ARM嵌入式微控制器原理與應用——基于Cortex-M0+內核LPC84X與μC/OS- ( 簡體 字) |
| 作者：張勇 | 類別：1. -> 電腦組織與體系結構 -> 嵌入式系統 -> Cortex |
| 譯者： |
| 出版社：清華大學出版社 |  3dWoo書號： 51253
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NT售價： 395 元 |
| 出版日：6/1/2019 |
| 頁數：447 |
| 光碟數：0 |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787302527053 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
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| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：第2版前言
物聯網技術與互聯網+技術的迅猛發展，促使電子設計與智能控制領域發生了一次新的技術革命，這場技術革命的典型特征在于ARM微處理器和微控制器的普及應用及嵌入式實時操作系統（ERTOS）的普及應用。國內各高等院校與時俱進，在電子通信與智能控制等相關專業開設了ARM與ERTOS方面的多門課程，以培養高質量的嵌入式技術工程人員。為了適應高等院校新技術的教學需要，同時作為清華大學出版社“開發者書庫”系列教材的出版計劃之一，編寫了《ARM嵌入式微控制器原理與應用——基于Cortex拟M0+內核LPC84X與μC/OS拟Ⅲ操作系統》。本書涵蓋了ARM Cortex拟M0+極低功耗微控制器LPC84X的設計與應用技術以及ERTOS系統μC/OS拟Ⅱ/Ⅲ的實戰應用技術。
本書出版一年以來，受到了國內廣大師生和嵌入式愛好者的喜愛，在此作者表示由衷的感謝。在過去的一年里，收到了大量讀者的寶貴反饋意見，同時結合在物聯網專業本科和研究生教學中遇到的問題，修訂了本書第1版中出現的一些小問題。特別是由于Keil MDK最新版開發軟件中芯片支撐庫結構的大幅調整，使得本書原版中全部例程均需作重大修改才能運行在新版Keil MDK下。在這種情況下，對原書中的工程例程進行了全面的修訂，形成了本書的第2版。同時，基于IAR EWARM開發環境，也編寫了以LPC84X與ERTOS應用為核心的嵌入式教材《ARM Cortex拟M0+嵌入式微控制器原理與應用——基于LPC84X、IAR EWARM與μC/OS拟Ⅲ操作系統》，即將由清華大學出版社出版，該書更適合那些習慣于借助EWARM進行嵌入式開發的教研人員。
本書第2版與第1版在內容安排上相同，同樣具有概念表述準確、硬件方案開源、工程代碼完備、應用實例豐富等特點，適用于課內教學與課外實驗相結合的教學方法，也適用于結合MOOC技術和微課技術進行新型教學范式改革，同樣適用于結合電子設計大賽進行賽課結合教學。本書配套的ARM學習電路板可以在教學過程中設計制作，可極大地提高本書的學習成就感和學習樂趣。對于本科二年級學生，適用內容為根據第3章內容制作ARM學習板和第1~4章； 對于本科三年級學生，根據學習基礎可選用第1~8章或第1~12章； 對于研究生，適用第9~16章。結合作者的教學經驗，針對本科三年級學生，本書的課內教學宜為32學時，實驗教學不少于32學時，相關的開放實驗學時為64~96學時。
本書由江西省學位與研究生教育教學改革研究項目（編號： JXYJG拟2018拟074）資助出版，特此感謝。同時，感謝恩智浦（NXP）中國公司辛華峰經理對本書編寫的關心與支持； 感謝北京博創智聯科技有限公司陸海軍總經理對本書編寫的關心與支持； 感謝廣州天嵌計算機科技有限公司梁傳智總經理對本書編寫的關心與支持； 感謝清華大學出版社趙凱編輯的辛勤工作； 感謝我的愛人賈曉天老師在資料檢索和LPC845學習板焊裝調試方面所做的大量工作； 感謝閱讀了作者已出版的教材并反饋了寶貴意見的讀者們。本書的編寫通俗易懂，其自學門檻較以往的教材大大降低。
