微控制器原理与应用：基于STM32 ARM Cortex-M4F处理器 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2024

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本书主要内容包括ARM Cortex-M4F处理器与STM32L4微控制器简介、STM32CubeMX、Keil MDK-ARM与STM-Studio开发工具的介绍、通用输入输出埠技术、中断技术、脉波宽度调变技术、即时时钟控制技术、A/D与D/A控制技术、串列通信技术、惯性感测器（陀螺仪、加速度计、指南针）技术。本书附有完整的范例程式与详尽的实验步骤，带领读者逐步完成微控制器程式的设计撰写，培养读者微控制器系统的开发能力。

作者简介

张国清

　　台湾大学电机工程学博士
　　现任义守大学资讯工程学系专任副教授。其研究专长为微处理器架构、嵌入式系统、作业系统、物联网、人工智慧等。曾参与过中华电信多项专案研究计画，曾荣获Altera亚洲创新设计大赛卓越指导老师奖，也曾获得义守大学电机资讯学院杰出教学奖，拥有丰富的实务及教学经验。

陈延华

　　义守大学电机研究所博士
　　目前任职于义守大学资工系专任教授，本书作者从事程式设计领域教学多年，广泛接触各种不同背景与程度的学生，对于毫无基础或不同程度的初学者，学会如何撰写程式，有独特见解与教学方法。

柯松源

　　英国克伦菲尔大学博士
　　从事嵌入式系统设计与分析的工作多年，对微处理器的架构有深入的研究。专长为数位信号处理，雷达工程。曾带领学生获得「全国大专院校嵌入式软体设计竞赛」多媒体应用组的优等奖，也曾获得国科会自由软体嵌入式系统计画类绩优计画奖，拥有丰富的实务及教学经验。

廖冠雄

　　清华大学资讯工程学博士
　　现任义守大学资讯工程学系专任助理教授。其研究专长为无线网路、物联网、网际网路电信、光波网路等。拥有多年网路相关课程授课经验，参与过多项物联网相关磨课师课程教材开发，对嵌入式系统软体开发也具有相当的实务经验。
 

第1章　ARM Cortex-M4处理器与STM32L4微控制器简介   
1-1　Cortex-M处理器家族
1-2　ARM Cortex-M4F处理器基本结构
1-3　STM32L476VGT6微处理器

第2章　STM32L4系列微控制器开发平台与开发工具介绍   
2-1　开发平台：STM32L476G-DISCO探索板
2-2　系统需求
2-3　开发工具

第3章　最小软体系统   
3-1　最小软体系统制作
3-2　开机启动程式

第4章　通用输入输出埠GPIO与LED显示控制   
4-1　GPIO简介
4-2　GPIO埠基本结构介绍
4-3　LED闪烁的实验：使用GPIO输出控制LED显示
4-4　LED_Blink专案程式码解说
4-5　BSP函数库：使用BSP函数控制LED显示

第5章　JOYSTICK输入控制   
5-1　数位输入设定
5-2　JOYSTICK单钮控制LED灯（On/Off）
5-3　JOYSTICK单钮控制LED灯闪烁
5-4　JOYSTICK多钮控制LED灯状态

第6章　Glasses LCD显示控制   
6-1　LCD数位输入设定
6-2　LCD字型闪烁
6-3　LCD码表计时器控制（On/Off）
6-4　LCD字串走马灯控制

第7章　SysTick系统时钟与计时器（Timer）   
7-1　振盪器与Systick时钟
7-2　Systick计时器设定
7-3　内部中断Timer计时器控制LED灯闪烁
7-4　多个计数器设定与启用控制

第8章　外部中断（External Interrupter）控制   
8-1　接脚中断输入设定
8-2　JOYSTICK中断控制LED灯（On/Off）
8-3　JOYSTICK单钮中断触发改变LED灯闪烁速度
8-4　JOYSTICK多按钮控制LED与LCD

