嵌入式技術基礎與實踐：基於ARM Cortex-M4F內核的MSP432系列微控制器(第5版)（簡體書）

本書以德州儀器(TI)的ARM CortexM4F內核的MSP432系列微控制器為藍本，以知識要素為核心，以構件化為基礎闡述嵌入式技術基礎與實踐。全書共14章，第1章為概述，簡要闡述嵌入式系統的知識體系、學習誤區與學習建議； 第2章給出ARM CortexM4F處理器； 第3章介紹MSP432存儲映像、中斷源與硬件最小系統； 第4章以GPIO為例闡述底層驅動概念、設計與應用方法，介紹規範的工程組織框架； 第5章闡述嵌入式硬件構件與底層驅動構件基本規範； 第6章闡述串行通信接口UART，並給出第一個帶中斷的實例。第1～6章囊括學習一個微控制器入門環節的完整要素。第7～13章分別介紹SysTick、Timer、RTC、GPIO的應用實例(鍵盤、LED與LCD)、Flash在線編程、ADC、CMP、SPI、I2C、CTI、DMA及其他模塊。第14章闡述進一步學習指導。
本書提供了網上教學資源，內含所有底層驅動構件源程序、測試實例、文檔資料、教學課件及常用軟件工具。配合本書內容還製作了微課視頻，供讀者選用。
本書適用於高等學校嵌入式系統的教學或技術培訓，也可供ARM CortexM4F應用工程師進行技術研發時參考。

王宜懷，男，1962年2月生，博士，蘇州大學計算機科學與技術學院教授、博士生導師；蘇州大學嵌入式系統與物聯網研究所所長；蘇州市政協常委；江蘇省計算機學會嵌入式系統與物聯網專業委員會主任。曾獲福建省“八五”期間電子信息應用先進個人、福建省南平市政協“優秀委員”、福建省科技進步三等獎、江蘇省科技進步三等獎、蘇州市科進步二等獎、江蘇省高等教育教學成果一等獎、全國高等學校計算機教學成果一等獎等。從1990年開始至今一直致力於嵌入式系統的研發與教學工作。主持完成中小型水輪發電機組優化控制系統、基於物聯網技術的城市照明控制系統、圖形構件化嵌入式與傳感網開發平臺、軌道交通蓄電池監測系統、教育機器人平臺開發等幾十個項目。撰寫《嵌入式技術基礎與實踐》、《嵌入式實時操作系統MQX應用開發技術》、《車電T-KEA系列微控制器》等9部著作。公開發表論文60餘篇，獲得發明專利9項。主要研究方向：嵌入式系統、物聯網與智能控制技術。

