第1章 嵌入式系統簡介 1
1.1 嵌入式系統概述 1
1.1.1 嵌入式系統特點 1
1.1.2 嵌入式系統發展趨勢 2
1.2 ARM 架構介紹 3
1.2.1 ARM 的歷史背景 3
1.2.2 ARM 系列簡介 4
1.2.3 ARM 的發展趨勢 6
1.3 RISC-V架構介紹 7
1.3.1 RISC-V架構的歷史背景 7
1.3.2 RISC-V架構的發展趨勢 7
本章小結 7
第2章 RISC-V指令集架構簡介 8
2.1 RISC-V架構設計特點 8
2.2 RISC-V架構特性 8
2.3 RISC-V與其他架構的比較 14
2.4 RISC-V與CH32V103的關係 15
本章小結 15
第3章 RISC-V架構的中斷和異常 16
3.1 RISC-V中斷和異常概述 16
3.1.1 中斷概述 16
3.1.2 異常概述 16
3.2 RISC-V中斷機制 17
3.2.1 中斷類型 17
3.2.2 中斷遮罩 17
3.2.3 中斷級別、優先順序與仲裁 18
3.2.4 進入中斷處理 18
3.2.5 退出中斷處理 18
3.2.6 中斷嵌套 19
3.3 RISC-V異常機制 19
3.3.1 異常遮罩 19
3.3.2 異常的優先順序 20
3.3.3 進入異常處理模式 20
3.3.4 退出異常處理模式 20
3.3.5 異常服務程式 20
3.4 CSR寄存器介紹 21
本章小結 26
第4章 CH32V103硬體基礎 27
4.1 CH32系列單片機外部結構 28
4.1.1 CH32系列單片機命名規則 28
4.1.2 CH32系列單片機引腳功能 29
4.2 CH32V103單片機內部結構 30
4.2.1 CH32V103單片機內部匯流排結構 30
4.2.2 CH32V103單片機內部時鐘系統 32
4.2.3 CH32V103單片機內部重定系統 34
4.2.4 CH32V103單片機內部記憶體結構 35
4.3 CH32V103最小系統設計 36
本章小結 38
第5章 CH32V103軟體發展環境 39
5.1 開發軟體MRS簡介與安裝 39
5.2 軟體環境 42
5.3 創建項目 43
5.4 編譯代碼 45
5.5 下載代碼 51
5.6 調試代碼 52
本章小結 55
第6章 CH32單片機的輸入/輸出介面GPIO 56
6.1 GPIO主要特徵 56
6.2 GPIO功能說明 58
6.2.1 工作模式 58
6.2.2 外部中斷 58
6.2.3 複用功能 58
6.2.4 鎖定機制 59
6.3 GPIO庫函數 59
6.4 GPIO使用流程 63
6.4.1 普通GPIO配置 63
6.4.2 引腳複用功能配置 63
6.5 專案實戰:流水燈 66
6.5.1 硬體設計 66
6.5.2 軟體設計 66
6.5.3 系統調試 68
本章小結 69
第7章 CH32單片機外部中斷EXTI 70
7.1 CH32V103中斷系統組成結構 70
7.1.1 中斷源及中斷向量 70
7.1.2 外部中斷系統結構 73
7.2 中斷控制 74
7.2.1 中斷遮罩控制 74
7.2.2 中斷優先順序控制 75
7.3 中斷控制常用庫函數介紹 76
7.3.1 快速可程式設計中斷控制器庫函數 76
7.3.2 CH32V103外部中斷EXTI庫函數 78
7.4 外部中斷使用流程 82
7.4.1 PFIC配置 82
7.4.2 中斷埠設置 82
7.4.3 中斷處理 83
7.5 專案實戰:按鍵中斷控制LED燈 84
7.5.1 硬體設計 84
7.5.2 軟體設計 84
7.5.3 系統調試 89
本章小結 89
第8章 通用同步非同步收發器USART 90
8.1 串列通信簡介 90
8.1.1 串列通信與並行通信 90
8.1.2 單工通信、半雙工通信與雙工通信 91
8.1.3 同步通信與非同步通信 91
8.1.4 串列非同步通信的資料傳輸格式 91
8.2 USART的結構及工作方式 92
8.2.1 結構框圖 92
8.2.2 工作模式 94
8.2.3 CH32V103串列非同步通信的工作方式 95
8.3 常用庫函數介紹 96
8.4 使用流程 103
8.5 專案實戰:串口資料查詢方式收發 104
8.5.1 硬體設計 104
8.5.2 軟體設計 105
8.5.3 系統調試 107
本章小結 108
第9章 計時器TIM 109
9.1 CH32V103計時器概述 109
9.1.1 計時器類型 109
9.1.2 計數模式 110
9.1.3 主要功能介紹 110
9.2 CH32V103通用計時器的結構 111
9.2.1 輸入時鐘 112
9.2.2 核心計數器 112
9.2.3 比較捕獲通道 112
9.2.4 通用計時器的功能寄存器 113
