微控制器技术与应用——基于Cortex-M3内核
作 译 者：张龙杰 等
出 版 日 期：2026-01-01
书 代 号：TN514800
Ｉ Ｓ Ｂ Ｎ：9787121514807
图书简介：
本书以基于Cortex-M3 内核的32 位微控制器为主要对象，系统地介绍了微控制器的相关知识。全书共9 章，分别为微控制器技术概述、微控制器硬件基础、软件开发技术、并行接口及应用、中断技术及应用、定时器技术及应用、嵌入式操作系统、串行接口及应用、模拟接口及应用。本书可作为科技工作者的参考资料，也可作为非计算机专业的硕士研究生或本科相关专业高年级学生的学习用书。
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配 套 资 源
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图 书 内 容
内容简介
本书以基于Cortex-M3 内核的32 位微控制器为主要对象，系统地介绍了微控制器的相关知识。全书共9 章，分别为微控制器技术概述、微控制器硬件基础、软件开发技术、并行接口及应用、中断技术及应用、定时器技术及应用、嵌入式操作系统、串行接口及应用、模拟接口及应用。本书可作为科技工作者的参考资料，也可作为非计算机专业的硕士研究生或本科相关专业高年级学生的学习用书。图书详情
ISBN：9787121514807开 本：16(185*260)页 数：248字 数：410本书目录
第1章 微控制器技术概述 1 1.1 微控制器的发展历史 1 1.2 微控制器的分类及应用 2 1.3 微控制器技术 3 1.4 微控制器主流生产商及发展趋势 6 本章小结 7 思考与练习题 8 第2章 微控制器硬件基础 9 2.1 微控制器的外部结构 9 2.1.1 芯片命名规则 9 2.1.2 外部引脚 10 2.1.3 最小系统 11 2.2 微控制器的内部结构 12 2.2.1 系统架构 12 2.2.2 时钟系统 14 2.2.3 内核功能寄存器 19 2.3 存储器系统 22 2.3.1 存储器概述 22 2.3.2 微控制器存储器的结构 25 2.4 系统启动和复位过程 27 2.4.1 系统启动模式 27 2.4.2 系统复位序列 28 2.4.3 系统复位实例 29 本章小结 36 思考与练习题 36 第3章 软件开发技术 38 3.1 软件开发模式 38 3.1.1 基于寄存器的软件开发模式 38 3.1.2 基于固件库的软件开发模式 38 3.1.3 基于操作系统的软件开发模式 39 3.2 高级语言程序设计 40 3.2.1 C语言程序基础 40 3.2.2 程序编译和执行 43 3.3 微控制器软件接口标准 44 3.3.1 CMSIS基本内容 44 3.3.2 固件函数库 45 3.4 基于MDK的软件开发 47 本章小结 50 思考与练习题 50 第4章 并行接口及应用 51 4.1 并行接口结构与操作 51 4.1.1 GPIO接口的常用输入输出形式 51 4.1.2 GPIO内部结构 52 4.1.3 GPIO功能寄存器 54 4.1.4 GPIO操作固件库 57 4.2 并行接口设备 58 4.2.1 输入设备 58 4.2.2 显示设备 60 4.3 并行接口程序设计 62 4.3.1 使用扫描法进行按键检测 62 4.3.2 使用线反转法进行按键检测 66 4.3.3 数码管动态显示 68 本章小结 72 思考与练习题 72 第5章 中断技术及应用 73 5.1 中断技术基础 73 5.1.1 中断的基本概念 73 5.1.2 中断处理过程 75 5.2 中断系统结构 78 5.2.1 中断源与中断向量 78 5.2.2 中断控制器 81 5.2.3 中断控制寄存器及库函数 87 5.3 外部中断程序设计 90 5.3.1 中断程序设计流程 90 5.3.2 中断处理函数 91 5.3.3 