微機原理與接口技術——嵌入式系統描述

內容簡介

本書內容全面、重點明確、表述簡潔,注重將微機接口控制器的基本原理和實際操作相結合,突出軟硬體設計中的計算思維模式。全書共12章,內容包悼重整兵括微機原理及基本概念、CortexM3處理器體系結構、ARM彙編、嵌入式系統開發基礎、GPIO控制器、NVIC及EXTI中斷控制器、定時器、USART匯流排、IIC匯流排、SPI匯流排、ADC以及檔察海低功耗控制,並配套基於STM32L15x系列的實驗教程。

本書適合作為非計算機專業微機原理及接口技術的教材,也可作為計算機類嵌入式系統課程的參考教材。

圖書目錄

第1章微型計算機與嵌入式系統概論1

1.1微型計算機概述1

1.1.1微型計算機系統的組成1

1.1.2微處棕榆理器的發展3

1.2微型計算機的基本原理7

1.2.1馮·諾依曼體系結構7

1.2.2微機的匯流排8

1.2.3哈佛體系結構14

1.2.4微處理器的內部結構15

1.2.5I/O接口技術19

1.2.6存儲器20

1.2.7程式的執行過程24

1.3嵌入式系統概述25

1.4嵌入式系統架構27

1.5嵌入式系統的典型套用28

1.6典型嵌入式開源硬體和軟體系統31

1.6.1開源硬體平台31

1.6.2嵌入式開源作業系統33

第2章CortexM3微處理器的體系結構35

2.1ARM微處理器系列介紹35

2.2ARM CortexM3體系結構37

2.2.1總體架構37

2.2.2操作模式39

2.2.3暫存器40

2.2.4匯流排44

2.2.5存儲器45

2.2.6中斷50

2.3STM32L152RET6微處理器介紹50

2.4STM32L152RET6微處理器的系統結構51

2.5STM32L152RET6微處理器的引腳說明54

2.6STM32L152RET6微處理器的復位和時鐘控制57

2.7STM32L152RET6微處理器的存儲映射龍多嫌59

〖1〗微機原理與接口技術——嵌入式系統描述〖1〗第3章CortexM3處理器的指令系統63

3.1CortexM3處理器的指令系統概述63

3.1.1指令系統基本概念63

3.1.2指令格式65

3.1.3定址方式67

3.1.4數據傳送指令68

3.1.5存儲器訪問指令69

3.1.6算術運算指令74

3.1.7邏輯運算指令77

3.1.8移位和循環指令78

3.1.9比較指令79

3.1.10分支控制指令80

3.1.11其他指令81

3.2ARM彙編器中的偽指擊芝體令83

3.2.1Thumb偽指令83

3.2.2符號定義偽指令84

3.2.3數據定義偽指令85

3.2.4彙編控制偽指令86

3.2.5其他常用的偽指令87

3.3彙編語言的程式結構88

第4章開發謎地紙板硬體系統及開發環境92

4.1最小系統設計92

4.2開發板電路原理圖93

4.2.1電源93

4.2.2復位和啟動電路95

4.2.3時鐘95

4.2.4調試接口96

4.2.5按鍵97

4.2.6LED燈97

4.2.7顯示屏98

4.2.8擴展I/O口98

4.3軟體開發環境99

4.3.1嵌入式軟體開發流程99

4.3.2程式開發庫CMSIS101

4.3.3STM32L52嵌入式程式開發預備知識103

第5章通用輸入輸出112

5.1GPIO原理112

5.1.1GPIO功能112

5.1.2I/O模式配置113

5.2GPIO暫存器115

5.3GPIO操作函式館120

5.4GPIO實例128

5.4.1GPIO暫存器基本操作128

5.4.2GPIO LED燈控制130

5.4.3GPIO按鍵輸入131

第6章異常和中斷處理技術133

6.1中斷的基本概念133

6.2中斷向量表134

6.3中斷的執行過程138

6.3.1中斷回響基本流程138

6.3.2中斷最佳化技術141

6.3.3系統異常142

6.4嵌套向量中斷控制器NVIC144

6.4.1STM32L152 NVIC144

6.4.2NVIC暫存器144

6.4.3系統異常處理149

6.4.4全局中斷管理150

6.4.5NVIC庫函式151

6.5外部中斷/事件控制器EXTI157

6.6暫存器說明158

6.7EXTI函式館162

6.8中斷案例164

第辨套組台7章定時器168

7.1定時器原理概述168

7.2內部定時器SysTick170

7.2.1SysTick暫存器170

7.2.2SysTick定時器庫函式172