Contents
目錄



第1章概述

1.1嵌入式系統定義、發展簡史、分類及特點

1.1.1嵌入式系統的定義

1.1.2嵌入式系統的由來及發展簡史

1.1.3嵌入式系統的分類

1.1.4嵌入式系統的特點

1.2嵌入式系統的學習困惑、知識體系及學習建議

1.2.1嵌入式系統的學習困惑

1.2.2嵌入式系統的知識體系

1.2.3基礎階段的學習建議

1.3微控制器與應用處理器簡介

1.3.1微控制器簡介

1.3.2以MCU為核心的嵌入式測控產品的基本組成

1.3.3應用處理器簡介

1.4嵌入式系統常用術語

1.4.1與硬件相關的術語

1.4.2與通信相關的術語

1.4.3與功能模塊相關的術語

1.5嵌入式系統常用的C語言基本語法概要

1.5.1C語言的運算符與數據類型

1.5.2程序流程控制

1.5.3函數

1.5.4數據存儲方式

1.5.5編譯預處理

小結

習題

第2章ARM CortexM4F處理器

2.1ARM CortexM4F處理器簡介

2.1.1ARM CortexM4F處理器內部結構概要

2.1.2ARM CortexM4F處理器存儲器映像

2.1.3ARM CortexM4F處理器的寄存器

2.2指令系統

2.2.1指令簡表與尋址方式

2.2.2數據傳送類指令

2.2.3數據操作類指令

2.2.4跳轉控制類指令

2.2.5其他指令

2.3指令集與機器碼對應表

2.4匯編語言的基本語法

2.4.1匯編語言格式

2.4.2常用偽指令簡介

小結

習題

嵌入式技術基礎與實踐（第5版）



第3章存儲映像、中斷源與硬件最小系統

3.1MSP432系列MCU概述

3.1.1MSP432系列MCU簡介

3.1.2MSP432系列MCU內部結構框圖

3.2MSP432系列MCU存儲映像與中斷源

3.2.1MSP432系列MCU存儲映像

3.2.2MSP432中斷源

3.3MSP432系列MCU的引腳功能

3.3.1硬件最小系統引腳

3.3.2I/O端口資源類引腳

3.4MSP432系列MCU硬件最小系統

3.4.1電源及其濾波電路

3.4.2複位電路及複位功能

3.4.3晶振電路

3.4.4SWD接口電路

小結

習題

第4章GPIO及程序框架

4.1通用I/O接口基本概念及連接方法

4.2GPIO模塊的編程結構

4.2.1端口與GPIO模塊――對外引腳與內部寄存器

4.2.2GPIO基本編程步驟與基本打通程序

4.3GPIO驅動構件封裝方法與驅動構件封裝規範

4.3.1設計GPIO驅動構件的必要性及GPIO驅動構件封裝要點分析

4.3.2底層驅動構件封裝規範概要與構件封裝的前期準備

4.3.3MSP432的GPIO驅動構件源碼及解析

4.4利用構件方法控制小燈閃爍

4.4.1Light構件設計

4.4.2Light構件測試工程主程序

4.5工程文件組織框架與第一個C語言工程分析

4.5.1工程框架及所含文件簡介

4.5.2鏈接文件常用語法及鏈接文件解析

4.5.3機器碼文件解析

4.5.4芯片上電啟動執行過程

4.6第一個匯編語言工程： 控制小燈閃爍

4.6.1彙編工程文件的組織

4.6.2匯編語言GPIO構件及使用方法

4.6.3匯編語言Light構件及使用方法

4.6.4匯編語言Light測試工程主程序

小結

習題

第5章嵌入式硬件構件與底層驅動構件基本規範

5.1嵌入式硬件構件

5.1.1嵌入式硬件構件的概念與分類

5.1.2基於嵌入式硬件構件的電路原理圖設計簡明規則

5.2嵌入式底層驅動構件的概念與層次模型

5.2.1嵌入式底層驅動構件的概念

5.2.2嵌入式硬件構件與軟件構件結合的層次模型

5.2.3嵌入式軟件構件的分類

5.3底層驅動構件的封裝規範

5.3.1構件設計的基本思想與基本原則

5.3.2編碼風格基本規範

5.3.3公共要素文件

5.3.4頭文件的設計規範

5.3.5源程序文件的設計規範

5.4硬件構件及底層軟件構件的重用與移植方法

小結

習題

第6章串行通信模塊及第一個中斷程序結構

6.1異步串行通信的通用基礎知識

6.1.1串行通信的基本概念

6.1.2RS232總線標準

6.1.3TTL電平到RS232電平轉換電路

6.1.4串行通信編程模型

6.2MSP432芯片UART驅動構件及使用方法

6.2.1MSP432芯片UART引腳

6.2.2UART驅動構件基本要素分析與頭文件

6.2.3printf的設置方法與使用

6.3ARM CortexM4F中斷機制及MSP432中斷編程步驟

6.3.1關於中斷的通用基礎知識

6.3.2ARM CortexM4F非內核模塊中斷編程結構

6.3.3MSP432中斷編程步驟――以串口接收中斷為例

6.4UART驅動構件的設計方法

6.4.1UART模塊編程結構

6.4.2UART驅動構件源碼

