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第1章 嵌入式系统概述1

1.1嵌入式系统简介1

1.1.1嵌入式系统的历史1

1.1.2嵌入式系统的定义2

1.1.3其他相关联的概念3

1.2嵌入式系统结构与应用领域4

1.2.1单片嵌入式系统4

1.2.2单片机的发展历史4

1.2.3单片机的发展趋势5

1.2.4单片机嵌入式系统的结构8

1.2.5单片机嵌入式系统的应用领域9

1.3习题10

第2章 嵌入式系统的开发与设计11

2.1嵌入式系统的应用模式11

2.1.1嵌入式处理器11

2.1.2嵌入式操作系统13

2.2基于单片机的嵌入式系统开发15

2.2.1嵌入式系统的特点15

2.2.2基于单片机的嵌入式系统开发过程16

2.2.3基于单片机的嵌入式系统开发模式17

2.2.4嵌入式系统开发工具18

2.3基于单片机的嵌入式系统设计20

2.3.1嵌入式系统设计的基本指导思想20

2.3.2基于单片机的嵌入式系统设计基本原则与依据20

2.3.3设计开发时的注意事项21

2.3.4嵌入式系统设计方法（从单片机到单片系统）23

2.4习题26

第3章 开发环境27

3.1 Keil μVision3介绍27

3.2 Keil μVision3的功能27

3.3 Keil μVision3的安装与配置28

3.3.1 Keil μVision3系统要求28

3.3.2 Keil μVision3安装28

3.3.3 Keil μVision3目录结构28

3.3.4注册与帮助31

3.4开发过程32

3.4.1创建工程并选择处理器32

3.4.2配置处理器启动代码32

3.4.3配置硬件选项34

3.4.4创建源文件及文件组35

3.4.5编译链接工程40

3.4.6调试程序41

3.4.7建立HEX文件43

3.4.8下载HEX文件43

3.5习题44

第4章 基于ARM Cortex-M3的嵌入式处理器45

4.1 ARM及ARM架构的背景45

4.2 ARM的架构版本46

4.3 ARM Cortex-M3处理器初探47

4.4 Cortex-M3处理器内核vs.基于Cortex-M3的MCU49

4.5 Thumb-2指令集体系结构52

4.6习题53

第5章Cortex-M3处理器寄存器及指令系统54

5.1寄存器组54

5.1.1寄存器54

5.1.2 Cortex-M3的寄存器54

5.2处理器操作模式与特权级别55

5.3 ARM汇编语言基础56

5.3.1 ARM汇编伪指令56

5.3.2 ARM的汇编语言结构59

5.4特殊功能寄存器组60

5.4.1程序状态寄存器（PSRs或PSR）60

5.4.2 PRIMASK、FAULTMASK和BASEPRI61

5.4.3控制寄存器（CONTROL）61

5.5异常和中断62

5.6嵌套向量中断控制器63

5.7存储器保护单元63

5.8堆栈区的操作64

5.8.1堆栈的基本操作64

5.8.2 Cortex-M3堆栈的实现64

5.8.3 Cortex-M3的双堆栈机制65

5.9习题66

第6章STM32架构简介67

6.1 STM32系列微控制器简介67

6.2 STM32微控制器的分类67

6.2.1 STM32F101xx系列微控制器67

6.2.2 STM32F103xx系列微控制器73

6.3 STM32微控制器的主要优点81

6.4 STM32微控制器的应用83

6.5习题83

第7章 嵌入式处理器外设84

7.1存储器和总线结构84

7.1.1系统结构84

7.1.2存储器结构85

7.1.3嵌入式SRAM85

7.1.4位段85

7.1.5嵌入式闪存存储器（Flash）88

7.1.6启动配置89

7.2电源控制89

7.2.1电源供应89

7.2.2电源供应管理91

7.2.3低功耗模式92

7.2.4电源控制寄存器96

7.3复位和时钟控制98

7.3.1复位98

7.3.2时钟99

7.3.3 RCC寄存器描述103

7.4通用I/O和复用I/O（GPIO和AFIO）119

7.4.1 GPIO介绍119

7.4.2 STM32下的GPIO描述119

7.4.3 GPIO寄存器描述122

7.4.4复用功能I/O和调试配置（AFIO）128

7.4.5 AFIO寄存器描述132

7.4.6实验：通过使用Keil μ Vision3在STM32模拟器下实现GPIO的跑马灯程序137

7.5外部中断和事件143

7.5.1什么是中断143

7.5.2 STM32F10x外部中断/事件功能描述147

7.5.3 EXTI相关功能寄存器149

7.5.4实验：通过使用Keil μVision3在STM32模拟器下实现按键处理151

7.6通用定时器（TIMx）157

7.6.1简介157

7.6.2主要特性157

7.6.3功能描述158

7.6.4通用定时器（TIMx）寄存器描述172

7.6.5实验：通过使用Keil μVision3在STM32模拟器下对定时器的实现188

7.7实时时钟194

7.7.1简介194

7.7.2主要特性194

7.7.3功能描述195

7.7.4 RTC寄存器描述198

7.7.5实验：通过使用Keil μVision3在STM32模拟器下对定时器下实现仿真钟表输出202

7.8习题213

第8章STM32外部通信接口214

8.1串行通信接口214

8.1.1串行通信接口（UART）介绍214

8.1.2 STM32下的USART操作216

8.1.3 STM32下的UART寄存器描述234

8.1.4实验：通过使用Keil μVision3在STM32模拟器下实现UART的字符输入输出243

8.2 SPI247

8.2.1 SPI介绍247

8.2.2 STM32下的SPI操作250

8.2.3 STM32下的SPI寄存器介绍258

8.2.4实验：通过使用Keil μVision3在STM32模拟器下实现SPI的输出263

8.3 I2C269

8.3.1 I2 C介绍269

8.3.2 STM32下的I2 C操作273

8.3.3 STM32下的I2 C寄存器介绍283

8.3.4实验：通过使用Keil μVision3在STM32模拟器下实现I2 C口的输出293

8.4 DMA控制器303

8.4.1 DMA介绍303

8.4.2 STM32下的DMA操作305

8.4.3 STM32下的DMA寄存器309

8.4.4实验：通过使用Keil μVision3在STM32模拟器下实现DMA口的控制313

8.5 A/D转换320

8.5.1 A/D转换介绍320

8.5.2 STM32下的A/D转换器操作323

8.5.3 STM32下的A/D转换寄存器描述335

8.5.4实验：通过使用Keil μVision3在STM32模拟器下实现A/D转换器的控制346

8.6习题352

第9章 前后台操作系统介绍354

9.1前后台操作系统的特征354

9.1.1前后台操作系统的前台与后台354

9.1.2前后台操作系统的任务特征355

9.1.3前后台操作系统的实时特征357

9.2实现一个前后台操作系统360

9.2.1分析前后台操作系统360

9.2.2将消息队列应用到前后台操作系统中362

9.2.3变量的互斥条件364

9.3实验：实现一个基于消息驱动的前后台操作系统366

9.3.1实验目的366

9.3.2实验假设366

9.3.3准备工作366

9.3.4实验步骤366

9.4习题370

第10章 基于多任务的嵌入式操作系统介绍371

10.1多任务操作系统371

10.2实现一个多任务操作系统374

10.2.1前期准备374

10.2.2系统启动375

10.2.3实现基本调度定义376

10.2.4实现任务378

10.2.5调度进阶384

10.3实验：分析一个简单的多任务操作系统内核的系统利用率388

10.3.1实验目的388

10.3.2准备工作388

10.3.3实验步骤388

10.4习题393

参考文献394