具体描述
本書主要內容包括ARM Cortex-M4處理器與STM32F4微控制器簡介、STM32CubeMX、Keil MDK-ARM與STM-Studio開發工具的介紹、通用輸入輸出埠技術、中斷技術、串列通信技術、TFT LCD顯示與觸控控制技術、FATFS檔案系統與SD卡讀寫控制技術。本書附有完整的範例程式與詳盡的實驗步驟，帶領讀者逐步完成微控制器程式的設計撰寫，培養讀者微控制器系統的開發能力。
著者信息
作者簡介
張國清
臺灣大學電機工程學博士
現任義守大學資訊工程學系專任副教授。其研究專長為微處理器架構、嵌入式系統、作業系統、物聯網、人工智慧等。曾參與過中華電信多項專案研究計畫，曾榮獲Altera亞洲創新設計大賽卓越指導老師獎，也曾獲得義守大學電機資訊學院傑出教學獎，擁有豐富的實務及教學經驗。
陳延華
義守大學電機研究所博士
目前任職於義守大學資工系專任教授，本書作者從事程式設計領域教學多年，廣泛接觸各種不同背景與程度的學生，對於毫無基礎或不同程度的初學者，學會如何撰寫程式，有獨特見解與教學方法。
柯松源
英國克倫菲爾大學博士
從事嵌入式系統設計與分析的工作多年，對微處理器的架構有深入的研究。專長為數位信號處理、雷達工程。曾帶領學生獲得「全國大專院校嵌入式軟體設計競賽」多媒體應用組的優等獎，也曾獲得國科會自由軟體嵌入式系統計畫類績優計畫獎，擁有豐富的實務及教學經驗。
廖冠雄
清華大學資訊工程學博士
現任義守大學資訊工程學系專任助理教授。其研究專長為無線網路、物聯網、網際網路電信、光波網路等。擁有多年網路相關課程授課經驗，參與過多項物聯網相關磨課師課程教材開發，對嵌入式系統軟體開發也具有相當的實務經驗。
張國清
臺灣大學電機工程學博士
現任義守大學資訊工程學系專任副教授。其研究專長為微處理器架構、嵌入式系統、作業系統、物聯網、人工智慧等。曾參與過中華電信多項專案研究計畫，曾榮獲Altera亞洲創新設計大賽卓越指導老師獎，也曾獲得義守大學電機資訊學院傑出教學獎，擁有豐富的實務及教學經驗。
陳延華
義守大學電機研究所博士
目前任職於義守大學資工系專任教授，本書作者從事程式設計領域教學多年，廣泛接觸各種不同背景與程度的學生，對於毫無基礎或不同程度的初學者，學會如何撰寫程式，有獨特見解與教學方法。
柯松源
英國克倫菲爾大學博士
從事嵌入式系統設計與分析的工作多年，對微處理器的架構有深入的研究。專長為數位信號處理、雷達工程。曾帶領學生獲得「全國大專院校嵌入式軟體設計競賽」多媒體應用組的優等獎，也曾獲得國科會自由軟體嵌入式系統計畫類績優計畫獎，擁有豐富的實務及教學經驗。
廖冠雄
清華大學資訊工程學博士
現任義守大學資訊工程學系專任助理教授。其研究專長為無線網路、物聯網、網際網路電信、光波網路等。擁有多年網路相關課程授課經驗，參與過多項物聯網相關磨課師課程教材開發，對嵌入式系統軟體開發也具有相當的實務經驗。
图书目录
第1章 ARM Cortex-M4處理器與STM32F4微控制器簡介
1-1 Cortex-M處理器家族
1-2 ARM Cortex-M4F處理器基本結構
1-3 STM32F412ZGT6微處理器
第2章 STM32F4系列微控制器開發平台與開發工具介紹
2-1 開發平台：STM32F412G-DISCO探索板
2-2 系統需求
2-3 開發工具
第3章 最小軟體系統
3-1 最小軟體系統製作
3-2 開機啟動程式
第4章 通用輸入輸出埠GPIO與LED顯示控制
4-1 GPIO簡介
4-2 GPIO埠基本結構介紹
4-3 LED閃爍的實驗：使用GPIO輸出控制LED顯示
4-4 LED_Blink專案程式碼解說
4-5 BSP函數庫：使用BSP函數控制LED顯示
第5章 JOYSTICK輸入控制
5-1 GPIO輸入模式
5-2 JOYSTICK單鈕控制LED燈（On/Off）
5-3 JOYSTICK多鈕控制LED燈狀態
5-4 使用BSP函數實作多按鈕控制LED燈狀態
第6章 TFT LCD顯示控制
6-1 TFT LCD裝置
6-2 FSMC介面
6-3 利用STM32CubeMX創建TFT LCD專案
6-4 TFT LCD顯示文字的實驗
6-5 TFT LCD顯示棋盤圖案的實驗
6-6 TFT LCD顯示動態圖案的實驗
第7章 基本計時器（Timer）
7-1 基本計時器簡介
7-2 定時中斷控制LED燈閃爍
第8章 外部中斷控制
8-1 外部中斷控制器簡介
8-2 外部中斷控制專案配置與中斷處理程式設計與測試
8-3 JOYSTICK單鈕中斷觸發改變LED燈閃爍速度
