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第1章 嵌入式系统开发技术1

1.1嵌入式开发的基本概念1

1.1.1嵌入式系统的基本组成2

1.1.2嵌入式系统的特点2

1.2嵌入式系统发展历史与现状3

1.3嵌入式系统的组成5

1.3.1硬件层5

1.3.2中间层6

1.3.3系统软件层7

1.4嵌入式系统相关概念8

1.4.1嵌入式处理器8

1.4.2嵌入式外围设备10

1.4.3嵌入式操作系统10

1.4.4嵌入式应用软件11

1.5应用领域11

第2章ARM技术概述13

2.1 ARM体系构架13

2.1.1哈佛结构13

2.1.2冯·诺依曼结构14

2.2 ARM的RISC结构特性15

2.3常用ARM处理器系列16

2.4 ARM体系结构和技术特征18

2.5 ARM的流水线19

2.6 Thumb指令集20

2.7 Thumb-2指令集20

第3章 基于STM32的嵌入式系统应用开发22

3.1 STM32F103系列MCU简介23

3.1.1 MCU基本功能23

3.1.2系统性能分析24

3.2低功耗版本STM32L系列26

3.3 STM32的开发工具27

3.4 STM32的固件库文件28

3.5 STM32的启动文件28

3.6 JTAG简介29

3.7 JTAG调试STM32F103过程30

3.8 SWD仿真模式33

3.9 J TAG接口及仿真器接口定义34

3.10 ISP下载器及常用工具35

第4章DevStm 4.0开发板硬件及设计38

4.1电源电路42

4.2 MCU外围电路42

4.3复位电路43

4.4晶振电路43

4.5启动模式设置电路44

4.6 EEPROM电路44

4.7串口电路45

4.8 RS485接口电路45

4.9 SD卡接口电路46

4.10 JTAG电路46

4.11按键检测电路47

4.12开关检测电路47

4.13网络接口电路48

4.14 PWM驱动LED电路49

4.15片载A/D转换电路49

4.16 AD770816位高精度A/D转换电路49

4.17 CAN总线接口电路50

4.18 OLED显示接口电路50

4.19继电器驱动电路51

4.20 SeiSite接口51

4.21开发板原件PCB布局及接口指示说明52

第5章STM32基本应用技术53

5.1GPIO通用输入/输出接口53

5.1.1GPIO端口结构54

5.1.2 GPIO口输入/输出模式54

5.1.3 GPIO的库函数操作56

5.1.4 GPIO使用示例57

5.2系统滴答定时器58

5.2.1 SysTick端口结构58

5.2.2 SysTick操作相关的库函数60

5.2.3 SysTick使用示例60

5.3复位、系统时钟及实时时钟RTC61

5.3.1复位61

5.3.2时钟62

5.3.3复位及时钟操作相关的库函数64

5.3.4时钟使用示例67

5.4 NVIC嵌套向量中断控制器77

5.4.1中断优先级77

5.4.2中断函数定义79

5.4.3 NVIC操作相关的库函数81

5.4.4 NVIC使用示例83

5.5 EXTI外部中断84

5.5.1 GPIO外部中断84

5.5.2 EXTI操作相关的库函数85

5.5.3 EXTI使用示例86

5.6电源控制PWR91

5.6.1独立的A/D转换器供电和参考电压92

5.6.2电池备份区域92

5.6.3电压调节器93

5.6.4电源管理器93

5.6.5低功耗模式94

5.6.6低功耗模式下的自动唤醒94

5.6.7 PWR操作相关的库函数95

5.6.8 PWR使用示例95

第6章STM32F103的进阶设计及应用99

6.1 TIMx定时器99

6.1.1 TIM1和TIM8高级定时器99

6.1.2普通定时器TIMx100

6.1.3基本定时器TIM6和TIM7101

6.1.4定时器相关的时钟源101

6.1.5计数器模式102

6.1.6定时器操作相关的库函数102

6.1.7 TIMx使用示例108

6.2外设DMA技术114

6.2.1 DMA基本概念114

6.2.2 DMA1和DMA2请求详表117

6.2.3 DMA操作相关的库函数118

6.2.4 DMA使用示例119

6.3备份域寄存器127

6.3.1 BKP的工作机制128

6.3.2 BKP操作相关的库函数129

6.3.3 BKP使用示例130

