本書主要以STM32F429微控制器為對象講解嵌入式系統(tǒng)設計方法、實例。全書分為17章，主要對嵌入式系統(tǒng)，ARM Cortex-M體系架構，STM32F429微控制器內部構造及其常用的片上外設結構、應用實例、程序開發(fā)方法進行了講解。書中對常用的應用進行了實例講解，給出了清晰的系統(tǒng)應用設計思路，并明確了每個應用的設計步驟，提供了每個應用的程序源代碼，使初學者在學習了相關基本知識后能夠對具體的設計一看即懂。本書設計了適量習題，習題內容緊貼各章核心內容，涵蓋基本概念及相關應用，能夠起到鞏固重要知識點的作用。本書適用于電子、通信、電氣、測控、計算機、物聯網等專業(yè)的在校生和嵌入式系統(tǒng)設計的愛好者。
徐靈飛，"嵌入式系統(tǒng)設計”精品課程負責人，教授"嵌入式系統(tǒng)設計”課程多年，承擔"民辦高校重點特色專業(yè)質量提升計劃”的專業(yè)建設工作等。
第1章 嵌入式系統(tǒng) 1
1.1 嵌入式系統(tǒng)概述 1
1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義 1
1.1.2 嵌入式系統(tǒng)的特點 1
1.1.3 嵌入式系統(tǒng)的應用 2
1.2 嵌入式系統(tǒng)的體系 2
1.2.1 硬件架構 3
1.2.2 軟件層次 3
1.3 嵌入式硬件系統(tǒng) 6
1.3.1 嵌入式處理器分類 6
1.3.2 典型嵌入式處理器 7
1.3.3 存儲系統(tǒng) 9
1.3.4 I/O接口 10
1.3.5 人機接口 10
1.3.6 電源及其他設備 10
1.4 嵌入式操作系統(tǒng) 10
1.4.1 嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展 10
1.4.2 嵌入式操作系統(tǒng)的分類 11
1.4.3 嵌入式實時操作系統(tǒng)的功能 12
1.4.4 常用的嵌入式操作系統(tǒng) 13
1.5 嵌入式系統(tǒng)的設計 14
1.5.1 嵌入式系統(tǒng)設計流程 14
1.5.2 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境搭建 15
習題 16
第2章 ARM Cortex-M體系架構 18
2.1 ARM Cortex體系架構概述 18
2.1.1 CISC和RISC 18
2.1.2 ARM架構發(fā)展史 20
2.1.3 ARM處理器的類型 20
2.1.4 Cortex-M系列處理器 22
2.2 Cortex-M4內核基礎 23
2.2.1 寄存器組 24
2.2.2 堆棧操作 26
2.2.3 特殊功能寄存器組 27
2.2.4 操作模式 28
2.3 存儲器系統(tǒng) 30
2.3.1 數據類型 30
2.3.2 存儲形式 30
2.3.3 存儲器映射 31
2.3.4 位帶區(qū) 32
2.4 異常和中斷 33
2.4.1 向量表 34
2.4.2 優(yōu)先級 35
2.4.3 響應過程 36
2.4.4 復位 38
習題 39
第3章 STM32F429微控制器 40
3.1 STM32系列微控制器 40
3.1.1 STM32系列微控制器概述 40
3.1.2 芯片命名規(guī)則 41
3.1.3 開發(fā)工具 41
3.1.4 STM32標準函數庫介紹 46
3.2 STM32F429微控制器結構 51
3.2.1 芯片資源 51
3.2.2 芯片內部結構 52
3.2.3 芯片引腳和功能 55
3.2.4 電源系統(tǒng) 57
3.2.5 復位系統(tǒng) 60
3.3 STM32F4系列微控制器存儲器映射和寄存器 61
3.3.1 存儲器映射 61
3.3.2 自舉配置 63
3.3.3 寄存器映射 63
習題 67
第4章 啟動文件和SysTick 69
4.1 啟動文件 69
4.1.1 啟動文件概述 69
4.1.2 啟動步驟 69
4.2 啟動文件代碼講解 70
4.3 SysTick 75
4.3.1 SysTick概述 75
4.3.2 SysTick的庫函數 76
4.3.3 應用實例 78
習題 79
第5章 GPIO 80
5.1 GPIO結構原理 80
5.1.1 GPIO功能描述 80
5.1.2 GPIO輸入配置 81
5.1.3 GPIO輸出配置 82
5.1.4 GPIO復用功能配置 84
5.1.5 GPIO模擬功能配置 85
5.2 GPIO相關寄存器 86
5.2.1 模式寄存器 86
5.2.2 輸出類型寄存器 86
5.2.3 輸出速度寄存器 87