中断程序设计实例 93 本章小结 96 思考与练习题 97 第6章 定时器技术及应用 98 6.1 定时器/计数器概述 98 6.1.1 定时器/计数器基础 98 6.1.2 STM32F103子系列微控制器芯片的定时器 99 6.2 通用定时器 101 6.2.1 通用定时器的结构 101 6.2.2 时钟源选择 104 6.2.3 工作模式 109 6.3 高级定时器 120 6.4 系统滴答定时器 122 6.4.1 系统滴答定时器的结构 122 6.4.2 功能寄存器 122 6.4.3 SysTick的应用 123 6.5 定时器功能寄存器及固件库函数 124 6.5.1 定时器功能寄存器 124 6.5.2 定时器的固件库函数 131 6.6 定时器程序设计 132 6.6.1 通用定时器程序设计 132 6.6.2 高级定时器程序设计 134 6.6.3 系统滴答定时器程序设计 136 本章小结 138 思考与练习题 138 第7章 嵌入式操作系统 139 7.1 嵌入式操作系统基础知识 139 7.1.1 操作系统 139 7.1.2 嵌入式操作系统 139 7.1.3 实时操作系统 140 7.2 任务管理 140 7.2.1 任务的定义 140 7.2.2 任务的状态 141 7.2.3 任务优先级及调度策略 142 7.3 时间管理 143 7.4 任务的同步与通信 144 7.4.1 任务的同步 144 7.4.2 常用的任务通信机制 144 7.4.3 互斥信号量 145 7.4.4 死锁及解决策略 147 7.5 μC/OS-Ⅲ嵌入式操作系统 149 7.5.1 μC/OS嵌入式操作系统简介 149 7.5.2 文件结构 150 7.5.3 常用函数 151 7.5.4 基于μC/OS-Ⅲ的程序设计 153 本章小结 159 思考与练习题 160 第8章 串行接口及应用 161 8.1 串行通信基础知识 161 8.2 通用同步/异步收发器接口 165 8.2.1 UART 165 8.2.2 USART 167 8.2.3 USART功能寄存器及固件库函数 173 8.3 集成电路总线接口 179 8.3.1 I2C总线概述 179 8.3.2 I2C总线协议 180 8.4 串行外设接口 184 8.5 控制器局域网络 186 8.5.1 CAN总线协议 186 8.5.2 CAN总线节点结构 188 8.5.3 CAN总线报文格式 189 8.5.4 同步 192 8.6 USART程序设计 194 本章小结 195 思考与练习题 195 第9章 模拟接口及应用 197 9.1 A/D转换的基本理论 197 9.1.1 A/D转换的过程 197 9.1.2 逐次逼近式A/D转换器 198 9.2 A/D转换器概述 201 9.2.1 A/D转换器的结构 201 9.2.2 A/D转换器的转换模式 205 9.2.3 A/D转换器的使用 206 9.2.4 A/D转换器的功能寄存器和固件库函数 209 9.3 D/A转换器概述 217 9.3.1 T型电阻网络D/A转换器 217 9.3.2 D/A转换器的技术指标 219 9.3.3 D/A转换器的结构 220 9.3.4 D/A转换器的功能寄存器和固件库函数 222 9.4 A/D和D/A转换程序设计 226 9.4.1 A/D转换程序设计 226 9.4.2 D/A转换程序设计 231 本章小结 233 思考与练习题 233 参考文献 235展开前 言
