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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 嵌入式系统定义1

1.1.2 嵌入式系统特点2

1.1.3 嵌入式系统分类4

1.1.4 嵌入式系统发展7

1.2 ARM体系结构及微处理器系列10

1.2.1 ARM公司简介10

1.2.2 ARM体系结构简介13

1.3 Cortex-M系列处理器简介17

1.4 STM32系列微控制器简介21

1.5 STM32教学开发板26

第2章 Cortex-M3体系结构27

2.1 CM3微处理器核结构27

2.2 处理器的工作模式及状态29

2.3 寄存器30

2.4 总线接口34

2.5 存储器的组织与映射36

2.5.1 存储器格式36

2.5.2 存储器层次结构36

2.5.3 CM3存储器组织38

2.5.4 STM32存储器映射39

2.5.5 位绑定操作43

2.6 指令集46

2.6.1 ARM指令集46

2.6.2 Thumb指令集47

2.6.3 Thumb-2指令集48

2.7 流水线50

2.8 异常和中断51

2.9 存储器保护单元MPU56

2.10 STM32微控制器概述57

2.10.1 STM32命名57

2.10.2 STM32内部资源58

第3章 STM32最小系统61

3.1 电源电路61

3.1.1 供电方案61

3.1.2 电源管理器63

3.1.3 低功耗模式63

3.2 时钟电路65

3.2.1 HSE时钟和HSI时钟66

3.2.2 PLL67

3.2.3 LSE时钟和LSI时钟67

3.2.4 系统时钟SYSCLK68

3.2.5 RCC寄存器69

3.3 复位电路72

3.4 STM32启动74

3.5 程序下载电路79

3.6 STM32的最小系统81

第4章 STM32程序设计82

4.1 嵌入式软件层次结构82

4.2 Cortex微控制器软件接口标准84

4.3 FWLib固件库87

4.3.1 STM32标准外设库87

4.3.2 固件库命名规则90

4.3.3 数据类型和结构91

4.3.4 固件库的应用94

4.4 嵌入式C程序特点97

4.5 开发环境简介100

第5章 GPIO原理及应用102

5.1 GPIO的硬件结构和功能102

5.1.1 GPIO硬件结构102

5.1.2 复用功能103

5.1.3 GPIO输入功能103

5.1.4 GPIO输出功能104

5.1.5 GPIO速度选择106

5.1.6 钳位功能107

5.2 GPIO寄存器107

5.3 GPIO库函数111

5.4 库函数和寄存器的关系114

5.5 应用实例121

第6章 EXTI原理及应用127

6.1 STM32中断通道127

6.2 STM32中断的过程131

6.3 NVIC硬件结构及软件配置132

6.3.1 NVIC硬件结构132

6.3.2 STM32中断优先级133

6.3.3 中断向量表134

6.3.4 NVIC寄存器135

6.3.5 NVIC库结构140

6.4 EXTI硬件结构及软件配置140

6.4.1 EXTI硬件结构140

6.4.2 中断及事件141

6.4.3 EXTI中断通道和中断源142

6.4.4 EXTI寄存器142

6.4.5 EXTI库函数144

6.5 应用实例145

6.5.1 按键中断145

6.5.2 中断嵌套案例1149

6.5.3 中断嵌套案例2151

第7章 USART原理及应用155

7.1 端口重映射155

7.2 USART功能和结构156

7.2.1 USART功能157

7.2.2 USART结构158

7.3 USART帧格式160

7.4 波特率设置162

7.5 硬件流控制163

7.6 USART中断请求165

7.7 USART寄存器166

7.8 USART库函数167

7.9 USART应用实例169

7.9.1 直接传送方式169

7.9.2 中断传送方式173

7.9.3 串口Echo回应程序174

7.9.4 利用printf（）的串口编程174

第8章 定时器原理及应用177

8.1 STM32定时器概述177

8.2 通用定时器TIMx功能178

8.3 通用定时器TIMx结构178

8.3.1 时钟源选择180

8.3.2 时基单元182

8.3.3 捕获和比较通道184

8.3.4 计数器模式186

8.3.5 定时时间的计算187

8.3.6 定时器中断188

8.4 通用定时器TIMx寄存器189

8.5 通用定时器TIMx库函数192

8.6 TIM2应用实例192