由于作者水平有限，書中難免會有紕漏之處，敬請同行專家和讀者朋友批評指正。
張勇2019年5月
前言
當前，ARM微控制器正在逐步替代傳統8051架構單片機而成為嵌入式系統的核心控制器。2010年以后，ARM公司主推Cortex系列內核，Cortex系列分為R系列、A系列和M系列，其中，A系列是高性能內核，用于基于Android操作系統的智能手機和平板電腦，支持ARM、Thumb和Thumb拟2指令集； R系列為微處理器內核，支持ARM、Thumb和Thumb拟2指令集； M系列為低功耗微控制器內核，僅支持Thumb拟2指令集，誕生于2004年，最早推出的內核為Cortex拟M3，目前有Cortex拟M0、M0+、M1、M3、M4和M7等，用于支持快速中斷的嵌入式實時應用系統中。在Cortex系列中，M系列芯片的應用量最大，每年的應用量為幾十億塊。
在Cortex拟M系列中，M0和M0+內核都是極低功耗內核，M0+內核的功耗比M0內核更低（ARM公司公布的功耗數據為11.2μW/MHz），被譽為全球功耗最低的微控制器內核，主要應用在控制和檢測領域，涵蓋了傳統8051單片機的應用領域，比傳統8051單片機在處理速度、功耗、片上外設靈活多樣性、中斷數量與中斷反應能力、編程與調試等諸多方面都有更大優勢，M0+內核的代表芯片如NXP公司的LPC845微控制器。
基于ARM Cortex拟M0+微控制器的軟件開發有兩種方式，即傳統的芯片級別的應用軟件開發和加載嵌入式實時操作系統的應用軟件開發。芯片級別的應用軟件開發方式直接使用C語言函數管理硬件外設驅動和實現用戶功能，稱之為面向函數的程序設計方式； 加載嵌入式實時操作系統的應用軟件開發使用嵌入式操作系統管理硬件外設和存儲資源，借助于用戶任務實現用戶功能，稱之為面向任務的程序設計方式。由于Cortex拟M0+微控制器片內RAM空間豐富，一般在8KB以上，適宜加載嵌入式實時操作系統（RTOS）μC/OS拟Ⅱ或μC/OS拟Ⅲ。在Cortex拟M0+微控制器上加載了RTOS后，將顯著加速項目的開發進度。
本書主要以Cortex拟M0+內核LPC845微控制器為例，在介紹了Cortex拟M0+內核組成原理和LPC84X微控制器芯片結構后，詳細介紹了LPC845典型硬件系統及其片上外設的驅動方法，基于面向函數的程序設計方法介紹了LED燈、蜂鳴器、按鍵、數碼管、溫度顯示（DS18B20）、串口通信、模數轉換器（ADC）、存儲器訪問、LCD屏顯示和觸摸屏輸入等外設驅動程序設計技術； 然后，詳細介紹了嵌入式實時操作系統μC/OS拟Ⅱ和μC/OS拟Ⅲ在LPC845微控制器上的移植與應用技術，包括用戶任務、信號量與互斥信號量、消息郵箱與消息隊列等組件應用程序設計方法，重點在于闡述面向任務的程序設計方法及其優越性。
本書講義經過多名教師的使用，理論學時宜為32學時，實驗學時為32學時。建議講述內容為第1~12章（第一篇與第二篇），選學內容為第13~16章（第三篇），按書中章節順序講述。作者巧妙地組織了書中的全部實例，使得全部實例代碼均是完整的。因此，要求讀者必須在掌握了前面章節實例的基礎上，才能學習后面章節的實例。對于自學本書的嵌入式愛好者而言，要求至少具有數字電路、模擬電路、C語言程序設計等課程的基礎知識，并建議使用LPC845學習板輔助學習，以增加學習樂趣。
本書具有以下三個方面的特色：
1. 公布了基于LPC845微控制器為核心的開源硬件平臺，對嵌入式硬件開發具有很強的指導作用。