8-4 JOYSTICK多按鈕中斷控制LED顯示
第9章 脈波寬度調變控制
9-1 計時器PWM模式
9-2 PWM控制的實驗
第10章 即時時鐘控制
10-1 RTC簡介
10-2 RTC日曆
10-3 RTC鬧鐘
10-4 RTC日曆與鬧鐘功能實驗
第11章 觸控螢幕控制
11-1 觸摸晶片簡介
11-2 I2C介面簡介
11-3 建立觸控螢幕專案
11-4 TFT LCD觸控螢幕控制的實驗
第12章 類比至數位轉換器（ADC）
12-1 逐次逼近型（SAR：Successive Approximation Register）ADC原理
12-2 ADC的主要參數
12-3 STM32F412ZGT6上的ADC
12-4 利用ADC量測MCU內部溫度
第13章 UART通訊界面
13-1 UART簡介
13-2 輪詢式（Polling）UART通訊
13-3 中斷式（Interrupt） UART通訊
13-4 直接記憶體存取式（DMA） UART通訊
第14章 音訊錄製與播放
14-1 原理簡介
14-2 音訊錄製與播放之STM32CubeMX配置
14-3 音訊錄製與播放的軟體設計
第15章 FATFS檔案系統與SD卡讀寫控制
15-1 SD/SDIO MMC卡介面
15-2 FATFS簡介
15-3 利用STM32CubeMX創建SD卡讀寫控制的專案
15-4 SD卡讀寫控制的實驗
第16章 圖像播放器
16-1 利用STM32cubeMX創建圖像播放器
16-2 圖像播放的軟體設計
1-1 Cortex-M處理器家族
1-2 ARM Cortex-M4F處理器基本結構
1-3 STM32F412ZGT6微處理器
第2章 STM32F4系列微控制器開發平台與開發工具介紹
2-1 開發平台：STM32F412G-DISCO探索板
2-2 系統需求
2-3 開發工具
第3章 最小軟體系統
3-1 最小軟體系統製作
3-2 開機啟動程式
第4章 通用輸入輸出埠GPIO與LED顯示控制
4-1 GPIO簡介
4-2 GPIO埠基本結構介紹
4-3 LED閃爍的實驗：使用GPIO輸出控制LED顯示
4-4 LED_Blink專案程式碼解說
4-5 BSP函數庫：使用BSP函數控制LED顯示
第5章 JOYSTICK輸入控制
5-1 GPIO輸入模式
5-2 JOYSTICK單鈕控制LED燈（On/Off）
5-3 JOYSTICK多鈕控制LED燈狀態
5-4 使用BSP函數實作多按鈕控制LED燈狀態
第6章 TFT LCD顯示控制
6-1 TFT LCD裝置
6-2 FSMC介面
6-3 利用STM32CubeMX創建TFT LCD專案
6-4 TFT LCD顯示文字的實驗
6-5 TFT LCD顯示棋盤圖案的實驗
6-6 TFT LCD顯示動態圖案的實驗
第7章 基本計時器（Timer）
7-1 基本計時器簡介
7-2 定時中斷控制LED燈閃爍
第8章 外部中斷控制
8-1 外部中斷控制器簡介
8-2 外部中斷控制專案配置與中斷處理程式設計與測試
8-3 JOYSTICK單鈕中斷觸發改變LED燈閃爍速度
8-4 JOYSTICK多按鈕中斷控制LED顯示
第9章 脈波寬度調變控制
9-1 計時器PWM模式
9-2 PWM控制的實驗
第10章 即時時鐘控制
10-1 RTC簡介
10-2 RTC日曆
10-3 RTC鬧鐘
10-4 RTC日曆與鬧鐘功能實驗
第11章 觸控螢幕控制
11-1 觸摸晶片簡介
11-2 I2C介面簡介
11-3 建立觸控螢幕專案
11-4 TFT LCD觸控螢幕控制的實驗
第12章 類比至數位轉換器（ADC）
12-1 逐次逼近型（SAR：Successive Approximation Register）ADC原理
12-2 ADC的主要參數
12-3 STM32F412ZGT6上的ADC
12-4 利用ADC量測MCU內部溫度
第13章 UART通訊界面
13-1 UART簡介
13-2 輪詢式（Polling）UART通訊
13-3 中斷式（Interrupt） UART通訊
13-4 直接記憶體存取式（DMA） UART通訊
第14章 音訊錄製與播放
14-1 原理簡介
14-2 音訊錄製與播放之STM32CubeMX配置
14-3 音訊錄製與播放的軟體設計
第15章 FATFS檔案系統與SD卡讀寫控制
15-1 SD/SDIO MMC卡介面
15-2 FATFS簡介
15-3 利用STM32CubeMX創建SD卡讀寫控制的專案
15-4 SD卡讀寫控制的實驗
