嵌入式系统原理与应用 基于STM32F4系列微控制器 微课版

编辑推荐： （1）本书针对读者学习嵌入式系统入门困难、相关内容较为抽象、学习以后动手能力差等问题，通过通俗易懂的文字描述和丰富的案例介绍，让读者掌握嵌入式系统的基本概念、工作原理和开发方法，同时尽量避免烦琐的软 硬件配置细节描述。 （2）本书使用的硬件环境基于 STM32F4 系列微控制器，具体型号是 STM32F407xx，其中阐述的微控制器工作原理与编程方法也适用于 STM32 系列中的其他型号的微控制器。全书案例使用C语言和 HAL 库编程实现。为了照顾部分对嵌入式系统底层程序开发感兴趣的读者，本书在讲解Cortex-M3 M4 架构的部分保留了对汇编语言的介绍。 本书特色： （1）结构合理，语言精炼，案例丰富。 （2）基于Arm体系结构的STM32F4系列微控制器。 （3）详细介绍嵌入式系统的概念、原理、应用及开发工具链。 （4）配套丰富教辅资源，支持随时随地自学，助力读者稳步提升工程实践能力。

本书首先介绍了嵌入式系统的基本概念和背景知识，以及常见的嵌入式系统硬件和嵌入式系统开发工具；其次讲解了基于Cortex-M3 M4架构微控制器的内部结构和指令集，帮助读者建立对嵌入式处理器的宏观认识；然后介绍了STM32微控制器的开发工具链，包括STM32CubeMX、Keil MDK和设备驱动库等；很后以STM32F4系列微控制器为例，阐述了其主要功能模块的工作原理和编程方法，包括这些模块的内部结构、外围硬件电路设计方法、寄存器组织和应用案例等内容。
本书可作为高等院校计算机、电子信息、自动化、电力电气等专业的“嵌入式系统原理”“嵌入式系统编程”“32位单片机原理与应用”等课程的教材和教学参考书，也可作为工程实训、电子制作与竞赛的实践教材，还可作为从事自动控制、物联网、机电一体化等应用领域开发工作的工程技术人员的参考书。

  