本书以基于Cortex-M3内核的32位微控制器STM32为主要对象进行内容设计，系统地介绍了微控制器的相关知识。 本书特色有以下3个。 ? 兼顾知识的全面性和应用性。全书各章节遵循以下内容布局：首先介绍通用的基础知识，再介绍具体型号微控制器的有关知识，最后基于该型号微控制器进行程序设计和应用。即使零基础的读者，也可以比较顺畅地完成全书的学习。 ? 本书提供了大量实例源代码，所有源代码均经过测试。此外，为降低读者学习门槛，书中相当一部分代码可在Proteus软件中运行。读者只需要按照说明搭建好仿真电路，即可完成仿真测试。 ? 注重理论和实践的结合。例如，在模拟接口及应用部分，系统地讲解了逐次逼近式A/D转换器的有关理论，确保将知识的全貌呈现给读者。 在内容的组织安排上，本书综合考虑了基础性、系统性和应用性需求。其中，基础性主要体现在基本方法和基本原理的设计上；系统性主要体现在章节布局的设计上，全书按照“硬件—软件—接口（串行接口、并行接口、模拟接口）”脉络，构建了微控制器系统的整体图景；应用性主要体现在两个方面，一是在设计内容时注意各章节内容的互动联系，以32位微控制器为原型机贯穿全书进行应用设计，二是在每章都提供了大量的范例，使读者通过学习范例熟悉应用。 本书共9章，分别是微控制器技术概述、微控制器硬件基础、软件开发技术、并行接口及应用、中断技术及应用、定时器技术及应用、嵌入式操作系统、串行接口及应用、模拟接口及应用。 第1章：微控制器技术概述。本章概括性地介绍了微控制器的发展历史、分类、应用、主要技术及未来发展趋势等，帮助读者了解微控制器的基本知识。 第2章：微控制器硬件基础。本章主要介绍了微控制器外部结构、内部结构、存储器系统及系统启动和复位过程。本章是整个课程的基础，通过本章的学习，读者将对微控制器的硬件组成与结构有比较系统的了解。 第3章：软件开发技术。本章介绍了面向STM32的常用软件开发模式，重点介绍了基于微控制器软件接口标准CMSIS的软件开发模式，帮助读者掌握一种STM32软件开发技术。 第4章：并行接口及应用。本章介绍了并行I/O接口的基本概念和内部结构，以及基于并行接口的人机交互设备的程序设计方法，帮助读者了解不同并行I/O接口的应用特性和扩展方法，掌握微控制器并行接口应用技术。 第5章：中断技术及应用。本章首先简要介绍了中断的基本概念，包括中断源、中断嵌套、中断优先级等；然后详细介绍了STM32微控制器芯片的中断系统结构及中断程序设计方法。 第6章：定时器技术及应用。本章首先介绍了微控制器中定时器的基础知识，包括定时和计数的区别与联系；然后系统地介绍了STM32的定时器，包括通用定时器、高级定时器、系统滴答定时器；最后通过对不同定时器的程序设计，帮助读者掌握定时器的应用开发。 第7章：嵌入式操作系统。本章首先简要介绍了嵌入式操作系统的基础知识，以及任务管理、时间管理、任务的同步与通信的基本内容；然后以嵌入式操作系统?C/OS-Ⅲ为例进行程序设计，帮助读者了解基于操作系统的应用程序开发过程。 第8章：串行接口及应用。本章围绕微控制器系统中常用串行通信、I2C总线、SPI总线和CAN总线组织教学内容，帮助读者熟悉常见的总线标准，了解总线的应用特性，提升系统运用和集成能力。 第9章：模拟接口及应用。本章首先介绍了A/D转换的基本理论、A/D转换器和D/A转换器的结构与功能；然后结合具体微控制器介绍了A/D转换和D/A转换的程序设计。 本书在撰写过程中参阅了很多资料，在此对所参考资料的作者表示诚挚的感谢。对于收集的共享资料没有标明出处的，以及对有些资料进行加工、整合后纳入本书的，在此郑重声明，本书内容仅用于教学，上述资料的著作权属于原作者，并在此向他们表示郑重的谢意。 由于作者经验不足，学术水平有限，加之时间紧迫，且技术的发展日新月异，书中难免有不当及疏漏之处，恳请广大读者批评指正。 作 者 2025年2月展开作者简介
（作者信息不对外公布）张龙杰，博士，海军航空大学专业技术上校，副教授，硕士研究生导师，长期从事武器控制技术、嵌入式系统原理及应用方面的教学科研工作。出版教材2部、译著5部，获军队科技进步二等奖1项、军队科技进步三等奖各1项。以第一作者发表学术研究论文50余篇，SCI检索1篇，EI检索12篇，连续4年被学校评为"学术先进个人”。 -
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