嵌入式系统原理与实践 ARM Cortex-M4 Kinetis微控制器PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1嵌入式系统定义、由来及特点 1

1.1.1嵌入式系统的定义 1

1.1.2嵌入式系统的由来及其与微控制器的关系 2

1.1.3嵌入式系统的特点 3

1.2嵌入式系统的知识体系、学习误区及学习建议 4

1.2.1嵌入式系统的知识体系 4

1.2.2嵌入式系统的学习误区 5

1.2.3基础阶段的学习建议 7

1.2.4嵌入式系统开发所遇到的若干问题 8

1.3嵌入式硬件构件的基本思想与应用方法 9

1.4基于硬件构件的嵌入式系统硬件电路设计 9

1.4.1设计时需要考虑的基本问题 9

1.4.2硬件构件化电路原理图绘制的简明规则 11

1.4.3实验PCB板设计的简明规则 13

1.5基于硬件构件的嵌入式底层软件构件的编程方法 16

1.5.1嵌入式硬件构件和软件构件的层次模型 16

1.5.2底层构件的实现方法与编程思想 17

1.5.3硬件构件及底层软件构件的重用与移植方法 18

1.6嵌入式系统的常用术语 19

1.6.1与硬件相关的术语 19

1.6.2与通信相关的术语 21

1.6.3与功能模块及软件相关的术语 21

1.7本章小结 22

习题 23

第2章Kinetis微控制器概述与K60硬件最小系统 24

2.1学习一个新MCU芯片的基本要素 24

2.2 ARM背景知识简介 25

2.2.1 ARM简介 25

2.2.2 Cortex-M4处理器特性简介 28

2.3 Kinetis系列微控制器概述及型号标识 29

2.3.1 Kinetis系列微控制器概述 29

2.3.2 Kinetis系列微控制器型号标识 31

2.4 K60系列微控制器的存储器映像与编程结构 31

2.4.1 K60系列MCU性能概述与内部结构简图 31

2.4.2 K60系列存储器映像 33

2.5 K60的引脚功能与硬件最小系统 34

2.5.1 K60的引脚功能 35

2.5.2 K60的硬件最小系统原理图 37

2.5.3 Kinetis写入器与K60核心板 39

2.5.4硬件最小系统测试方法 40

2.6 ARM Cortex-M4的寄存器及指令简介 41

2.6.1 ARM Cortex-M4的寄存器简介 41

2.6.2 ARM Cortex-M4的指令系统简介 43

2.7本章小结 44

习题 44

第3章 第一个样例程序及工程组织 45

3.1 GPIO模块的驱动构件设计 45

3.1.1 GPIO的基础知识 45

3.1.2 GPIO模块概要与编程要点 46

3.1.3 GPIO驱动构件设计 48

3.2 CodeWarrior开发环境简介 54

3.3嵌入式设计编码基本规范 55

3.3.1硬件驱动构件文件 56

3.3.2数据类型 56

3.3.3函数 57

3.3.4源码文件夹结构 58

3.4第一个C语言工程：控制小灯闪烁 59

3.4.1 Light构件设计 59

3.4.2 Light构件测试工程主程序 62

3.4.3在CW环境下导入样例工程 63

3.5理解第一个C工程 63

3.5.1 CW开发环境下工程文件组织框架 64

3.5.2文件说明 65

3.5.3芯片上电启动执行过程 72

3.6在CW环境下创建一个新的工程 72

3.7本章小结 73

习题 74

第4章 异步串行通信 75

4.1异步串行通信的基础知识 75

4.1.1基本概念 75

4.1.2 RS-232C总线标准 77

4.1.3电平转换电路原理 78

4.2 UART模块功能概述 79

4.3 UART模块的编程结构 80

4.4 UART模块的底层驱动构件设计 85

4.4.1 UART构件的函数原型设计 85

4.4.2 UART构件的头文件（hw_uart.h） 85

4.4.3 UART构件的源程序文件（hw_uart.c） 88

4.5以查询方式接收的UART模块测试实例 92

4.6以中断方式接收的UART模块测试实例 94

4.7本章小结 96

习题 97

第5.章GPIO的应用实例：键盘、LED与LCD 98

5.1键盘模块的驱动构件设计 98

5.1.1键盘模型及接口 98

5.1.2键盘驱动构件设计 100

5.1.3键盘驱动构件测试实例 107

5.2 LED模块的驱动构件设计 109

5.2.1 LED的基础知识 109

5.2.2 LED驱动构件设计 110

5.2.3 LED驱动构件测试实例 113