第9章　脉波宽度调变控制   
9-1　计时器PWM模式
9-2　PWM控制的实验

第10章　即时时钟控制   
10-1　RTC简介
10-2　RTC日历
10-3　RTC闹钟
10-4　RTC日历与闹钟功能实验

第11章　数位至类比转换器（DAC）   
11-1　DAC原理
11-2　STM32L476VG上的DAC
11-3　DAC转换的过程
11-4　缓冲输出（Buffered Output）
11-5　使用DAC产生锯齿波

第12章　类比至数位转换器（ADC）   
12-1　逐次逼近型（SAR：Successive Approximation Register）ADC原理   
12-2　ADC的主要参数
12-3　STM32L476VG上的ADC
12-4　STM32L476VG上ADC的使用
12-5　ADC与DAC综合实验

第13章　UART通讯界面   
13-1　UART简介
13-2　轮询式UART通讯
13-3　中断式UART通讯
13-4　直接记忆体存取式UART通讯

第14章　音讯录制与播放   
14-1　原理简介
14-2　实验步骤

第15章　微电子陀螺仪感测（SPI）   
15-1　MEMS陀螺仪
15-2　主／从装置的SPI连接
15-3　利用USART2传送GYROSCOPE资料
15-4　利用USART2读取终端机输入资料控制LED灯On/Off

第16章　运动感测（3轴加速度计与3轴磁力计）   
16-1　原理简介
16-2　3轴加速度计实验

ARM Cortex处理器属于ARMv7架构，如图1-1，分为Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M三子系列。Cortex-A是一种应用处理器（application processor），它是针对高效能应用平台系统而设计，通常用于行动运算、智慧型手机、高能效伺服器等。Cortex-R是一种即时处理器（real-time processor），其设计强化了即时应用系统的性能与可靠度，适用于硬碟控制器、汽车传动系统和无线通讯的基频控制等领域。Cortex-M是一种微控制处理器（microcontroller processor），专门用于嵌入式微控制领城，具有高成本效益比的优势，通常用于智能电表、穿戴式装置、汽车与工业控制系统、消费电子产品和物联网等。
 
本书选择一款STMicroelectronics（义法半导体）STM32L476G-DISCO探索板作为开发平台（如图1-2），此探索板含有STM32L476VG超低功耗微控制器与丰富的周边介面，如LCD显示器、LED、音讯DAC、麦克风、惯性感测器（陀螺仪、加速度计、指南针）、摇桿、USB OTG及四路SPI快闪记忆体。其中，STM32L476VGT6微控制器（如图1-3）是基于高性能ARM Cortex-M4F 32位元RISC内核的超低功耗微控制器，工作频率高达80 MHz，100 DMIPS性能，Cortex-M4F内核具有单精确度浮点单元（floating point unit, FPU），支援多有ARM单精确度资料处理指令和资料类型，嵌入高速记忆体（1MB快闪记忆体，128KB SRAM）。此探索板售价在台币1000元以下，读者可于以下网站购得。
 
www.mouser.tw/、https://www.digikey.tw/
 
本章将介绍Cortex-M处理器家族、Cortex-M4F内核的基本结构，以及基于Cortex-M4F内核的超低功耗STM32L476VG系列的微处理器。
 
1-1　Cortex-M处理器家族
 
ARM Cortex-M架构，依照系统功能需求分成M0至M4与M7的等级，Cortex-M0用于初阶8/16位元应用，Cortex-M3针对中阶的16/32位元应用，Cortex-M4主打高阶32位元与数位信号控制应用，而Cortex-M7是Cortex-M家族最新和最高性能的处理器内核，适合用于旗舰级消费者、工业、医疗和物联网（IoT）设备。因此，Cortex-M处理器家族包含各式功能的处理器类型来满足不同的需求。
 
Cortex-M处理器特性描述
 
Cortex-M0 用于低成本，超低功耗的微控制器和深度嵌入式应用的处理器。
 
Cortex-M0+ 针对小型嵌入式系统的最高能效的处理器，与Cortex-M0处理器接近的尺寸大小和架构，但有额外扩展的功能，如单週期I/O介面和向量表重定位功能。
 
Cortex-M1 专为FPGA中的实现设计的ARM处理器，与Cortex-M0有相同的指令集。

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