2. 全書工程實例豐富，通過完整的工程實例詳細講述了函數級別與任務級別的程序設計方法，對于嵌入式系統應用軟件開發具有頗強的指導意義。
3. 結合LPC845硬件平臺，詳細講述了嵌入式實時操作系統μC/OS拟Ⅱ/Ⅲ的任務管理和系統組件應用方法，對學習和應用μC/OS拟Ⅱ/Ⅲ具有良好的可借鑒性。
本書由江西省學位與研究生教育教學改革研究項目（編號： JXYJG拟2018拟074）資助出版，特此感謝。同時，感謝恩智浦（NXP）中國公司辛華峰經理對本書編寫的關心與支持； 感謝北京博創智聯科技有限公司陸海軍總經理對本書編寫的關心與支持； 感謝廣州天嵌計算機科技有限公司梁傳智總經理對本書編寫的關心與支持； 感謝清華大學出版社的辛勤工作； 感謝我的愛人賈曉天在資料檢索和LPC845學習板焊裝調試方面所做的大量工作； 感謝閱讀了作者已出版的教材并反饋了寶貴意見的讀者們。本書的編寫通俗易懂，其自學門檻較以往的教材大大降低。
由于作者水平有限，書中難免會有紕漏之處，敬請同行專家和讀者朋友批評指正。
免責聲明： 知識的發展和科技的進步是多元的。本書內容上廣泛引用的知識點均羅列于參考文獻中，主要為LPC845用戶手冊、LPC845芯片手冊、Cortex拟M0+技術手冊、嵌入式實時操作系統μC/OS拟Ⅱ/Ⅲ、Keil MDK集成開發環境、ULINK2或JLINK仿真資料和Altium Designer軟件等內容，所有這些引用內容的知識產權歸相關公司所有。本書內容僅用于教學目的，旨在推廣ARM Cortex拟M0+內核LPC845微控制器、嵌入式實時操作系統μC/OS拟Ⅱ/Ⅲ和Keil MDK集成開發環境等，禁止任何單位和個人摘抄或擴充本書內容用于出版發行，嚴禁將本書內容用于商業場合。
張勇
2018年4月于江西財經大學楓林園 |
內容簡介：ARM Cortex-M0+內核微控制器以其高性能、極低功耗和易用性等特點成為替代傳統8051架構單片機的首選微控制器，其中以NXP公司LPC84X系列微控制器因其處理速度快、存儲空間大和片內外設資源豐富而最有代表性。Micrium公司μC/OS-III系統軟件是在全球范圍內被廣泛加載到微控制器上的嵌入式實時操作系統。本書結合微控制器LPC84X與嵌入式實時操作系統μC/OS-III詳細講述ARM微控制器原理與應用技術，主要內容包括Cortex-M0+微控制器、LPC84X硬件電路系統、IAR EWARM集成開發環境、Cortex-M0+異常與中斷、片內外設驅動技術、μC/OS-III移植、μC/OS-III任務、信號量與互斥信號量以及消息郵箱與消息隊列等。本書的特色在于理論與應用結合緊密且實例豐富，對學習基于Cortex-M0+微控制器和實時操作系統μC/OS-III等領域的嵌入式設計與應用開發技術，都具有頗強的指導和參考價值。 |
目錄：第一篇LPC84X典型硬件系統與芯片級軟件設計
第1章ARMCortex拟M0+內核
1.1ARMCortex拟M0+內核特點
1.2ARMCortex拟M0+內核架構
1.3ARMCortex拟M0+存儲器配置
1.4ARMCortex拟M0+內核寄存器
1.4.1內核寄存器
1.4.2系統控制寄存器
1.5SysTick定時器
1.6Cortex拟M0+異常
1.7嵌套向量中斷控制器
1.8本章小結
第2章LPC84X微控制器
2.1LPC845微控制器特點與引腳配置
2.2LPC845微控制器內部結構
2.3LPC845存儲器配置
2.4LPC845NVIC中斷
2.5I/O口配置IOCON
2.6通用目的輸入/輸出口GPIO
2.7系統配置模塊SYSCON
2.8本章小結
第3章LPC845典型硬件平臺
3.1LPC845核心電路
3.2電源電路
3.3LED驅動電路與蜂鳴器驅動電路
3.4串口通信電路
3.5用戶按鍵電路、用戶接口擴展電路和ADC電路
3.6DS18B20電路
3.7ZLG7289B電路