5.3 LCD模块的驱动构件设计 115

5.3.1 LCD的基础知识 115

5.3.2 LCD驱动构件设计 120

5.3.3 LCD驱动构件测试实例 125

5.4本章小结 126

习题 127

第6章 定时器相关模块 128

6.1计数器/定时器的基本工作原理 128

6.2可编程延迟模块PDB 129

6.2.1 PDB的基础知识 129

6.2.2 PDB模块概要与编程要点 129

6.2.3 PDB构件设计及测试实例 130

6.3 Flex定时器FTM 135

6.3.1 FTM的基础知识 135

6.3.2 FTM模块概要与编程要点 135

6.3.3 FTM构件设计及测试实例 138

6.4周期中断定时器PIT 142

6.4.1 PIT的基础知识 142

6.4.2 PIT模块概要与编程要点 143

6.4.3 PIT构件设计及测试实例 144

6.5低功耗定时器LPTMR 148

6.5.1 LPTMR的基础知识 148

6.5.2 LPTMR模块概要与编程要点 148

6.5.3 LPTMR构件设计及测试实例 148

6.6载波调制发射器（CMT） 155

6.6.1 CMT的基础知识 155

6.6.2 CMT模块概要与编程要点 156

6.6.3 CMT构件设计及测试实例 157

6.7实时时钟 160

6.7.1 RTC基础知识 160

6.7.2 RTC模块概要与编程要点 161

6.7.3 RTC构件设计及测试实例 162

6.8本章小结 166

习题 167

第7章A/D、D/A、CMP和TSI模块 168

7.1 16位A/D转换模块的驱动构件设计 168

7.1.1 A/D转换的基础知识 168

7.1.2 A/D转换常用传感器简介 169

7.1.3 A/D转换模块概要与编程要点 170

7.1.4 A/D转换驱动构件设计 171

7.1.5 A/D转换驱动构件测试实例 175

7.2 12位D/A转换模块的驱动构件设计 177

7.2.1 D/A转换的基础知识 177

7.2.2 D/A转换模块概要 178

7.2.3 D/A转换驱动构件设计 179

7.2.4 D/A转换驱动设计构件测试实例 180

7.3 K60的比较器模块的驱动构件设计 182

7.3.1 CMP基础知识 182

7.3.2 CMP模块概要与编程要点 182

7.3.3 CMP驱动构件设计 184

7.3.4 CMP驱动构件测试实例 187

7.4触摸感应接口 189

7.4.1 TSI基础知识 189

7.4.2 TSI模块概要与编程要点 190

7.4.3 TSI驱动构件设计 190

7.4.4 TSI驱动构件测试实例 194

7.5本章小结 196

习题 197

第8章SPI、I2C与I2S 198

8.1 SPI模块的驱动构件设计 198

8.1.1 SPI基础知识 198

8.1.2 K60的SPI模块概要与编程要点 202

8.1.3 SPI驱动构件设计 204

8.1.4 SPI驱动构件测试实例 210

8.2 I2C模块的驱动构件设计 211

8.2.1 I2C基础知识 211

8.2.2 K60的I2C模块概要与编程要点 215

8.2.3 I2C驱动构件设计 217

8.2.4 I2C驱动构件测试实例 224

8.3 I2S模块的驱动构件设计 227

8.3.1 I2S基础知识 227

8.3.2 K60的I2S模块概要与编程要点 229

8.3.3 I2S驱动构件设计 232

8.3.4 I2S驱动构件测试实例 235

8.4本章小结 236

习题 237

第9章Flash在线编程 238

9.1 Flash基础知识 238

9.2 Flash模块概要与编程要点 239

9.2.1 K60的Flash模块 239

9.2.2 Flash存储器主要寄存器说明 241

9.2.3 Flash存储器编程要素 243

9.3 Flash在线编程驱动构件设计 247

9.3.1 Flash在线编程驱动构件头文件 247

9.3.2 Flash模块驱动构件源文件 248

9.4 Flash在线编程驱动构件测试实例 251

9.5 Flash模块保护与加密功能 255

9.5.1 Flash模块的保护功能 255

9.5.2 Flash模块的加密功能 255

9.6本章小结 257

习题 257

第10章K60的CAN总线开发方法 258

10.1 CAN总线基础知识 258

10.1.1 CAN总线协议的历史概况 258

10.1.2 CAN硬件系统的典型电路 258

