目錄

第1部分嵌入式微處理器架構及編程基礎

第1章嵌入式系統與物聯網概述1

1.1嵌入式系統概述1

1.1.1嵌入式系統概念1

1.1.2嵌入式微處理器簡介2

1.1.3嵌入式微處理器分類3

1.2ARM系列嵌入式處理器概述4

1.2.1ARM及其商業模式簡介4

1.2.2ARM架構與版本的演進5

1.2.3ARM指令系統演進6

1.3嵌入式操作系統8

1.4開源硬件與嵌入式軟件新技術11

1.4.1Arduino開源硬件11

1.4.2Lua語言開源硬件13

1.4.3Micro EJ/OS項目14

1.5物聯網與智能硬件產業16

練習題18

第2章ARM7TDMI處理器內核結構21

2.1ARM7TDMI處理器內核結構概述21

2.1.1處理器內核結構21

2.1.2處理器工作狀態22

2.1.3處理器工作模式與任務的特權級別23

2.1.4三級流水線24

2.1.5處理器支持數據類型24

2.1.6內部寄存器25

2.1.7CPSR程序狀態字功能詳解28

2.1.8Thumb狀態下寄存器集30

2.2ARM7TDMI主存儲器32

2.2.1存儲結構特點概述32

2.2.2地址空間33

2.2.3存儲順序與存儲模式33

2.2.4存儲器的非對齊訪問35

2.3存儲器映射I/O空間36

2.4ARM7TDMI中斷與異常38

2.4.1中斷與異常概述38

2.4.2異常處理進入與返回39

2.4.3異常向量40

2.4.4異常優先級40

2.4.5異常處理程序模板41

2.4.6異常分類詳細描述41

2.4.7中斷響應延時43

2.5JTAG接口43

練習題45

第3章Cortex-M3處理器內核結構48

3.1M3處理器內核結構概述48

3.2M3內核寄存器49

3.2.1通用寄存器49

3.2.2特殊功能寄存器50

3.3M3工作狀態/工作模式/特權級別53

3.3.1M3工作狀態53

3.3.2M3處理器工作模式與特權級別54

3.3.3特權級別與工作模式轉換55

3.4M3三級流水線57

3.5M3指令系統57

3.6M3存儲系統58

3.7M3總線接口60

3.8M3中斷異常61

3.8.1中斷異常事件源61

3.8.2異常中斷向量表62

3.8.3中斷向量控制器64

3.9M3復位序列與堆棧64

3.10M3堆棧空間及其操作模式65

3.11M3內核私有外圍設備69

3.12M3軟硬件集成開發環境70

練習題71

第4章ARM處理器指令系統74

4.1ARM/Thumb/Thumb-2指令集概述74

4.1.1ARM系列處理器指令集簡介74

4.1.2ARM/Thumb/Thumb-2指令特性75

4.1.3ARM匯編器基本語法76

4.2ARM/Thumb/Thumb-2指令基礎78

4.2.1ARM內核寄存器編程模型78

4.2.2指令編碼格式80

4.2.3程序狀態寄存器標志位與條件碼82

4.2.4指令后綴碼83

4.2.5指令尋址方式84

4.332位ARM指令集88

4.3.132位ARM指令分類詳解88

4.3.2地址裝載與空操作宏指令105

4.416位Thumb指令集簡介108

4.5Thumb-2指令集110

4.5.1Thumb-2指令簡介110

4.5.2Thumb-2特色指令詳解114

4.6常用匯編偽指令簡介123

練習題126

第5章ARM匯編語言程序設計128

5.1匯編語言程序設計基本流程128

5.2順序程序設計129

5.3分支程序設計130

5.4循環程序設計134

5.5子程序設計135

5.6匯編語言程序訪問全局C變量139

練習題140

第6章匯編語言與C/C++語言混合程序設計143

6.1混合程序設計概述143

6.2C語言啟動代碼144

6.3ATPCS/AAPCS規范147

6.3.1ATPCS/AAPCS概述147

6.3.2ATPCS基本規則148

6.3.3ATPCS規范使用范例152

6.4C/C++內嵌匯編器的使用155

6.4.1內嵌匯編指令用法156

6.4.2內嵌匯編器和ARM匯編器的區別157

6.4.3在C/C++語言程序中使用內嵌匯編語言158

6.4.4內嵌匯編語言的應用舉例160

6.5匯編語言程序訪問C語言程序中的全局變量162

6.6匯編語言程序與C/C++語言程序的相互調用163

6.6.1在C++語言程序中使用C語言程序頭文件164

6.6.2匯編語言程序與C/C++語言程序的相互調用舉例165

6.7嵌入式系統常用C語言代碼優化168

練習題170

第7章ARM存儲系統與I/O端口映射173

7.1ARM系列處理器主存儲器控制器接口173

7.2LPC2000芯片存儲系統174

7.2.1主存儲器地址空間174

7.2.2主存儲器映象174

7.2.3外設I/O空間映射176

7.3內存映射I/O端口讀寫控制方法177

7.4存儲器映射I/O端口擴展案例178

7.5Cortex-M3存儲器總線結構181

7.5.1Cortex-M3內部總線接口181

7.5.2Cortex-M3外部總線接口184

7.6Cortex-M3存儲器系統185

7.6.1存儲器系統概覽185

7.6.2存儲器映射186

7.7Cortex-M3位帶區189

7.7.1位帶區概念189

7.7.2位帶區地址空間189

7.7.3位帶區位地址映射190

7.7.4位帶區操作匯編代碼191

7.7.5位帶區操作與非位帶區操作方法對比191

7.7.6C語言操作位帶區193

練習題194

第8章Cortex-M3異常和中斷系統196

