在工業(yè)4.0時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)作為芯片和軟件的結(jié)合體，在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電控制、移動(dòng)設(shè)備、通信、汽車等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。本書(shū)系統(tǒng)介紹了嵌入式系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計(jì)，并簡(jiǎn)要介紹了多個(gè)應(yīng)用實(shí)例，使讀者全面了解嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)思路和開(kāi)發(fā)過(guò)程。書(shū)中配有適量習(xí)題，緊扣本書(shū)主旨，幫助讀者鞏固重要的知識(shí)點(diǎn)。
本書(shū)適宜機(jī)械、自動(dòng)控制、電子等相關(guān)專業(yè)的本科學(xué)生使用，也可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參考。

俞建峰，江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。無(wú)錫市青年科協(xié)會(huì)員、江蘇省農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)理事、中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)會(huì)員、中國(guó)化工學(xué)會(huì)過(guò)濾與分離專業(yè)委員會(huì)委員、中國(guó)食品加工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員。曾獲江蘇省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)2項(xiàng)（排第三）、2020年江蘇省普通高等學(xué)校本科優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師、2019年度江南大學(xué)榮智權(quán)獎(jiǎng)教金。2004年7月畢業(yè)于上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，獲機(jī)械電子工程專業(yè)工學(xué)博士學(xué)位。講授《嵌入式系統(tǒng)與人工智能》、《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》、《機(jī)械有限元設(shè)計(jì)》、《過(guò)程裝備學(xué)科前沿》等課程。主要研究領(lǐng)域?yàn)殡姍C(jī)嵌入式系統(tǒng)、工業(yè)互聯(lián)與智能傳感、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、食品加工裝備。主持或參加各類科研課題30余項(xiàng)，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利34項(xiàng)，出版編著5部。

第1章緒 論1
1.1嵌入式系統(tǒng)1
1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義1
1.1.2嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2
1.1.3嵌入式系統(tǒng)硬件組成3
1.1.4嵌入式系統(tǒng)軟件組成5
1.1.5嵌入式操作系統(tǒng)線程、進(jìn)程和協(xié)程7
1.2嵌入式處理器8
1.2.1嵌入式處理器分類8
1.2.2嵌入式處理器內(nèi)核架構(gòu)10
1.3ARM系列處理器11
1.3.1ARM處理器系列特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)11
1.3.2ARM Cortex-M3處理器結(jié)構(gòu)13
1.3.3ARM Cortex-M3指令系統(tǒng)14
1.3.4基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32微控制器14
1.3.5STM32微控制器程序運(yùn)行機(jī)制17
1.4習(xí)題18

第2章STM32微控制器硬件基礎(chǔ)20
2.1STM32微控制器20
2.1.1STM32微控制器特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)20
2.1.2STM32微控制器命名規(guī)則22
2.1.3STM32微控制器的應(yīng)用23
2.2STM32微控制器存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)23
2.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)23
2.2.2存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)24
2.2.3啟動(dòng)模式25
2.3STM32微控制器外設(shè)資源概述26
2.3.1電源管理與低功耗模式26
2.3.2RCC時(shí)鐘主頻系統(tǒng)27
2.3.3RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘資源29
2.3.4GPIO工作模式30
2.3.5外部中斷資源35
2.3.6ADC資源38
2.3.7看門(mén)狗資源41
2.3.8通用定時(shí)器資源44
2.3.9高級(jí)定時(shí)器資源48
2.4嵌入式系統(tǒng)I/O50
2.4.1通用輸入/輸出接口50
2.4.2模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換接口51
2.5定時(shí)器和計(jì)數(shù)器52
2.5.1硬件定時(shí)器52
2.5.2軟件定時(shí)器52
2.5.3可編程間隔定時(shí)器53
2.6有線通信接口54
2.6.1本地通信接口54
2.6.2網(wǎng)絡(luò)通信接口78
2.6.3現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口86
2.7習(xí)題93