第1章嵌入式系统概述1
1.1嵌入式系统的概念1
1.2嵌入式系统的特点2
1.3嵌入式系统的组成4
1.4嵌入式系统的应用领域7
1.5思考与练习8
第2章嵌入式系统基础知识9
2.1嵌入式硬件系统9
2.1.1嵌入式处理器9
2.1.2存储器17
2.1.3外围接口20
2.2嵌入式软件系统21
2.2.1嵌入式操作系统22
2.2.2嵌入式图形系统23
2.3嵌入式系统的开发流程与开发模式25
2.3.1嵌入式系统的开发流程25
2.3.2嵌入式系统的开发模式26
2.4思考与练习30
第3章Arm处理器介绍31
3.1概述31
3.2Arm体系结构32
3.2.1Arm体系结构的版本33
3.2.2Arm体系结构的扩展36
3.3常见的Arm处理器37
3.4思考与练习40
第4章Cortex-M3/M4架构41
4.1概述41
4.2Cortex-M3/M4的内部结构42
4.3Cortex-M3/M4的系统地址映射46
4.4Cortex-M3/M4的编程模型47
4.4.1工作模式和运行级别48
4.4.2存储格式48
4.4.3寄存器组49
4.5Cortex-M3/M4的异常53
4.6指令集和汇编语言54
4.6.1Thumb指令集概述54
4.6.2汇编语言基础55
4.6.3寻址方式57
4.6.4统一汇编语言60
4.7思考与练习61
第5章STM32系列微控制器62
5.1概述62
5.2STM32F407xx微控制器介绍63
5.3STM32F407xx的地址映射67
5.4启动方式的配置71
5.5STM32系列微控制器的命名规则72
5.6STM32系列微控制器的引脚功能73
5.7STM32小系统的组成75
5.8思考与练习78
第6章STM32设备驱动库和STM32CubeMX79
6.1CMSIS介绍79
6.2STM32设备驱动库82
6.2.1STM32设备驱动库简介82
6.2.2预定义数据类型和结构体86
6.2.3解析HAL库88
6.3STM32CubeMX辅助开发工具91
6.4思考与练习97
第7章KeilMDK集成开发环境98
7.1KeilMDK介绍98
7.2KeilMDK安装99
7.3KeilMDK使用102
7.4KeilMDK程序调试110
7.5STM32F407xx引导代码解析112
7.6思考与练习115
第8章处理器时钟116
8.1时钟概述116
8.2时钟相关参数119
8.3时钟参数配置方法120
8.3.1工程设置121
8.3.2时钟相关代码解析122
8.4思考与练习126
第9章通用输入输出端口127
9.1STM32F4微控制器的GPIO端口127
9.2GPIO配置方法129
9.3GPIO编程130
9.3.1工程配置131
9.3.2GPIO相关数据结构和API函数132
9.3.3GPIO代码解析133
9.4位带操作137
9.4.1位带概述137
9.4.2位带编程138
9.5思考与练习140
第10章异常与中断处理141
10.1中断控制器的工作原理141
10.1.1中断优先级142
10.1.2外部中断和事件147
10.2中断编程149
10.2.1工程配置149
10.2.2中断相关数据结构和API函数151
10.2.3中断代码解析154
10.3思考与练习157
第11章定时器158
11.1系统定时器158
11.2通用定时器162
11.2.1定时器的时钟源165
11.2.2定时器的计数单元167
11.3定时器的基本计数功能168
11.3.1工程配置169
11.3.2计数相关数据结构和API函数171
11.3.3定时器计数代码解析173
11.4定时器的输出比较模式175
11.4.1工程配置175
11.4.2输出比较模式相关数据结构和API函数178
11.4.3输出比较模式代码解析179
11.5定时器的PWM输出模式182
11.5.1工程配置183
11.5.2PWM输出模式相关数据结构和API函数184
11.5.3PWM输出模式代码解析185
11.6定时器的外部时钟模式186
11.6.1工程配置187
11.6.2外部时钟模式代码解析188
11.7定时器的级联189
11.7.1工程配置189
11.7.2定时器级联代码解析192
11.8定时器的输入捕获模式193
11.8.1工程配置193
11.8.2输入捕获模式相关数据结构和API函数194
11.8.3输入捕获模式代码解析195
11.9思考与练习197
第12章串行通信接口199
12.1串行通信与异步串行通信199
12.1.1串行通信概述199
12.1.2异步串行通信协议200
12.1.3异步串行通信的接口标准201
12.2STM32F407xx的异步串行通信204
12.3异步串行通信参数设置205
12.4阻塞方式串行通信209
12.4.1工程配置210
12.4.2异步串行通信相关数据结构和API函数211
12.4.3异步串行通信阻塞方式通信代码解析213
12.5非阻塞方式串行通信215
12.5.1工程配置216
12.5.2异步串行通信中断处理相关函数216
12.5.3异步串行通信非阻塞方式通信代码解析217
12.6思考与练习219
第13章DMA220
13.1DMA介绍220
13.1.1STM32F4微控制器的DMA工作原理220
13.1.2DMA参数配置222
13.2外设与存储器之间的DMA传输224
13.2.1工程配置224
13.2.2DMA相关数据结构和API函数226
13.2.3外设到存储器的DMA传输代码解析228
13.3存储器到存储器的DMA传输230
13.3.1工程配置231
13.3.2存储器到存储器的DMA传输代码解析231
13.4思考与练习234
第14章数模转换器235
14.1DAC介绍235
14.2STM32F407xx的DAC236
14.3软件触发方式239
14.3.1工程配置239
14.3.2DAC相关数据结构和API函数240
14.3.3软件触发方式代码解析241
14.4定时器触发方式242
14.4.1工程配置243
14.4.2定时器触发方式代码解析243
14.5DMA方式的DAC编程244
14.5.1工程配置245
14.5.2DMA方式的DAC转换代码解析245
14.6思考与练习247
第15章模数转换器248
15.1ADC介绍248
15.2STM32F407xx的ADC249
15.3多重ADC模式255
15.4软件触发数据采样259
15.4.1工程配置259
15.4.2ADC相关数据结构和API函数262
15.4.3软件触发数据采样代码解析264
15.5定时器触发数据采样266
15.5.1软件配置266
15.5.2定时器触发数据采样代码解析267
15.6规则组数据采样268
15.6.1工程配置268
15.6.2规则组数据采样代码解析270
15.7多重ADC模式数据采样272
15.7.1工程配置272
15.7.2ADC扩展的API函数273
15.7.3多重ADC模式数据采样代码解析274
15.8思考与练习275
第16章浮点运算与数字信号处理276
16.1Cortex-M4架构的浮点运算276
16.1.1定点数和浮点数277
16.1.2Cortex-M4的浮点运算单元278
16.1.3浮点运算编程279
16.2DSP指令集281
16.2.1DSP相关数据类型282
16.2.2DSP指令集283
16.3CMSIS-DSP库介绍284
16.4CMSIS-DSP库编程举例286
16.4.1向量运算286
16.4.2快速傅里叶变换292
16.4.3FIR滤波器295
16.4.4IIR滤波器302
16.5思考与练习306
第17章综合应用案例307
17.1智能小车的工作原理及编程307
17.1.1电机驱动模块308
17.1.2循迹检测模块313
17.1.3超声波测距模块315
17.2多任务环境下的智能小车控制程序318
17.2.1KeilRTX5319
17.2.2基于KeilRTX5的多任务编程320
17.3思考与练习325
参考文献326