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第1章 嵌入式系统概述1

1.1嵌入式系统简介1

1.1.1嵌入式系统的定义2

1.1.2嵌入式系统的特点2

1.2嵌入式系统芯片3

1.2.1嵌入式微控制器（Microcontroller Unit， MCU）3

1.2.2嵌入式微处理器（Microprocessor Unit， MPU）5

1.2.3嵌入式数字信号处理器（Digital Singnal Processing， DSP）6

1.2.4嵌入式片上系统（System on Chip， SOC）7

1.3嵌入式系统硬件和软件系统基本组成8

1.3.1嵌入式系统硬件基本组成8

1.3.2嵌入式系统软件系统11

1.4嵌入式系统开发12

1.4.1嵌入式系统芯片选型12

1.4.2嵌入式系统硬件设计13

1.4.3嵌入式软件开发及编译14

1.4.4嵌入式系统下载及调试14

1.5嵌入式系统应用及发展趋势16

1.5.1各种嵌入式系统芯片的特点16

1.5.2嵌入式系统芯片的发展趋势18

第2章ARM芯片及体系架构20

2.1 ARM芯片主要类别20

2.2 ARM处理器体系结构23

2.2.1 ARM处理器体系结构23

2.2.2 ARM处理器体系结构关系25

2.3 ARM Cortex-M3简介27

2.3.1 Cortex-M3功能说明27

2.3.2 Cortex-M3的总线接口28

2.3.3寄存器组说明29

2.3.4操作模式和特权级别31

2.3.5存储器映射32

2.3.6流水线33

2.3.7异常和中断33

2.3.8存储器保护单元（MPU）34

2.4 ARM指令汇编35

2.4.1汇编寻址方式35

2.4.2 ARM汇编语言37

第3章STM32微控制器及最小系统48

3.1 STM32微控制器概述48

3.1.1 STM32微控制器系列48

3.1.2 STM32内部资源49

3.1.3 STM32芯片官方手册50

3.2 STM32存储及启动51

3.2.1 STM32总线及存储区映射51

3.2.2 STM32启动设置54

3.3 STM32最小系统56

3.3.1电源56

3.3.2复位58

3.3.3时钟源59

3.3.4最小化系统61

3.4低功耗模式62

第4章STM32库函数及程序开发64

4.1 STM32固件库64

4.1.1 STM32库结构64

4.1.2 STM32固件库文件间关系68

4.2搭建开发环境及程序开发69

4.2.1搭建开发环境69

4.2.2程序开发69

4.2.3时钟设定程序说明72

4.2.4程序调试和下载76

第5章GPIO接口84

5.1 GPIO结构及特点84

5.1.1 GPIO功能模式85

5.1.2 GPIO特点86

5.2 GPIO寄存器和库函数87

5.2.1 GPIO寄存器87

5.2.2 GPIO库函数88

5.3 GPIO应用实例91

5.3.1按钮控制LED实例91

5.3.2数码管显示实例96

5.3.3行列式键盘扫描实例101

第6章STM32中断105

6.1 STM32中断通道106

6.2嵌套向量中断控制器（Nested Vectored Interrupt Controller， NVIC）109

6.2.1 NVIC寄存器109

6.2.2系统控制寄存器组（SCB）110

6.2.3中断和异常处理111

6.2.4 STM32中断优先级112

6.2.5 NVIC配置过程113

6.3 EXTI外部中断116

6.3.1 EXTI硬件结构116

6.3.2 EXTI寄存器118

6.3.3 AFIO寄存器119

6.3.4 EXTI库函数121

6.3.5 EXTI中断操作过程122

6.4 EXTI中断应用实例122

第7章 串行通信125

7.1通用同步异步收发器（USART）126

7.1.1 USART概述126

7.1.2 USART帧格式128

7.1.3 USART寄存器129

7.1.4 USART库函数130

7.2 USART操作131

7.2.1 USART发送与接收131

7.2.2硬件流控制132

7.2.3奇偶校验133

7.2.4 USART中断请求134

7.3 STM32芯片USART其他功能模式及扩展说明134

7.3.1 USART其他功能模式134

7.3.2 RS-232接口136

7.3.3基于串口的无线通信137

7.4 USART应用实例139