8.1Cortex-M3異常196

8.1.1異常類型196

8.1.2中斷優先級197

8.1.3中斷向量表198

8.2Cortex-M3中斷行為與處理機制199

8.2.1異常進入199

8.2.2異常退出200

8.3Cortex-M3中斷向量控制器202

8.3.1中斷向量控制器概述202

8.3.2NVIC寄存器功能詳解206

8.4Cortex-M3中斷編程基礎214

8.5基于STM32固件函數庫的NVIC中斷編程216

練習題224

第2部分嵌入式微處理器硬件接口驅動編程及案例

第9章STM32F10x驅動編程基礎226

9.1引言226

9.2STM32F10x SoC芯片226

9.2.1概述226

9.2.2STM32F10x片內外部設備229

9.2.3STM32F10x芯片引腳231

9.2.4STM32F10x*小系統233

9.3STM32F10x GPIO并行接口234

9.3.1STM32F10x GPIO端口內部結構235

9.3.2STM32F10x GPIO端口寄存器236

9.3.3GPIO外設時鐘控制240

9.3.4GPIO*基本應用示例代碼241

9.3.5GPIO位帶區操作代碼243

練習題245

第10章I2C總線協議及應用案例246

10.1I2C總線協議規范246

10.2應用案例(一):GPIO模擬I2C總線協議251

10.2.1I2C協議驅動程序分層模型252

10.2.2I2C總線協議實現方式252

10.2.3I2C接口功能芯片252

10.2.4GPIO模擬I2C電路實例253

10.2.5軟件模擬I2C協議代碼詳解253

10.3應用案例(二):STM32片內I2C接口應用262

10.3.1STM32F10x I2C接口控制器概述262

10.3.2STM32F10x I2C控制器寄存器263

10.3.3STM32F10x I2C控制器庫函數264

10.3.4STM32 I2C接口應用案例266

練習題271

第11章并行接口驅動編程應用案例272

11.1應用案例(三):128×64點陣液晶屏模塊接口硬件驅動設計272

11.1.1點陣液晶顯示模塊272

11.1.2GPIO驅動點陣液晶屏接口設計275

11.1.3SRAM總線驅動點陣液晶屏接口設計277

11.2應用案例(四):TFT點陣液晶屏與STM32接口設計281

11.2.1TFT點陣液晶屏簡介281

11.2.2MCU與ILI9486通信方式282

11.2.3TFT點陣液晶屏模塊接口信號283

11.2.4ILI9486操作時序284

11.2.5STM32與ILI9486接口電路285

11.2.6ILI9486驅動程序285

練習題288

第12章STM32庫函數驅動編程及應用案例290

12.1引言290

12.2STM32F10x固件函數庫290

12.2.1概述290

12.2.2固件函數庫工程文件結構291

12.2.3固件函數庫接口標準與文檔命名格式292

12.2.4固件函數庫各部分內在邏輯關系292

12.2.5固件函數庫部分函數清單293

12.3STM32庫函數驅動GPIO編程實例295

12.3.1GPIO庫函數清單295

12.3.2GPIO初始化代碼分析296

12.4SysTick定時器301

12.4.1SysTick定時器硬件結構301

12.4.2SysTick固件函數庫API303

12.4.3SysTick應用案例：精確延時函數的實現305

12.4.4SysTick的配置使用方法總結306

12.5STM32片內通用定時器309

12.5.1STM32定時器簡介309

12.5.2通用定時器TIM2—TIM5配置310

12.5.3應用范例311

練習題313

第13章UART異步串行通信316

13.1異步串行通信基本概念316

13.2異步串行通信接口電路319

13.3STM32 USART硬件結構323

13.3.1STM32 USART接口概述323

13.3.2USART接口寄存器描述324

13.3.3USART接口中斷325

13.4STM32 USART接口軟件編程326

13.4.1USART接口固件函數庫326

13.4.2USART庫函數使用詳解328

13.4.3USART應用案例331

練習題335

第3部分嵌入式微處理器物聯網應用案例

第14章STM32物聯網應用案例337

14.1引言337

14.2OneNET智能云平臺概述338

14.2.1OneNET應用系統功能分層模型338

14.2.2OneNET應用系統軟硬件組成338

14.2.3OneNET設備開發流程339

14.2.4OneNET設備接入的有關概念339

14.3OneNET設備接入協議340

14.3.1OneNET支持協議類型340

14.3.2HTTP接入協議340

14.3.3HTTP接入流程與步驟341

14.4數據點操作API接口協議詳解343

14.4.1協議詳解343

14.4.2HTTP/POST數據包范例347

14.5OneNET數據采集系統方案設計348

14.5.1系統總體功能結構348

14.5.2設備及數據流注冊348

14.6數據采集子系統設計349

14.6.1節點設備硬件結構349

14.6.2巖體裂縫距離測量技術方案349

14.6.3網絡接口設計350

14.6.4DHT11數字溫濕度模塊350

14.6.5節點設備軟件設計與實現350

14.7實驗與測試357

14.8物聯網應用案例總結358

練習題358

參考文獻359