嵌入式系统开发与应用 基于Cortex-M3内核的Stellaris微控制器PDF电子书下载

第1章 嵌入式系统基础 1

1.1嵌入式系统的概念 1

1.2嵌入式系统的组成 2

1.2.1嵌入式平台的硬件构架 2

1.2.2板级支持包和嵌入式系统 3

1.2.3嵌入式系统上的应用程序 3

1.3嵌入式系统的开发流程和优势 4

1.4 ARM微处理器概述 5

1.4.1 ARM——Advanced RISC Machines 5

1.4.2 ARM微处理器的应用领域及特点 6

1.4.3 ARM微处理器的结构 18

1.4.4 ARM微处理器的应用选型 19

1.5典型的嵌入式操作系统 21

1.5.1常用的嵌入式操作系统 21

1.5.2嵌入式操作系统类型的选择 24

1.5.3嵌入式操作系统的选择标准 25

1.6小结 26

1.7思考题 26

第2章 集成开发环境及驱动库 28

2.1嵌入式软件开发过程 28

2.1.1创建过程 28

2.1.2编译 29

2.1.3连接 29

2.1.4定址 30

2.1.5调试过程 30

2.2 IAR EWARM安装 32

2.3安装驱动库 34

2.3.1下载最新库文件 34

2.3.2拷贝连接器命令文件 35

2.3.3拷贝驱动库头文件 36

2.3.4拷贝底层驱动函数库 37

2.4 EWARM创建新项目 39

2.4.1建立一个项目文件目录 39

2.4.2新建工作区 39

2.4.3生成新项目 39

2.4.4添加/新建文件 41

2.4.5通用选项设置 45

2.4.6 C/C++编译器选项设置 47

2.4.7 Assembler选项设置 48

2.4.8 Linker选项设置 48

2.4.9 Debugger选项设置 50

2.5编译和运行应用程序 53

2.5.1编译连接处理 53

2.5.2查看MAP文件 54

2.5.3加载应用程序 55

2.5.4应用程序的相关调试 55

2.5.5生成.hex文件 59

2.5.6探究编译连接 59

2.6将IAR的工程移植到Keil工程 62

2.7小结 64

2.8思考题 64

第3章 嵌入式微处理器及电路设计 65

3.1 Stellaris处理器的结构概述 65

3.2 Cortex-M3的Stellaris微处理器 66

3.2.1处理器的分类 66

3.2.2 StellarisWare软件 68

3.3 Stellaris处理器最小系统 71

3.4 LM3S8962接口特性 80

3.5典型接口电路的分析与设计 89

3.5.1主处理器电路 89

3.5.2处理器滤波电路 90

3.5.3复位接口电路 92

3.5.4主处理器时钟接口 92

3.5.5以太网接口 95

3.5.6实时时钟及供电电路 95

3.5.7 I2C存储器EEPROM电路 95

3.5.8 I2C数字温度采集接口 95

3.5.9 I2C扩展开关量输入电路 98

3.5.10开关量隔离输入电路 98

3.5.11 I2C扩展开关量输出电路 98

3.5.12开关量隔离输出电路 98

3.5.13继电器输出电路组1 101

3.5.14继电器输出电路组2 102

3.5.15 I2C扩展输入/输出电路 102

3.5.16 UART串行RS-232电路 102

3.5.17 UART串行RS-485接口电路 104

3.5.18红外线串口电路 106

3.5.19电路电源模块 106

3.5.20 ADC采样电路 108

3.5.21 LED及按键电路 108

3.5.22 SPI驱动数码管接口 108

3.5.23 SPI驱动EEPROM接口 112

3.5.24 SPI驱动TFTLCD接口 112

3.5.25 PWM驱动电机电路 112

3.5.26 JTAG接口电路 112

3.5.27扩展接口 112

3.6小结 115

3.7思考题 115

第4章 接口功能单元的开发与应用 116

4.1嵌入式编程 116

4.1.1空的main（）函数 116

4.1.2实用工程模板 117

4.1.3 LED闪烁发光 120

4.1.4输出hello world 121

4.1.5 UART控制台 125

4.2硬件类型定义 127

4.2.1硬件类型定义简介 127

4.2.2硬件寄存器访问 127

4.2.3硬件寄存器访问实例 128

4.2.4位带操作 129

4.2.5位带操作实例 134

4.3系统控制 135

4.3.1电源结构与LDO控制 135

4.3.2时钟控制 139

4.3.3复位控制 145

4.3.4外设控制 148

4.3.5睡眠与深度睡眠 150

4.3.6杂项功能 151

4.3.7中断操作 153

4.3.8时钟验证 154

4.4系统节拍定时 155

4.4.1系统节拍SysTick的功能简介 155

4.4.2系统节拍SysTick的基本操作 156

4.4.3系统节拍SysTick的中断控制 157

4.4.4模拟PC按键重复特性实例 158

4.5通用输入/输出 158

4.5.1通用I/O口两种应用电路 158

4.5.2 GPIO概述 159