小結

習題

第7章定時器相關模塊

7.1ARM CortexM4F內核定時器

7.1.1SysTick模塊的編程結構

7.1.2SysTick的驅動構件設計

7.2脈寬調製、輸入捕捉與輸出比較通用基礎知識

7.2.1脈寬調製PWM通用基礎知識

7.2.2輸入捕捉與輸出比較通用基礎知識

7.3Timer_A模塊

7.3.1Timer_A模塊功能概述

7.3.2Timer_A模塊驅動構件及使用方法

7.3.3Timer_A模塊驅動構件設計

7.4Timer32模塊

7.4.1Timer32模塊功能概述

7.4.2Timer32模塊驅動構件及使用方法

7.4.3Timer32模塊驅動構件設計

7.5實時時鐘RTC_C模塊

7.5.1RTC_C模塊功能概述

7.5.2RTC_C模塊驅動構件及使用方法

7.5.3RTC驅動構件的設計

小結

習題

第8章GPIO應用――鍵盤、LED及LCD

8.1鍵盤的基礎知識及其驅動構件設計

8.1.1鍵盤模型及接口

8.1.2鍵盤編程基本問題、掃描編程原理及鍵值計算

8.1.3鍵盤驅動構件的設計

8.2LED數碼管的基礎知識及其驅動構件設計

8.2.1LED數碼管的基礎知識

8.2.2LED驅動構件設計及使用方法

8.3LCD的基礎知識及其驅動構件設計

8.3.1LCD的特點和分類

8.3.2點陣字符型LCD模塊控制器HD44780

8.3.3LCD構件設計

8.4鍵盤、LED及LCD驅動構件測試實例

小結

習題

第9章Flash在線編程

9.1Flash在線編程的通用基礎知識

9.2Flash驅動構件及使用方法

9.2.1Flash驅動構件知識要素分析

9.2.2Flash驅動構件頭文件

9.2.3Flash驅動構件的使用方法

9.3Flash驅動構件的設計方法

9.3.1Flash模塊編程結構

9.3.2Flash驅動構件設計技術要點

9.3.3Flash驅動構件源碼

小結

習題

第10章ADC與CMP模塊

10.1模擬/數字轉換器

10.1.1ADC的通用基礎知識

10.1.2ADC驅動構件及使用方法

10.1.3ADC模塊的編程結構

10.1.4ADC驅動構件的設計

10.2比較器

10.2.1CMP的通用基礎知識

10.2.2CMP驅動構件及使用方法

10.2.3CMP驅動構件的編程結構

10.2.4CMP驅動構件的設計

小結

習題

第11章SPI、I2C與CTI模塊

11.1串行外設接口模塊

11.1.1串行外設接口的通用基礎知識

11.1.2SPI驅動構件頭文件及使用方法

11.1.3SPI模塊的編程結構

11.1.4SPI驅動構件的設計

11.2集成電路互聯總線模塊

11.2.1集成電路互聯總線的通用基礎知識

11.2.2I2C驅動構件頭文件及使用方法

11.2.3I2C模塊的編程結構

11.2.4I2C驅動構件源碼

11.3電容式觸摸感應模塊

11.3.1電容式觸摸感應的通用基礎知識

11.3.2CTI驅動構件頭文件及使用方法

11.3.3CTI模塊的編程結構

11.3.4CTI驅動構件的設計

小結

習題

第12章DMA編程

12.1直接存儲器存取的通用基礎知識

12.1.1DMA的基本概念

12.1.2DMA的一般操作流程

12.2DMA構件頭文件及使用方法

12.3DMA驅動構件的設計方法

12.3.1DMA模塊編程結構

12.3.2DMA驅動構件源碼

小結

習題

第13章系統時鐘與其他功能模塊

13.1時鐘系統

13.1.1時鐘系統概述

13.1.2時鐘模塊概要與編程要點

13.1.3時鐘模塊測試實例

13.2電源模塊

13.2.1電源模式控制

13.2.2電源模式轉換

13.3校驗模塊

13.3.1CRC32模塊簡介

13.3.2CRC校驗和生成

13.3.3CRC標準與位順序

13.3.4CRC實現

13.3.5CRC寄存器

13.4看門狗模塊

13.4.1看門狗模塊簡介

13.4.2看門狗的配置方法

13.5複位模塊

13.5.1電源開/關複位

13.5.2重新啟動重置

13.5.3硬重置

13.5.4軟重置

13.6高級加密模塊

13.6.1AES介紹

13.6.2AES工作流程

13.6.3AES寄存器

13.7位帶技術及應用方法

13.7.1位帶別名區概述

13.7.2位帶別名區的應用機制解析

13.7.3位帶別名區使用注意事項

13.7.4測試實例

小結

習題

第14章進一步學習指導

14.1關於更為詳細的技術資料

14.2關於實時操作系統

14.3關於嵌入式系統穩定性問題

附錄A100引腳LQFP封裝MSP432的複用功能

附錄B100引腳LQFP封裝MSP432的硬件最小系統

附錄C集成開發環境CCS簡明使用方法

附錄Dprintf格式化輸出

參考文獻