6.4 ADC模/数转换器132

6.4.1 ADC主要特征132

6.4.2 ADC功能介绍133

6.4.3 ADC操作相关的库函数138

6.4.4 ADC使用示例141

6.5 DAC数/模转换器142

6.5.1 DAC的主要特征143

6.5.2 DAC的功能介绍144

6.5.3 DAC操作相关的库函数145

6.5.4 DAC使用示例146

6.6看门狗定时器148

6.6.1看门狗应用介绍148

6.6.2独立看门狗IWDG149

6.6.3窗口看门狗WWDG150

6.6.4看门狗操作相关的库函数151

6.6.5看门狗使用示例152

第7章STM32F103的通信接口及应用155

7.1USART串行通信技术155

7.1.1 USART介绍155

7.1.2 USART主要特性155

7.1.3 USART功能概述157

7.1.4 USART操作相关的库函数158

7.1.5 USART使用示例160

7.2 SPI通信接口应用162

7.2.1 SPI简介162

7.2.2 SPI和I2S主要特征163

7.2.3 SPI功能介绍164

7.2.4时钟信号的相位和极性166

7.2.5 SPI工作模式167

7.2.6 SPI操作相关的库函数168

7.2.7 SPI使用示例170

7.3 I2 C通信接口应用173

7.3.1 I2 C主要特点173

7.3.2 I2C功能描述174

7.3.3 I2C从模式175

7.3.4 SDA/SCL线控制180

7.3.5 SMBus介绍180

7.3.6 I2 C操作相关的库函数183

7.3.7 I2 C使用示例185

7.4 CAN总线通信接口应用193

7.4.1 bxCAN介绍194

7.4.2 bxCAN主要特点194

7.4.3 bxCAN总体描述195

7.4.4 bxCAN工作模式195

7.4.5测试模式197

7.4.6 CAN操作相关的库函数198

7.4.7 CAN使用示例199

7.5 SDIO接口应用203

7.5.1 SD卡内部及引脚示意图203

7.5.2 SD卡及SPI模式引脚名称204

7.5.3 Micro SD引脚示意图204

7.5.4 SD模式205

7.5.5 SDIO操作相关的库函数215

7.5.6 SDIO使用示例218

第8章μC/OS- Ⅱ在STM32上的应用225

8.1μ C/OS- Ⅱ的发展历史225

8.2 μC/OS- Ⅱ体系结构226

8.2.1任务管理227

8.3.2时间管理227

8.2.3内存管理227

8.2.4通信同步228

8.3 μC/OS-Ⅱ关键函数228

8.4 μC/OS-Ⅱ中断编程248

8.5 μC/OS-Ⅱ的学习方法249

8.6 μC/OS-Ⅱ的使用实例解析250

第9章STM32中嵌入式应用信号处理算法258

9.1线性滤波算法258

9.1.1卡尔曼滤波算法应用259

9.1.2卡尔曼滤波算法机理260

9.1.3简单例子261

9.2常用滤波算法263

9.2.1程序判数滤波263

9.2.2中值滤波264

9.2.3滑动算术平均值滤波265

9.2.4滑动加权平均值滤波265

9.2.5防脉冲干扰平均值滤波266

9.2.6低通数字滤波266

9.3 PID过程控制算法267

9.3.1模拟控制系统268

9.3.2微机过程控制系统268

9.3.3数字控制系统268

9.3.4模拟PID调节器269

9.3.5数字PID控制器269

9.3.6 PID算法的程序流程271

9.3.7标准PID算法的改进272

9.3.8积分项的改进273

9.3.9采样周期的选择275

9.3.10数字PID控制的参数选择276

9.3.11数字PID控制的工程实现277

9.3.12偏差处理278

9.4开关量滤波算法279

第10章STM32开发工业级控制器应用281

10.1工业级控制器的基本要求281

10.2基于STM32F103设计的工业级控制器设计原理图282

10.3硬件关键设计驱动解析282

10.3.1光耦隔离输入检测电路282

10.3.2基于达灵顿管的信号继电器驱动285

10.3.3 OLED显示驱动接口驱动286

10.4 Modbus通信协议288

10.4.1 Modbus协议概述288

10.4.2 Modbus协议的数据帧289

10.4.3 Modbus RTU通信结构模型290

10.4.4 Modbus RTU协议的实现290

参考文献297