4.5.3特殊引脚及寄存器 162

4.5.4 GPIO库函数 164

4.5.5两只LED交替闪烁控制实例 169

4.5.6 KEY控制LED实例 170

4.6 Flash内部总线读写 173

4.6.1 Nor Flash简介 173

4.6.2 Nor Flash引脚定义 173

4.6.3 Nand Flash简介 174

4.6.4 Nand Flash引脚定义 174

4.6.5 Flash功能概述 175

4.6.6 Flash库函数 177

4.6.7 Flash简单擦写实例 180

4.6.8 Flash当做EEPROM操作实例 181

4.7通用定时器 184

4.7.1 Timer总体特性 184

4.7.2 Timer功能概述 184

4.7.3 Timer库函数 187

4.7.4定时器32位单次触发定时实例 193

4.7.5定时器32位周期定时实例 195

4.7.6定时器16位单次触发定时实例 196

4.7.7定时器16位周期定时实例 198

4.7.8定时器16位输入边沿计数捕获实例 198

4.7.9定时器16位输入边沿定时捕获实例 200

4.7.10定时器16位PWM实例 201

4.7.11定时器PWM应用蜂鸣器发声实例 202

4.7.12定时器模块16位PWM演奏音乐实例 203

4.8看门狗 205

4.8.1看门狗功能简述 205

4.8.2外部看门狗 206

4.8.3 WatchDog功能概述 208

4.8.4正确使用看门狗的方法 209

4.8.5 WatchDog库函数 209

4.8.6 WatchDog复位实例 211

4.8.7 WatchDog作为普通定时器实例 213

4.9中断控制 214

4.9.1中断的基本概念 214

4.9.2 Cortex-M3内核异常与NVIC 214

4.9.3 Stellaris中断基本编程方法 224

4.9.4中断库函数 227

4.9.5 GPIO中断控制实例 230

4.9.6中断优先级控制实例 232

4.10脉冲宽度调制 235

4.10.1 PWM总体特性 235

4.10.2 PWM功能概述 235

4.10.3 PWM库函数 240

4.10.4产生两路PWM信号实例 249

4.10.5产生两路带死区的PWM实例 250

4.10.6 PWM发生器中断实例 252

4.11模拟比较器 253

4.11.1电压比较器 253

4.11.2 COMP功能 254

4.11.3 COMP库函数 255

4.11.4内部参考源输出驱动LED实例 259

4.11.5外部参考源输出触发中断实例 260

4.12小结 261

4.13思考题 261

第5章 模数转换ADC 266

5.1 ADC总体特性 266

5.2 ADC功能描述 268

5.3 ADC应用注意事项 271

5.4 ADC库函数 273

5.4.1 ADC采样序列操作 273

5.4.2 ADC处理器触发 277

5.4.3 ADC过采样 277

5.4.4 ADC中断控制 278

5.5 ADC模块的应用 280

5.5.1 ADC模块初始化 280

5.5.2 ADC开始采样 280

5.6 ADC实例分析 281

5.6.1处理器触发ADC采样实例 281

5.6.2 ADC内置的温度传感器实例 283

5.6.3处理器触发多通道ADC采样实例 286

5.6.4定时器溢出触发ADC采样实例 287

5.6.5差分输入ADC采样实例 288

5.6.6 ADC硬件过采样实例 290

5.6.7 ADC软件过采样实例 290

5.7过采样原理与实现 292

5.7.1平均 293

5.7.2过采样实现 294

5.8小结 300

5.9思考题 300

第6章 通用异步收发器 302

6.1 UART异步串口概述 302

6.2 UART总体特性 303

6.3 UART功能概述 307

6.4 UART库函数 311

6.4.1配置与控制 311

6.4.2使能与禁止 314

6.4.3数据收发 315

6.4.4中断控制 318

6.5 UART实例分析 319

6.5.1 UART简单数据发送实例 319

6.5.2发送FIFO工作原理及实例 320

6.5.3发送FIFO中断原理及实例 321

6.5.4以FIFO中断方式发送实例 323

6.5.5以FIFO中断方式接收实例 324

6.5.6红外线通信实例 326

6.6小结 332

6.7思考题 332

第7章 互联IC总线 334

7.1 I2C协议基础 334

7.2 I2C功能概述 338

7.3 I2C库函数 340

7.4 I2C例程分析 345

7.4.1 I2C主机模式驱动程序 345

7.4.2 I2C芯片PCF8574的I/O扩展 348

7.4.3 I2C芯片PCA9554的I/O扩展 353

7.4.4 EEPROM存储器CAT24C02 356

7.5小结 360

7.6思考题 361

第8章 同步串行数据通信 362

8.1 SSI总体特性 362

8.2 SSI通信协议 363

8.2.1 TI同步串行帧格式 363