8.6.1 秒表192

8.6.2 输出比较案例1195

8.6.3 输出比较案例2199

8.6.4 PWM输出202

8.6.5 PWM输入捕获204

8.7 RTC的功能及结构207

8.7.1 RTC的基本功能208

8.7.2 RTC的内部结构208

8.8 RTC控制寄存器209

8.9 备份寄存器211

8.10 电源控制寄存器214

8.11 RTC相关的RCC寄存器215

8.12 RTC应用实例215

8.13 系统时钟SysTick简介220

8.14 SysTick寄存器221

8.14.1 控制及状态寄存器（SYSTICKCSR）221

8.14.2 重载寄存器（SYSTICKRVR）221

8.14.3 当前值寄存器（SYSTICKCVR）222

8.14.4 校准值寄存器（SYSTICKCALVR）222

8.15 SysTick应用实例223

第9章 DMA原理及应用225

9.1 DMA简介225

9.2 DMA的功能及结构228

9.2.1 DMA的功能228

9.2.2 DMA结构229

9.3 DMA寄存器230

9.4 DMA库函数232

第10章 ADC原理及应用235

10.1 ADC的功能及结构235

10.2 ADC的工作模式237

10.3 数据对齐240

10.4 ADC中断241

10.5 ADC寄存器241

10.6 ADC库函数243

10.7 应用实例245

第11章 μC/OS-II嵌入式操作系统基础250

11.1 操作系统的功能250

11.2 操作系统的基本概念252

11.2.1 进程和线程252

11.2.2 实时操作系统RTOS254

11.2.3 其他概念256

11.2.4 应用程序在操作系统上的执行过程262

11.3 操作系统的分类263

11.3.1 单体结构263

11.3.2 层次结构263

11.3.3 微内核结构264

11.4 μC/OS-II简介264

11.4.1 μC/OS-II的主要特点264

11.4.2 μC/OS-II工作原理265

11.4.3 μC/OS-II的程序设计模式266

11.5 μC/OS-II移植268

11.5.1 移植条件269

11.5.2 移植步骤270

11.5.3 内核头文件（OS＿CPU.H）272

11.5.4 与处理器相关的汇编代码（OS＿CPU＿A.ASM）273

11.5.5 与CPU相关的C函数和钩子函数（OS＿CPU＿C.C）276

第12章 μC/OS-II的内核机制279

12.1 μC/OS-II内核结构279

12.1.1 μC/OS-II的任务279

12.1.2 临界代码281

12.1.3 任务控制块282

12.1.4 就绪表283

12.1.5 任务的调度284

12.1.6 中断处理288

12.1.7 时钟节拍289

12.1.8 任务的初始化291

12.1.9 任务的启动293

12.2 μC/OS-II的任务管理294

12.2.1 创建任务294

12.2.2 删除任务298

12.2.3 请求删除任务300

12.2.4 改变任务优先级302

12.2.5 挂起任务305

12.2.6 恢复任务307

12.2.7 任务调度实例308

12.3 μC/OS-II的时间管理315

12.3.1 延时函数315

12.3.2 恢复延时任务317

12.3.3 系统时间318

12.4 任务间的通信与同步319

12.4.1 事件控制块319

12.4.2 信号量323

12.4.3 信号量实例327

第13章 嵌入式系统综合设计实例331

13.1 嵌入式系统开发过程331

13.2 自平衡小车基本功能333

13.3 硬件结构334

13.3.1 电气控制系统整体结构334

13.3.2 加速度计335

13.3.3 陀螺仪335

13.4 控制算法设计335

13.4.1 角度检测算法设计335

13.4.2 运动控制算法设计336

附录A 嵌入式系统常用缩写和关于端口读／写的缩写表示339

附录B Cortex-M3指令清单346

附录C 51单片机与STM 32微控制器的比较353

C.1 硬件：寄存器353

C.2 硬件：存储器空间353

C.3 硬件：堆栈354

C.4 硬件：外设355

C.5 硬件：异常和中断356

C.6 软件：数据类型357

C.7 软件：浮点358

C.8 软件：中断服务程序359

C.9 软件：非对齐数据359

C.10 软件：故障异常360

C.11 软件：设备驱动程序和CMSIS361

C.12 软件：混用C语言和汇编程序362

C.13 其他比较363

附录D STM32实验板原理图364

参考文献365