9.2.5 通用計時器的外部觸發及輸入/輸出通道 113
9.3 CH32V103通用計時器的功能 113
9.3.1 輸入捕獲模式 114
9.3.2 比較輸出模式 114
9.3.3 強制輸出模式 115
9.3.4 PWM 輸入模式 115
9.3.5 PWM 輸出模式 115
9.3.6 單脈衝模式 116
9.3.7 編碼器模式 116
9.3.8 計時器同步模式 117
9.3.9 調試模式 117
9.4 通用計時器常用庫函數 117
9.5 通用計時器使用流程 128
9.5.1 PFIC設置 128
9.5.2 計時器中斷配置 128
9.5.3 計時器中斷處理 129
9.6 專案實戰1:精確定時實驗 129
9.6.1 硬體設計 129
9.6.2 軟體設計 129
9.6.3 系統調試 131
9.7 專案實戰2:脈寬調製 131
9.7.1 硬體設計 131
9.7.2 軟體設計 132
9.7.3 系統調試 133
本章小結 134
第10章 看門狗計時器 135
10.1 CH32V103看門狗概述 135
10.2 獨立看門狗 135
10.2.1 獨立看門狗主要特徵 135
10.2.2 獨立看門狗結構框圖 136
10.3 窗口看門狗 136
10.3.1 視窗看門狗主要特徵 136
10.3.2 視窗看門狗結構框圖 136
10.3.3 視窗看門狗功能說明 137
10.4 常用庫函數介紹 138
10.5 看門狗使用流程 144
10.5.1 獨立看門狗使用流程 144
10.5.2 視窗看門狗使用流程 144
10.6 專案實戰1:獨立看門狗應用 145
10.6.1 硬體設計 145
10.6.2 軟體設計 145
10.6.3 系統調試 148
10.7 專案實戰2:視窗看門狗應用 149
10.7.1 硬體設計 149
10.7.2 軟體設計 149
10.7.3 系統調試 153
本章小結 153
第11章 直接記憶體存取控制DMA 154
11.1 CH32V103的DMA控制器 154
11.2 DMA功能描述 155
11.2.1 仲裁優先順序 155
11.2.2 DMA配置 155
11.2.3 迴圈模式 156
11.2.4 DMA處理狀態 156
11.2.5 可程式設計的資料傳輸總量/資料位元寬/對齊方式 156
11.2.6 DMA請求映射 156
11.3 DMA常用庫函數 158
11.4 DMA使用流程 163
11.4.1 PFIC設置 163
11.4.2 DMA模式及中斷配置 163
11.4.3 DMA中斷服務程式 164
11.5 專案實戰:DMA記憶體到記憶體 164
11.5.1 硬體設計 164
11.5.2 軟體設計 164
11.5.3 系統調試 168
本章小結 168
第12章 串列設備通信介面SPI 169
12.1 SPI匯流排通信簡介 169
12.1.1 SPI匯流排的組成 169
12.1.2 SPI匯流排的功能 170
12.2 SPI結構框圖 170
12.3 SPI功能描述 171
12.3.1 從選擇管理 171
12.3.2 時鐘相位與極性 172
12.3.3 主模式 173
12.3.4 從模式 173
12.3.5 單工模式 173
12.3.6 CRC校驗 174
12.3.7 DMA的SPI通信 174
12.3.8 錯誤狀態 174
12.3.9 中 斷 174
12.4 SPI常用庫函數 175
12.5 SPI使用流程 181
12.6 專案實戰:W25Q16讀寫實驗 182
12.6.1 硬體設計 183
12.6.2 軟體設計 183
12.6.3 系統調試 189
本章小結 189
第13章 內部積體電路匯流排I2C 190
13.1 I2C匯流排通信簡介 190
13.1.1 I2C匯流排特點 190
13.1.2 I2C匯流排術語 191
13.1.3 I2C實體層 191
13.1.4 I2C協議層 192
13.1.5 資料傳輸格式 193
13.2 CH32V103的I2C功能與結構框圖 195
13.3 I2C的通信模式 196
13.3.1 主模式 196
13.3.2 從模式 198
13.3.3 錯 誤 199
13.3.4 時鐘延長 199
13.3.5 SMBus 200
13.3.6 DMA 200
13.3.7 中 斷 201
13.3.8 包錯誤校驗 202
13.4 I2C常用庫函數介紹 202
13.5 I2C使用流程 213
13.6 專案實戰:讀寫EEPROM 晶片AT24C02 213
13.6.1 硬體設計 213
13.6.2 軟體設計 217
13.6.3 系統調試 221
本章小結 222
第14章 即時時鐘RTC 223
14.1 CH32V103的RTC概述 223