8.2.2 Freescale SPI帧格式 364

8.2.3 Microwire帧格式 367

8.3 SSI功能概述 369

8.3.1位速率和帧格式 369

8.3.2 FIFO操作 369

8.3.3 SSI中断 370

8.4 SSI库函数参考 371

8.4.1配置与控制 371

8.4.2数据收发 372

8.4.3中断控制 373

8.4.4 SSI常用的API函数 374

8.5 SSI驱动实例分析 374

8.5.1 SSI驱动静态LED 374

8.5.2 SSI驱动动态LED 376

8.6小结 379

8.7思考题 379

第9章 CAN接口应用 381

9.1 CAN总线简介 381

9.2 CAN的分层结构及通信协议 381

9.2.1 CAN的分层结构 381

9.2.2 CAN的通信协议 382

9.3 CAN总线接口应用电路 385

9.3.1由嵌入式处理器上扩展CAN总线接口 385

9.3.2 CAN总线接口应用电路 386

9.3.3收发器隔离电路设计 388

9.4 CAN模块特性及驱动库函数 390

9.4.1数据结构 392

9.4.2枚举类型 393

9.4.3接口函数 395

9.5 CAN模块应用流程 401

9.6 CAN总线常用函数及例程 403

9.6.1 CAN总线常用的函数 403

9.6.2收发数据 404

9.6.3不同节点通信案例 405

9.6.4 CAN总线数据简单发送实例 407

9.6.5 CAN总线发送ADC采样数据实例 409

9.6.6 CAN总线接收数据实例 412

9.7小结 416

9.8思考题 416

第10章 LwIP的API接口及编程 418

10.1 Stellaris以太网控制器 418

10.2 TCP/IP网络分层结构 420

10.2.1各种协议所在的层 420

10.2.2以太网帧结构 422

10.2.3数据进入协议栈时的封装过程 423

10.2.4 IP首部数据格式 423

10.2.5 UDP封装格式 424

10.2.6以太网数据帧的分用过程 425

10.3 Stellaris以太网的收发FIFO 425

10.4 Stellaris以太网的函数调用 426

10.5以太网接口电路 428

10.6 LwIP协议栈简介 430

10.7 RAW API分析 430

10.7.1应用程序状态设置函数 430

10.7.2建立TCP连接函数 431

10.7.3 TCP数据发送函数 433

10.7.4 TCP数据接收函数 433

10.7.5轮询工作原理及相关函数 434

10.7.6关闭与中止连接的函数 434

10.7.7底层TCP接口 435

10.7.8 UDP接口函数 435

10.8应用程序实例分析 437

10.8.1 UDP服务器通信实例 437

10.8.2 UDP客户端通信实例 440

10.8.3 Web服务器实例 441

10.8.4 TCP客户端通信实例 444

10.9小结 447

10.10思考题 447

第11章 μC/OS嵌入式实时操作系统 449

11.1实时操作系统的内核 449

11.1.1任务管理 449

11.1.2任务间的通信和同步 455

11.1.3存储器管理 456

11.1.4定时器和中断管理 457

11.2 μC/OS-Ⅱ模板说明 457

11.2.1移植模板的结构 457

11.2.2模板使用的注意事项 459

11.3 μC/OS-Ⅱ模板使用实例 463

11.3.1操作系统任务流程 463

11.3.2操作步骤 463

11.4中断控制蜂鸣器 468

11.4.1操作系统任务流程 468

11.4.2操作步骤 468

11.5 μC/OS-Ⅱ任务之间的通信与同步方式 471

11.5.1信号量 471

11.5.2邮箱 475

11.5.3消息队列 479

11.6小结 479

11.7思考题 480

第12章 应用案例分析 481

12.1人机交互接口 481

12.1.1键盘接口 481

12.1.2 LED及键盘驱动 483

12.1.3 LCD1602交互 490

12.1.4驱动240×320的TFT-LCD 497

12.2高精度ADC采样 497

12.2.1串行ADC接口TLC2543 497

12.2.2串行ADS7818数据采集 501

12.3多种传感器接入实例 504

12.3.1传感器DS1820测量温度 504

12.3.2数字传感器LM75A测量温度 514

12.3.3传感器TSL230测量光照度 520

12.4 PWM控制实例 523

12.4.1直流电机控制 523

12.4.2步进电机控制 528

12.4.3 SPWM逆变电源 536

12.4.4 PWM语音播放器 541

12.5基于CAN总线的采集模块 545

12.5.1通信协议 545

12.5.2电路板实物 548

12.5.3主函数分析 548

12.5.4 CAN收发报文函数 556

12.5.5 ADC及定时器配置函数 563

12.6小结 566

12.7思考题 566

附录 书中常用术语缩写解析 567

参考文献 571