7.2.3SysTick定時器套用例程174

7.3外圍定時器基本概念175

7.4基本定時器TIM6、TIM7179

7.5通用定時器TIM2～TIM4、TIM9～TIM11181

7.5.1通用定時器時基單元182

7.5.2通用定時器輸入捕獲和輸出比較單元185

7.5.3TIMx的外部觸發同步模式189

7.6定時器暫存器191

7.7外圍定時器庫函式197

7.8定時器套用例程205

7.8.1定時器暫存器操作案例205

7.8.2基本計時中斷示例206

7.8.3比較輸出示例208

7.8.4輸入捕獲示例212

7.8.5PWM輸出和輸入示例215

第8章USART串口控制器218

8.1串列輸入輸出接口的基本概念218

8.2串列通信協定219

8.2.1異步串列通信協定219

8.2.2同步串列通信協定220

8.2.3串列通信基本概念221

8.3STM32L152 USART內部結構與原理224

8.3.1傳送器226

8.3.2接收器228

8.3.3校驗控制232

8.3.4硬體流控制232

8.3.5USART中斷請求233

8.4USART暫存器234

8.5USART 數據傳輸配置240

8.5.1波特率計算240

8.5.2異步雙向通信模式配置241

8.6USART 幀傳輸協定242

8.6.1串列鏈路幀格式設計242

8.6.2MODBUS幀格式246

8.7USART 函式館247

8.7.1暫存器定義247

8.7.2USART庫函式250

8.8USART 案例257

8.8.1串口暫存器操作案例257

8.8.2串口配置基本流程258

8.8.3PC串口通信案例259

8.8.4狀態機多位元組數據幀傳送和接收案例261

第9章IIC匯流排267

9.1IIC匯流排概述267

9.2I2C匯流排的基本操作268

9.3STM32L152 I2C匯流排控制器273

9.4I2C暫存器描述275

9.5I2C數據通信流程281

9.5.1I2C從模式通信281

9.5.2I2C主模式通信283

9.5.3匯流排通信錯誤285

9.5.4中斷請求285

9.6函式館287

9.6.1I2C暫存器結構 287

9.6.2I2C庫函式288

9.7I2C案例298

9.7.1I2C暫存器操作案例298

9.7.2I2C基本配置299

9.7.3模擬I2C實現301

9.7.4串列Flash通信304

9.7.5ADT7420溫度感測器通信306

第10章SPI309

10.1SPI匯流排概述309

10.2SPI匯流排控制器架構310

10.2.1接口信號和連線方式310

10.2.2傳輸模式和時序313

10.2.3STM32L15x SPI匯流排控制器315

10.3SPI暫存器說明317

10.4SPI通信流程320

10.4.1SPI雙工通信模式配置321

10.4.2SPI單工/半雙工通信323

10.5函式館326

10.5.1SPI暫存器結構326

10.5.2SPI庫函式328

10.6SPI案例333

10.6.1SPI暫存器操作案例333

10.6.2SPI函式館案例334

10.6.3溫度感測器ADT7320案例335

第11章模擬/數字轉換339

11.1ADC簡介339

11.2STM32L152 ADC344

11.2.1STM32L152 ADC功能346

11.2.2溫度和電壓轉換357

11.3ADC暫存器358

11.4ADC暫存器結構及ADC庫函式365

11.4.1ADC暫存器結構366

11.4.2ADC庫函式368

11.5ADC案例377

11.5.1ADC暫存器操作案例377

11.5.2ADC庫函式操作案例378

第12章低功耗技術380

12.1處理器功耗的構成/類型380

12.1.1動態功耗380

12.1.2靜態功耗381

12.2STM32L1系列處理器低功耗設計382

12.2.1STM32的電源系統382

12.2.2動態電壓調節管理383

12.2.3電源檢測385

12.2.4低功耗模式386

12.3功耗控制暫存器389

12.4PWR暫存器結構及庫函式391

12.4.1PWR暫存器結構391

12.4.2PWR庫函式391

12.5PWR案例394

參考文獻397

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