微控制器技术与应用――基于CORTEX-M3内核

本书以基于Cortex-M3 内核的32 位微控制器为主要对象，系统地介绍了微控制器的相关知识。全书共9 章，分别为微控制器技术概述、微控制器硬件基础、软件开发技术、并行接口及应用、中断技术及应用、定时器技术及应用、嵌入式操作系统、串行接口及应用、模拟接口及应用。本书可作为科技工作者的参考资料，也可作为非计算机专业的硕士研究生或本科相关专业高年级学生的学习用书。

（作者信息不对外公布）张龙杰，博士，海军航空大学专业技术上校，副教授，硕士研究生导师，长期从事武器控制技术、嵌入式系统原理及应用方面的教学科研工作。出版教材2部、译著5部，获军队科技进步二等奖1项、军队科技进步三等奖各1项。以第一作者发表学术研究论文50余篇，SCI检索1篇，EI检索12篇，连续4年被学校评为"学术先进个人”。

第1章 微控制器技术概述 1
1.1 微控制器的发展历史 1
1.2 微控制器的分类及应用 2
1.3 微控制器技术 3
1.4 微控制器主流生产商及发展趋势 6
本章小结 7
思考与练习题 8
第2章 微控制器硬件基础 9
2.1 微控制器的外部结构 9
2.1.1 芯片命名规则 9
2.1.2 外部引脚 10
2.1.3 最小系统 11
2.2 微控制器的内部结构 12
2.2.1 系统架构 12
2.2.2 时钟系统 14
2.2.3 内核功能寄存器 19
2.3 存储器系统 22
2.3.1 存储器概述 22
2.3.2 微控制器存储器的结构 25
2.4 系统启动和复位过程 27
2.4.1 系统启动模式 27
2.4.2 系统复位序列 28
2.4.3 系统复位实例 29
本章小结 36
思考与练习题 36
第3章 软件开发技术 38
3.1 软件开发模式 38
3.1.1 基于寄存器的软件开发模式 38
3.1.2 基于固件库的软件开发模式 38
3.1.3 基于操作系统的软件开发模式 39
3.2 高级语言程序设计 40
3.2.1 C语言程序基础 40
3.2.2 程序编译和执行 43
3.3 微控制器软件接口标准 44
3.3.1 CMSIS基本内容 44
3.3.2 固件函数库 45
3.4 基于MDK的软件开发 47
本章小结 50
思考与练习题 50
第4章 并行接口及应用 51
4.1 并行接口结构与操作 51
4.1.1 GPIO接口的常用输入输出形式 51
4.1.2 GPIO内部结构 52
4.1.3 GPIO功能寄存器 54
4.1.4 GPIO操作固件库 57
4.2 并行接口设备 58
4.2.1 输入设备 58
4.2.2 显示设备 60
4.3 并行接口程序设计 62
4.3.1 使用扫描法进行按键检测 62
4.3.2 使用线反转法进行按键检测 66
4.3.3 数码管动态显示 68
本章小结 72
思考与练习题 72
第5章 中断技术及应用 73
5.1 中断技术基础 73
5.1.1 中断的基本概念 73
5.1.2 中断处理过程 75
5.2 中断系统结构 78
5.2.1 中断源与中断向量 78
5.2.2 中断控制器 81
5.2.3 中断控制寄存器及库函数 87
5.3 外部中断程序设计 90
5.3.1 中断程序设计流程 90
5.3.2 中断处理函数 91
5.3.3 中断程序设计实例 93
本章小结 96
思考与练习题 97
第6章 定时器技术及应用 98
6.1 定时器/计数器概述 98
6.1.1 定时器/计数器基础 98
6.1.2 STM32F103子系列微控制器芯片的定时器 99
6.2 通用定时器 101
6.2.1 通用定时器的结构 101
6.2.2 时钟源选择 104
6.2.3 工作模式 109
6.3 高级定时器 120
6.4 系统滴答定时器 122
6.4.1 系统滴答定时器的结构 122
6.4.2 功能寄存器 122
6.4.3 SysTick的应用 123
6.5 定时器功能寄存器及固件库函数 124
6.5.1 定时器功能寄存器 124
6.5.2 定时器的固件库函数 131
6.6 定时器程序设计 132
6.6.1 通用定时器程序设计 132
6.6.2 高级定时器程序设计 134
6.6.3 系统滴答定时器程序设计 136
本章小结 138
思考与练习题 138
第7章 嵌入式操作系统 139
7.1 嵌入式操作系统基础知识 139
7.1.1 操作系统 139
7.1.2 嵌入式操作系统 139
7.1.3 实时操作系统 140
7.2 任务管理 140
7.2.1 任务的定义 140
7.2.2 任务的状态 141
7.2.3 任务优先级及调度策略 142
7.3 时间管理 143
7.4 任务的同步与通信 144
7.4.1 任务的同步 144
7.4.2 常用的任务通信机制 144
7.4.3 互斥信号量 145
7.4.4 死锁及解决策略 147
7.5 μC/OS-Ⅲ嵌入式操作系统 149
7.5.1 μC/OS嵌入式操作系统简介 149
7.5.2 文件结构 150
7.5.3 常用函数 151
7.5.4 基于μC/OS-Ⅲ的程序设计 153
本章小结 159
思考与练习题 160
第8章 串行接口及应用 161
8.1 串行通信基础知识 161
8.2 通用同步/异步收发器接口 165
8.2.1 UART 165
8.2.2 USART 167
8.2.3 USART功能寄存器及固件库函数 173
8.3 集成电路总线接口 179
8.3.1 I2C总线概述 179
8.3.2 I2C总线协议 180
8.4 串行外设接口 184
8.5 控制器局域网络 186
8.5.1 CAN总线协议 186
8.5.2 CAN总线节点结构 188
8.5.3 CAN总线报文格式 189
8.5.4 同步 192
8.6 USART程序设计 194
本章小结 195
思考与练习题 195
第9章 模拟接口及应用 197
9.1 A/D转换的基本理论 197
9.1.1 A/D转换的过程 197
9.1.2 逐次逼近式A/D转换器 198
9.2 A/D转换器概述 201
9.2.1 A/D转换器的结构 201
9.2.2 A/D转换器的转换模式 205
9.2.3 A/D转换器的使用 206
9.2.4 A/D转换器的功能寄存器和固件库函数 209
9.3 D/A转换器概述 217
9.3.1 T型电阻网络D/A转换器 217
9.3.2 D/A转换器的技术指标 219
9.3.3 D/A转换器的结构 220
9.3.4 D/A转换器的功能寄存器和固件库函数 222
9.4 A/D和D/A转换程序设计 226
9.4.1 A/D转换程序设计 226
9.4.2 D/A转换程序设计 231
本章小结 233
思考与练习题 233
参考文献 235