10.1.3 CAN总线的有关基本概念 260

10.1.4帧结构 263

10.1.5位时间 266

10.2 FlexCAN模块概述与编程要点 267

10.2.1 FlexCAN模块特征 267

10.2.2操作模式 268

10.2.3内存映射/寄存器简介 269

10.2.4报文缓冲区结构 270

10.2.5仲裁处理、匹配处理及报文缓冲区管理 273

10.2.6 F1exCAN驱动构件设计 274

10.3 CAN驱动构件测试实例 283

10.3.1回环测试 283

10.3.2非回环测试 286

10.4本章小结 287

习题 288

第11章 高容量SD存储卡SDHC 289

11.1 SDHC基本概念及硬件特性 289

11.1.1 SD概述 289

11.1.2 SD历史与发展 289

11.1.3 SD的物理特性 290

11.2 SD存储卡系统概念 292

11.2.1 SD总线拓扑结构 292

11.2.2总线协议 293

11.3 SDHC模块基本编程方法 296

11.3.1 SDHC模块功能简介 296

11.3.2 SD模块编程概要 298

11.4 SD读写驱动构件设计 298

11.4.1 SDHC构件驱动设计 299

11.4.2 Disk1O驱动构件设计 304

11.4.3 SD卡读写测试主程序 313

11.5本章小结 315

习题 316

第12章USB 2.0编程 317

12.1 USB基本概念及硬件特性 317

12.1.1 USB概述 317

12.1.2 USB相关基本概念 319

12.1.3 USB的物理特性 323

12.2 USB的通信协议 325

12.2.1 USB基本通信单元：包 325

12.2.2 USB通信中的事务处理 327

12.2.3从设备的枚举看USB数据传输 328

12.3 USB模块功能简介 332

12.3.1 K60的USB模块功能简介 332

12.3.2 K60的USB模块主要寄存器介绍 333

12.4 K60作为USB从机的开发方法 337

12.4.1 PC方USB设备驱动程序的选择及基本原理 337

12.4.2 PC作为USB主机的程序设计 340

12.4.3 K60作为USB从机的构件化设计 341

12.4.4 K60的USB模块测试实例 348

12.5本章小结 350

习题 350

第13章 基于K60的嵌入式以太网 351

13.1嵌入式以太网相关基础知识 351

13.1.1以太网的由来与协议模型 351

13.1.2以太网中主要物理设备 353

13.1.3相关名词解释 355

13.2 K60以太网模块概要与编程要点 358

13.2.1以太网模块引脚及硬件连接 358

13.2.2以太网物理层收发器EPHY的编程基础 359

13.3以太网驱动构件设计 360

13.3.1物理层构件 360

13.3.2链路层构件 363

13.4以太网测试实例 373

13.4.1第一个构件实例：网络连接 373

13.4.2第二个测试实例：以太帧的发送和接收 375

13.4.3第三个测试实例：链路层ARP协议编程 378

13.4.4第四个测试实例：使用ICMP协议响应Ping请求 380

13.4.5第五个测试实例：UDP报文的发送和接收 383

13.4.6第六个测试实例：TCP报文的发送和接收 384

13.4.7第七个测试实例：HTTP协议静态页面的实现 388

13.5本章小结 390

习题 391

第14章 系统时钟与其他功能模块 392

14.1时钟系统 392

14.1.1时钟系统概述 392

14.1.2时钟设置方法及实例代码分析 395

14.2芯片配置模块 397

14.3电源管理模块 398

14.3.1电源模式 399

14.3.2低功耗唤醒单元 400

14.4端口控制与中断模块 401

14.4.1端口控制与中断模块简介 401

14.4.2功能说明 402

14.5复位与启动模块 403

14.5.1复位 403

14.5.2启动模块 404

14.6杂项控制模块与交叉开关 404

14.6.1杂项控制模块 404

14.6.2交叉开关 404

14.7看门狗 405

14.7.1看门狗定时器 405

14.7.2外部看门狗 411

14.8本章小结 411

习题 412

第15章 进一步学习指导 413

15.1关于更为详细的技术资料 413

15.2关于实时操作系统RTOS 413

15.3关于嵌入式系统稳定性问题 414

参考文献 416