7.4.1查询传送方式139

7.4.2中断传送方式141

7.4.3环形队列串口应用143

7.5串行同步通信（SPI）145

7.5.1 SPI接口概述145

7.5.2 SPI接口库函数146

7.5.3 SPI接口实例148

第8章 定时器原理及应用151

8.1 STM32芯片定时概述151

8.2高级/通用定时器153

8.2.1主要寄存器说明154

8.2.2主要库函数说明155

8.2.3定时器计数器基本说明159

8.2.4定时器功能160

8.2.5计数器功能162

8.2.6捕获模式功能163

8.2.7输出PWM模式166

8.2.8定时器输出比较模式169

8.2.9 PWM输入捕获模式171

8.2.10其他功能模块173

8.3系统滴答定时器（Systick）175

8.3.1 Systick工作分析及配置175

8.3.2 Systick实例说明175

8.4看门狗定时器（WatchDog）177

8.4.1独立看门狗177

8.4.2窗口看门狗178

8.4.3独立看门狗与窗口看门狗区别180

8.5实时时钟（RTC）180

第9章ADC原理及应用185

9.1 ADC概述185

9.1.1 STM32的ADC功能及结构185

9.1.2 STM32的ADC工作模式187

9.1.3 STM32的ADC库函数192

9.1.4 ADC实例说明193

第10章DMA方式196

10.1 DMA概述196

10.2 DMA库 -函数198

10.3 DMA实例200

第11章 总线通信模式204

11.1 RS485总线204

11.2 I2C总线205

11.3 CAN总线208

第12章 其他接口模式210

12.1典型并行接口210

12.1.1静态存储器控制器（FSMC）210

12.1.2 LCD接口211

12.2 USB全速设备接口（USB）214

第13章μC/OS- Ⅱ嵌入式操作系统216

13.1实时操作系统216

13.1.1实时系统的属性和指标216

13.1.2实时系统的分类217

13.1.3 RTOS常用的调度217

13.1.4临界资源和代码临界区218

13.1.5优先级反转和对策218

13.2 μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统218

13.2.1 μC/OS的性能特点219

13.2.2 μC/OS-Ⅱ代码结构219

13.2.3 μC/OS-Ⅱ的启动过程221

13.3 μC/OS- Ⅱ移植221

13.3.1移植规划221

13.3.2编写OS_CPU.H222

13.3.3编写OS_CPU_C.C223

13.3.4编写OS_CPU_A.ASM224

13.4 μC/OS- Ⅱ内核结构225

13.4.1μ/OS-Ⅱ的任务状态225

13.4.2任务控制块OS_TCB226

13.4.3 μC/OS-Ⅱ的任务调度228

13.4.4μ/OS-Ⅱ的任务切换230

13.4.5μ/OS- Ⅱ的中断处理230

13.5和任务管理有关函数231

13.5.1创建任务231

13.5.2 μC/OS-Ⅱ时间管理232

13.5.3事件控制块234

13.5.4互斥信号量mutex235

13.5.5信号量240

13.5.6事件标志组249

13.5.7消息邮箱253

13.5.8消息队列259

13.5.9动态内存管理265

第14章 综合设计实例268

14.1嵌入式系统开发流程268

14.2智能小车功能说明269

14.3硬件设计及实现270

14.3.1电源硬件设计270

14.3.2主控芯片电路设计271

14.3.3伺服电机模块271

14.3.4超声波测距电路275

14.3.5超声波模块舵机控制电路276

15.3.6 3.3 V和5V电平转换电路277

14.4控制算法设计及实现277

14.4.1小车运动模型构建277

14.4.2 PID控制280

14.4.3模糊决策算法282

14.5软件设计及实现285

14.5.1超声波传感器检测主要程序287

14.5.2舵机控制主要程序288

14.5.3模糊决策主要程序289

14.5.4伺服电机主要程序292

14.5.5 PID控制主要程序294

14.5.6主程序以及其他程序295

14.6基于μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统设计及实现297