5.2.4 上拉/下拉寄存器 87
5.2.5 輸入數據寄存器 88
5.2.6 輸出數據寄存器 88
5.2.7 置位/復位寄存器 89
5.2.8 配置鎖存寄存器 90
5.2.9 復用功能寄存器 90
5.3 GPIO典型應用步驟及常用庫函數 92
5.3.1 GPIO典型應用步驟 92
5.3.2 常用庫函數 93
5.4 應用實例 97
5.4.1 GPIO輸出應用實例 97
5.4.2 GPIO輸入應用實例 99
5.4.3 GPIO復用應用實例 101
5.4.4 矩陣按鍵應用 102
習題 106
第6章 NVIC 108
6.1 NVIC的中斷類型及中斷管理方法 108
6.1.1 中斷類型 108
6.1.2 中斷管理方法 109
6.2 常用庫函數 110
6.3 應用實例 112
習題 113
第7章 EXTI 114
7.1 EXTI概述 114
7.1.1 EXTI結構 114
7.1.2 GPIO相關EXTI線 116
7.2 EXTI典型應用步驟及常用庫函數 116
7.2.1 EXTI典型應用步驟 116
7.2.2 常用庫函數 117
7.3 應用實例 119
習題 121
第8章 時鐘系統(tǒng) 122
8.1 時鐘系統(tǒng)結構 122
8.1.1 時鐘源 124
8.1.2 HSE時鐘 124
8.1.3 PLL配置 125
8.1.4 LSE 時鐘 126
8.1.5 LSI時鐘 126
8.1.6 時鐘輸出功能 126
8.2 PLL時鐘系統(tǒng)配置步驟及常用庫函數 126
8.2.1 PLL時鐘系統(tǒng)配置步驟 127
8.2.2 常用庫函數 127
8.3 應用實例 130
習題 132
第9章 定時器系統(tǒng) 133
9.1 定時器系統(tǒng)概述 133
9.1.1 定時器結構 134
9.1.2 時鐘源 134
9.2 基本定時功能 137
9.2.1 時基單元 137
9.2.2 計數模式 138
9.3 捕抓/比較功能 141
9.3.1 輸入捕抓/比較輸出通道 141
9.3.2 輸入捕抓模式 143
9.3.3 輸出模式 144
9.3.4 編碼器接口模式 147
9.4 定時器典型應用步驟及常用庫函數 150
9.4.1 基本定時功能應用步驟 150
9.4.2 輸入捕抓模式應用步驟 150
9.4.3 PWM輸出應用步驟 152
9.4.4 編碼器接口應用步驟 153
9.4.5 常用庫函數 155
9.5 應用實例 159
9.5.1 定時器控制實現燈閃爍 159
9.5.2 直流電機調速控制 161
9.5.3 測量外部輸入脈沖頻率 164
9.5.4 測量電機轉速和方向 167
習題 170
第10章 DMA控制器 171
10.1 DMA控制器概述 171
10.1.1 DMA控制器主要特性 171
10.1.2 DMA控制器結構 172
10.2 DMA控制器功能 173
10.2.1 DMA事務 173
10.2.2 數據流 174
10.2.3 通道 174
10.2.4 仲裁 175
10.2.5 循環(huán)模式 176
10.2.6 單次和突發(fā)模式 176
10.2.7 FIFO 176
10.2.8 DMA中斷 177
10.2.9 DMA數據流配置過程 177
10.3 DMA典型應用步驟及常用庫函數 178
10.3.1 DMA典型應用步驟 178
10.3.2 常用庫函數 179
10.4 應用實例 181
習題 183
第11章 通用同步異步收發(fā)器（USART） 184
11.1 通信概述 184
11.1.1 并行通信和串行通信 184
11.1.2 單工通信、半雙工通信、全雙工通信 185
11.1.3 同步通信和異步通信 185
11.1.4 RS-232 186
11.2 STM32F429微控制器的USART結構 188
11.2.1 USART概述 188
11.2.2 波特率設置 192
11.2.3 USART中斷 193
11.2.4 DMA控制 193
11.3 USART典型應用步驟及常用庫函數 194
11.3.1 USART典型應用步驟 194
11.3.2 常用庫函數 194
11.4 應用實例 197
11.4.1 通過串口向計算機傳輸100個字節(jié) 197
11.4.2 串口與計算機回顯功能實現 199
11.4.3 利用DMA通過串口向計算機傳輸1000個字節(jié) 202
習題 204
第12章 模數轉換器（ADC） 205
12.1 ADC概述 205
12.1.1 A/D轉換過程 205
12.1.2 ADC原理 206
12.2 STM32F429微控制器的ADC結構 208