第3章基本I/O口控制95
3.1STM32 GPIO簡(jiǎn)介95
3.1.1I/O基本情況96
3.1.2GPIO配置寄存器描述96
3.1.3端口輸出數(shù)據(jù)寄存器98
3.2寄存器操作98
3.3時(shí)鐘配置99
3.3.1時(shí)鐘樹(shù)100
3.3.2時(shí)鐘源101
3.3.3APB2外設(shè)時(shí)鐘使能寄存器（RCC_APB2ENR）102
3.4庫(kù)函數(shù)操作103
3.4.1GPIO_Init函數(shù)103
3.4.2RCC_APB2PeriphClockCmd106
3.4.3控制I/O輸出電平106
3.5實(shí)例：GPIO按鍵點(diǎn)燈實(shí)驗(yàn)107
3.5.1使用STM32CubeMX配置基礎(chǔ)參數(shù)107
3.5.2使用Keil MDK補(bǔ)充程序代碼109
3.5.3燒錄代碼110
3.6習(xí)題110

第4章數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與讀/寫(xiě)訪問(wèn)113
4.1ADC的編程應(yīng)用113
4.1.1ADC的原理、參數(shù)及類型113
4.1.2ADC的主要操作與特征117
4.1.3ADC相關(guān)庫(kù)函數(shù)概述124
4.2DAC的編程應(yīng)用132
4.2.1DAC的原理、參數(shù)及類型133
4.2.2DAC的主要操作與特征134
4.2.3常用的DAC庫(kù)函數(shù)139
4.3DMA數(shù)據(jù)訪問(wèn)與傳輸144
4.3.1DMA控制器概述144
4.3.2DMA結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)配置144
4.3.3DMA控制器相關(guān)庫(kù)函數(shù)148
4.4實(shí)例1：ADC單通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)驗(yàn)152
4.4.1使用STM32CubeMX配置基礎(chǔ)參數(shù)152
4.4.2使用Keil MDK補(bǔ)充代碼153
4.4.3燒錄與測(cè)試154
4.5實(shí)例2：ADC+DMA多通道輸出實(shí)驗(yàn)154
4.5.1DMA介紹154
4.5.2使用STM32CubeMX配置基礎(chǔ)參數(shù)155
4.5.3使用Keil MDK補(bǔ)充代碼156
4.5.4燒錄代碼與測(cè)試158
4.6習(xí)題158

第5章STM32定時(shí)器/計(jì)數(shù)器160
5.1STM32定時(shí)器/計(jì)數(shù)器概述160
5.1.1TIMx定時(shí)器的區(qū)別與聯(lián)系160
5.1.2通用定時(shí)器162
5.1.3基本定時(shí)器167
5.1.4高級(jí)控制定時(shí)器168
5.1.5RTC定時(shí)器的功能與操作170
5.1.6SysTick時(shí)鐘功能介紹174
5.1.7看門(mén)狗定時(shí)器基本操作175
5.2定時(shí)器庫(kù)函數(shù)及其應(yīng)用180
5.2.1TIMx定時(shí)器相關(guān)函數(shù)180
5.2.2RTC與BKP相關(guān)函數(shù)191
5.2.3SysTick定時(shí)器相關(guān)函數(shù)196
5.2.4看門(mén)狗定時(shí)器相關(guān)函數(shù)197
5.3實(shí)例：LED跑馬燈實(shí)驗(yàn)200
5.3.1使用STM32CubeMX配置基礎(chǔ)參數(shù)200
5.3.2使用Keil MDK補(bǔ)充程序代碼202
5.3.3燒錄代碼202
5.4習(xí)題202

