.3.1信号工作机制16810.3.2信号管理方式16810.3.3信号应用步骤17010.4线程间通信应用实例——多变量通信171思考与练习174第11章RT-Thread设备驱动175本章思维导图17511.1IO设备模型及框架17611.1.1IO设备模型17611.1.2IO设备模型框架17711.1.3IO设备访问17811.2PIN设备驱动17911.2.1获取引脚编号17911.2.2PIN设备管理方式18011.2.3PIN设备应用实例及步骤18311.3UART设备驱动18411.3.1UART设备管理方式18411.3.2UART设备应用实例及步骤18811.4TIM设备驱动18911.4.1TIM设备管理方式18911.4.2TIM设备应用实例及步骤19211.5ADC设备驱动19711.5.1ADC设备管理方式19711.5.2ADC设备应用实例及步骤19811.6设备驱动应用实例——远程监控系统20111.6.1电路原理及需求分析20111.6.2实现过程202思考与练习209第12章RT-Thread软件包211本章思维导图21112.1软件包简介及应用步骤21212.1.1软件包简介21212.1.2软件包应用步骤21212.2AHT10软件包21412.2.1AHT10简介21412.2.2AHT10软件包应用实例及步骤21612.3AT Device软件包22012.3.1AT命令简介22012.3.2AT Device软件包应用实例及步骤22112.4MQTT软件包22412.4.1MQTT简介22412.4.2MQTT软件包应用实例及步骤22612.5cJSON软件包23412.5.1JSON简介23412.5.2cJSON组包和解析23612.5.3cJSON软件包应用实例238思考与练习246第13章基于STM32及OneNET的智能家居系统247本章思维导图24713.1需求分析24813.2整体方案设计24813.3硬件设计25013.4软件设计25013.4.1软件架构25013.4.2系统配置25113.4.3程序设计25413.5OneNET云应用设计26113.5.1OneNET简介26113.5.2设备接入26213.5.3数据可视化26513.6系统测试269思考与练习270附录开发板原理图271参考文献272