12.3 STM32F429微控制器的ADC功能 212
12.3.1 ADC使能和啟動 212
12.3.2 時鐘配置 213
12.3.3 轉換模式 213
12.3.4 DMA控制 214
12.4 ADC典型應用步驟及常用庫函數 215
12.4.1 ADC典型應用步驟 215
12.4.2 常用庫函數 216
12.5 應用實例 220
12.5.1 規(guī)則組單通道采集外部電壓 220
12.5.2 使用DMA和規(guī)則組通道實現多路模擬信號采集 222
習題 227
第13章 數模轉換器（DAC） 228
13.1 DAC概述 228
13.1.1 基本概念 228
13.1.2 DAC原理 229
13.2 STM32F429微控制器的DAC結構 230
13.3 STM32F429微控制器的DAC功能 231
13.4 DAC典型應用步驟及常用庫函數 234
13.4.1 DAC典型應用步驟 234
13.4.2 常用庫函數 235
13.5 應用實例 236
習題 239
第14章 I2C控制器 240
14.1 I2C協議 240
14.1.1 I2C物理層 240
14.1.2 I2C協議層 241
14.2 軟件模擬I2C協議程序分析 244
14.2.1 I2C引腳配置 244
14.2.2 軟件模擬開始信號和結束信號 246
14.2.3 軟件模擬檢測ACK信號 246
14.2.4 軟件模擬產生ACK信號和NACK信號 247
14.2.5 軟件模擬發(fā)送一個字節(jié)數據 247
14.2.6 軟件模擬接收一個字節(jié)數據 248
14.2.7 軟件模擬I2C完整寫操作 248
14.2.8 軟件模擬I2C完整讀操作 249
14.3 模擬I2C總線協議讀寫AT24CXX系列EEPROM實驗 250
14.4 I2C控制器概述 254
14.4.1 I2C控制器主要特性 254
14.4.2 I2C控制器結構 254
14.4.3 I2C控制器主模式 255
14.4.4 I2C控制器從模式 256
14.4.5 I2C控制器中斷 257
14.5 I2C典型應用步驟及常用庫函數 258
14.5.1 I2C典型應用步驟 258
14.5.2 常用庫函數 258
14.6 應用實例 261
14.6.1 I2C控制器主模式測試 261
14.6.2 I2C控制器從模式測試 266
習題 269
第15章 SPI控制器 270
15.1 SPI協議 270
15.1.1 SPI數據傳輸 270
15.1.2 SPI通信的時鐘極性和時鐘相位 271
15.1.3 4種SPI模式 271
15.2 SPI控制器概述 273
15.2.1 SPI控制器主要特性 273
15.2.2 SPI控制器結構 273
15.2.3 SPI主機配置 274
15.2.4 SPI從機配置 275
15.2.5 主模式的全雙工發(fā)送和接收過程 275
15.2.6 SPI狀態(tài)標志 276
15.2.7 SPI中斷 276
15.3 SPI典型應用步驟及常用庫函數 277
15.3.1 SPI典型應用步驟 277
15.3.2 常用庫函數 277
15.4 應用實例 279
習題 289
第16章 外部存儲控制器 290
16.1 FMC概述 290
16.1.1 FMC主要特性 290
16.1.2 FMC結構 291
16.1.3 SDRAM簡介 292
16.1.4 SDRAM初始化 294
16.2 FMC擴展SDRAM典型應用步驟及常用庫函數 295
16.2.1 FMC擴展SDRAM典型應用步驟 295
16.2.2 常用庫函數 296
16.3 應用實例 299
習題 302
第17章 LCD控制器 303
17.1 液晶顯示技術及液晶顯示器控制原理 303
17.1.1 液晶顯示技術 303
17.1.2 液晶顯示器控制原理 304
17.2 LTDC控制器概述 307
17.2.1 LTDC控制器主要特性 307
17.2.2 LTDC控制器結構 308
17.3 DMA2D控制器概述 310
17.3.1 DMA2D控制器結構 310
17.3.2 DMA2D控制器事務 311
17.3.3 DMA2D控制器配置 312
17.4 字符顯示 312
17.4.1 字符編碼 312
17.4.2 字模的生成 313
17.5 LTDC典型應用步驟及常用庫函數 317
17.5.1 LTDC典型應用步驟 317
17.5.2 常用庫函數 318
17.6 應用實例 323
習題 332
參考文獻 334
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