3.8SWD、ISP和復位電路
3.9LCD屏與電阻式觸摸屏接口電路
3.10存儲器電路
3.11聲碼器電路
3.12本章小結
第4章LED燈與蜂鳴器控制
4.1LED燈控制
4.1.1LPC845GPIO口讀寫訪問
4.1.2KeilMDK工程框架
4.2LPC845異常管理
4.2.1LPC845異常
4.2.2LED燈閃爍工程
4.3NVIC中斷管理
4.3.1多速率定時器MRT
4.3.2MRT定時器中斷實例
4.4蜂鳴器工作原理
4.5LPC845外部中斷
4.5.1外部中斷與模式匹配工作原理
4.5.2LPC845外部中斷實例
4.5.3LPC845模式匹配實例
4.6本章小結
第5章按鍵與數碼管顯示
5.1ZLG7289B工作原理
5.2DS18B20工作原理
5.3按鍵與數碼管實例
5.4本章小結
第6章串口通信與聲碼器
6.1串口通信
6.1.1LPC845串口工作原理
6.1.2串口通信實例
6.2聲碼器
6.2.1聲碼器工作原理
6.2.2聲碼器實例
6.3本章小結
第7章ADC與存儲器訪問
7.1LPC845微控制器ADC
7.1.1ADC工作原理
7.1.2ADC工程實例
7.2AT24C128存儲器
7.2.1AT24C128訪問方法
7.2.2AT24C128訪問實例
7.3W25Q64存儲器
7.3.1W25Q64存儲器訪問方法
7.3.2LPC845微控制器SPI模塊
7.3.3W25Q64訪問實例
7.4本章小結
第8章觸摸屏與LCD屏
8.1電阻式觸摸屏驅動原理
8.2電阻式觸摸屏實例
8.3LCD屏驅動原理
8.4LCD屏實例
8.5本章小結
第二篇嵌入式實時操作系統μC/OS拟Ⅱ
第9章μC/OS拟Ⅱ系統與移植
9.1μC/OS拟Ⅱ系統移植
9.2μC/OS拟Ⅱ系統結構與配置
9.3μC/OS拟Ⅱ系統任務
9.3.1空閑任務
9.3.2統計任務
9.3.3定時器任務
9.4本章小結
第10章μC/OS拟Ⅱ任務管理
10.1μC/OS拟Ⅱ用戶任務
10.2μC/OS拟Ⅱ多任務工程實例
10.3統計任務實例
10.4系統定時器
10.5本章小結
第11章信號量與互斥信號量
11.1μC/OS拟Ⅱ信號量
11.2μC/OS拟Ⅱ互斥信號量
11.3信號量與互斥信號量實例
11.4本章小結
第12章消息郵箱與消息隊列
12.1μC/OS拟Ⅱ消息郵箱
12.2μC/OS拟Ⅱ消息隊列
12.3消息郵箱與消息隊列實例
12.4本章小結
第三篇嵌入式實時操作系統μC/OS拟Ⅲ
第13章μC/OS拟Ⅲ系統與移植
13.1μC/OS拟Ⅲ發展歷程
13.2μC/OS拟Ⅲ特點
13.3μC/OS拟Ⅲ應用領域
13.4μC/OS拟Ⅲ系統組成
13.4.1μC/OS拟Ⅲ配置文件
13.4.2μC/OS拟Ⅲ內核文件
13.5μC/OS拟Ⅲ自定義數據類型
13.6μC/OS拟Ⅲ移植
13.7本章小結
第14章μC/OS拟Ⅲ任務管理
14.1用戶任務
14.1.1任務堆棧與優先級
14.1.2任務控制塊
14.1.3任務工作狀態
14.1.4用戶任務創建過程
14.2多任務工程實例
14.3統計任務
14.4定時器任務
14.5本章小結
第15章信號量、任務信號量和互斥信號量
15.1信號量
15.1.1信號量工作方式
15.1.2信號量實例
15.2任務信號量
15.2.1任務信號量工作方式
15.2.2任務信號量實例
15.3互斥信號量
15.3.1互斥信號量工作方式
15.3.2互斥信號量實例
15.4本章小結
第16章消息隊列與任務消息隊列
16.1消息隊列
16.1.1消息隊列工作方式
16.1.2消息隊列實例
16.2任務消息隊列
16.2.1任務消息隊列工作方式
16.2.2任務消息隊列實例
16.3本章小結
附錄A文件my25q64.c
附錄B工程項目索引
參考文獻 |
| 序： |