第6章中斷204
6.1STM32中斷和異常204
6.1.1中斷簡(jiǎn)介204
6.1.2中斷和異常205
6.2STM32中斷相關(guān)的基本概念208
6.2.1中斷優(yōu)先級(jí)208
6.2.2中斷控制器NVIC208
6.2.3NVIC的中斷向量?jī)?yōu)先級(jí)組210
6.3外部中斷212
6.3.1外部中斷基本情況212
6.3.2使用外部中斷的基本步驟212
6.4PWM控制技術(shù)214
6.4.1PWM面積等效原理214
6.4.2PWM波簡(jiǎn)介215
6.4.3通過(guò)定時(shí)器模擬實(shí)現(xiàn)PWM波的原理216
6.5實(shí)例1：1s輸出實(shí)驗(yàn)217
6.5.1基礎(chǔ)概念217
6.5.2STM32CubeMX配置217
6.5.3Keil MDK補(bǔ)充代碼217
6.6實(shí)例2：引腳輸入捕獲實(shí)驗(yàn)219
6.6.1基礎(chǔ)概念219
6.6.2STM32CubeMX配置219
6.6.3Keil MDK補(bǔ)充代碼219
6.7實(shí)例3：PWM輸出點(diǎn)燈實(shí)驗(yàn)221
6.7.1基礎(chǔ)概念221
6.7.2STM32CubeMX配置222
6.7.3Keil MDK補(bǔ)充代碼222
6.8習(xí)題223

第7章USART串口通信技術(shù)224
7.1通信的基本概念詳解224
7.1.1通信的分類與概念224
7.1.2串口通信協(xié)議解析227
7.2USART串口通信概述229
7.2.1USART 的主要功能、主要特性與硬件結(jié)構(gòu)229
7.2.2USART寄存器及其使用235
7.2.3USART 相關(guān)庫(kù)函數(shù)簡(jiǎn)介241
7.3實(shí)例：USART串口輸出實(shí)驗(yàn)249
7.4習(xí)題249

第8章嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)與調(diào)試251
8.1嵌入式系統(tǒng)的接口與設(shè)計(jì)251
8.1.1嵌入式接口251
8.1.2常見(jiàn)傳感器252
8.1.3嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例254
8.2嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)前期準(zhǔn)備257
8.2.1嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)模式與流程257
8.2.2嵌入式項(xiàng)目需求量化分析259
8.2.3嵌入式芯片選型分析261
8.2.4芯片外設(shè)資源分配264
8.3嵌入式項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)265
8.3.1嵌入式開(kāi)發(fā)板功能介紹265
8.3.2嵌入式開(kāi)發(fā)板最小系統(tǒng)265
8.3.3嵌入式開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件運(yùn)行環(huán)境266
8.3.4嵌入式開(kāi)發(fā)板調(diào)試269
8.4電路板的設(shè)計(jì)270
8.4.1嵌入式開(kāi)發(fā)板系統(tǒng)簡(jiǎn)化270
8.4.2繪制電路圖與Altium Designer軟件基礎(chǔ)操作271
8.4.3電路板設(shè)計(jì)與制作流程272
8.5程序燒錄與調(diào)試273
8.5.1嵌入式系統(tǒng)軟件硬件結(jié)合方式273
8.5.2程序燒錄模式275
8.5.3芯片BOOT啟動(dòng)模式277
8.5.4程序串口燒錄方式278
8.5.5使用SWD方式燒錄程序282
8.6習(xí)題286

第9章基于STM32的物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)287
9.1電機(jī)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)需求分析與架構(gòu)設(shè)計(jì)287
9.1.1電機(jī)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)需求287
9.1.2電機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)與數(shù)據(jù)傳輸路徑分析287
9.1.3需求分析與芯片選型289
9.2基于各種外設(shè)的信息采集程序?qū)嵗?90
9.2.1電壓電流值采樣實(shí)例290
9.2.2多路開(kāi)關(guān)量采樣實(shí)例291
9.2.3溫度采樣實(shí)例293
9.3網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)例296
9.3.14G網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)例296
9.3.2心跳包功能的實(shí)現(xiàn)302
9.3.3云服務(wù)器基礎(chǔ)操作305

參考文獻(xiàn)314