14.1.1 CH32V103的RTC 223
14.1.2 UNIX時間戳記 223
14.2 RTC結構框圖 224
14.3 常用庫函數介紹 225
14.4 使用流程 230
14.5 專案實戰:利用RTC實現萬年曆 231
14.5.1 硬體設計 231
14.5.2 軟體設計 232
14.5.3 系統調試 238
本章小結 238
第15章 迴圈冗餘校驗CRC 239
15.1 CRC校驗概述 239
15.2 CH32V103中的CRC計算單元 239
15.2.1 主要特徵 239
15.2.2 功能描述 239
15.2.3 結構框圖 240
15.3 CRC應用 240
15.4 常用庫函數介紹 240
15.5 專案實戰:CRC資料校驗 243
15.5.1 硬體設計 243
15.5.2 軟體設計 243
15.5.3 系統調試 244
本章小結 244
第16章 模/數轉換器ADC 245
16.1 ADC概述 245
16.1.1 ADC分類 245
16.1.2 ADC性能指標 245
16.2 CH32V103的ADC簡介 246
16.3 CH32V103的ADC結構框圖 246
16.4 ADC的功能描述 248
16.4.1 開關、時鐘及通道 248
16.4.2 轉換模式控制 249
16.4.3 中斷和DMA請求 250
16.4.4 其他功能 251
16.5 ADC常用庫函數介紹 253
16.6 ADC使用流程 269
16.7 專案實戰:外部電壓採集 269
16.7.1 硬體設計 269
16.7.2 軟體設計 270
16.7.3 系統調試 272
本章小結 273
第17章 USB全速主機/設備控制器USBHD 274
17.1 USB簡介及協議基礎 274
17.1.1 USB簡介 274
17.1.2 USB的電氣特性 274
17.1.3 USB的插入檢測機制 274
17.1.4 USB的描述符 275
17.1.5 USB包的結構 276
17.1.6 USB的四種傳輸類型 277
17.2 CH32V103的USBHD主要特徵 278
17.3 功能說明 278
17.3.1 USB全域寄存器 278
17.3.2 USB設備控制寄存器 278
17.3.3 USB主機控制寄存器 279
17.4 庫函數介紹 279
17.5 專案實戰1:U盤文件讀寫 282
17.5.1 硬體設計 282
17.5.2 軟體設計 282
17.5.3 系統調試 286
17.6 專案實戰2:實現CDC串口 287
17.6.1 硬體設計 287
17.6.2 軟體設計 287
17.6.3 系統調試 288
本章小結 289
第18章 綜合案例:藍牙加密U盤 290
18.1 藍牙加密U盤介紹 290
18.2 CH573簡介 290
18.2.1 概 述 290
18.2.2 功能說明 291
18.2.3 系統框圖 292
18.2.4 無線通訊介紹 293
18.3 CH569簡介 293
18.3.1 CH569概述 293
18.3.2 功能說明 293
18.3.3 系統框圖 294
18.3.4 SD/EMMC控制器介紹 296
18.3.5 USB 3.0控制器介紹 296
18.4 硬體設計 296
18.5 軟體設計 299
18.6 系統調試 304
18.6.1 CH573程式下載 304
18.6.2 藍牙調試 306
18.6.3 U盤功能測試 308
本章小結 308
第19章 行業應用案例實戰:智慧家居應用 309
19.1 機智雲物聯網開發步驟 309
19.1.1 創建新項目 309
19.1.2 安裝手機App 311
19.1.3 自動生成代碼 313
19.1.4 虛擬裝置調試 314
19.1.5 Wi Fi模組固件燒錄 316
19.1.6 移植機智雲代碼 317
19.1.7 App綁定設備 317
19.2 功能分析 318
19.3 硬體設計 318
19.4 軟體設計 319
19.4.1 主程序功能軟體設計 319
19.4.2 溫濕度檢測軟體設計 319
19.4.3 機智雲控制設計 321
19.4.4 物聯網功能實現 321
19.5 系統調試 322
本章小結 324
附錄A RISC-V虛擬指令集 325
附錄B RISC-V寄存器介紹 327
B1 通用寄存器 327
B2 控制和狀態寄存器 328
附錄C RISC-V指令編碼清單 336
C1 RV32I指令編碼 336
C2 RV32M指令編碼 337
C3 RV32F指令編碼 337
C4 RV32A指令編碼 338
C5 RV32D指令編碼 338
C6 RV32Q指令編碼 339
C7 RV32C指令編碼 339
參考文獻 341