第16章 圖像播放器
16-1 利用STM32cubeMX創建圖像播放器
16-2 圖像播放的軟體設計
图书序言
序
微控制器應用領域非常廣泛，它是物聯網、工業控制、嵌入式應用、車用電子、智慧醫療、消費性電子與通訊裝置等領域的核心。只要是具有智慧化的資訊電子產品，就一定需要微控制器技術，所以學好微控制器技術非常有用，對未來職涯的發展很有助益。那麼要如何學好微控制器呢？微控制器技術是一門實作的課程，如果僅學習理論知識而不動手操作是很難學會的。所以，學好微控制器技術必須做到理論知識與實驗操作兼顧，邊學邊做，方可達到最佳的學習效果。
本書作者在微控制器系統理論及實務經驗都相當豐富，為帶領讀者進入微控制器之應用領域，將多年教學經驗，花費許多時間，彙編成冊．本書撰寫是以意法半導體的STM32F412G-DISCO探索板為硬體開發平台，利用ST¬M32CubeMX軟體配置微控制器外部周邊，進而生成相應的初始化程式碼，簡化了系統開發的工作，所有應用程式以Ｃ語言為基礎來開發，讀者根據本書描述的實驗步驟可輕易上手，並藉此改進和擴充，從而開發出規模更大、效能更佳、更具智慧的微控制器系統。
本書再版主要內容包括ARM Cortex-M4處理器與STM32F4微控制器簡介、 STM32CubeMX、 Keil MDK-ARM與STM-Studio開發工具的介紹、通用輸入輸出埠技術、中斷技術、串列通信技術、TFT LCD顯示與觸控控制技術、FATFS檔案系統與SD卡讀寫控制技術。本書附有完整的範例程式與詳盡的實驗步驟，帶領讀者逐步完成微控制器程式的設計撰寫，培養讀者微控制器系統的開發能力。
本書能夠付梓要感謝五南圖書與協助校正的編輯小組成員。此外，本書涵蓋的內容廣泛，書中錯誤和疏漏之處在所難免，懇請讀者不吝給予指正。
微控制器應用領域非常廣泛，它是物聯網、工業控制、嵌入式應用、車用電子、智慧醫療、消費性電子與通訊裝置等領域的核心。只要是具有智慧化的資訊電子產品，就一定需要微控制器技術，所以學好微控制器技術非常有用，對未來職涯的發展很有助益。那麼要如何學好微控制器呢？微控制器技術是一門實作的課程，如果僅學習理論知識而不動手操作是很難學會的。所以，學好微控制器技術必須做到理論知識與實驗操作兼顧，邊學邊做，方可達到最佳的學習效果。
本書作者在微控制器系統理論及實務經驗都相當豐富，為帶領讀者進入微控制器之應用領域，將多年教學經驗，花費許多時間，彙編成冊．本書撰寫是以意法半導體的STM32F412G-DISCO探索板為硬體開發平台，利用ST¬M32CubeMX軟體配置微控制器外部周邊，進而生成相應的初始化程式碼，簡化了系統開發的工作，所有應用程式以Ｃ語言為基礎來開發，讀者根據本書描述的實驗步驟可輕易上手，並藉此改進和擴充，從而開發出規模更大、效能更佳、更具智慧的微控制器系統。
本書再版主要內容包括ARM Cortex-M4處理器與STM32F4微控制器簡介、 STM32CubeMX、 Keil MDK-ARM與STM-Studio開發工具的介紹、通用輸入輸出埠技術、中斷技術、串列通信技術、TFT LCD顯示與觸控控制技術、FATFS檔案系統與SD卡讀寫控制技術。本書附有完整的範例程式與詳盡的實驗步驟，帶領讀者逐步完成微控制器程式的設計撰寫，培養讀者微控制器系統的開發能力。
本書能夠付梓要感謝五南圖書與協助校正的編輯小組成員。此外，本書涵蓋的內容廣泛，書中錯誤和疏漏之處在所難免，懇請讀者不吝給予指正。
图书试读
ARM Cortex-M4處理器與STM32F4微控制器簡介
ARM Cortex處理器屬於ARMv7架構，如圖1-1，分為Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M三子系列。Cortex-A是一種應用處理器（application processor），它是針對高效能應用平台系統而設計，通常用於行動運算、智慧型手機、高能效伺服器等。Cortex-R是一種即時處理器（real-time processor），其設計強化了即時應用系統的性能與可靠度，適用於硬碟控制器、汽車傳動系統和無線通訊的基頻控制等領域。Cortex-M是一種微控制處理器（microcontroller processor），專門用於嵌入式微控制領城，具有高成本效益比的優勢，通常用於智能電表、穿戴式裝置、汽車與工業控制系統、消費電子產品和物聯網等。
本書選擇一款STMicroelectronics（意法半導體）STM32F412G-DISCO探索板作為開發平台（如圖1-2），此探索板含有STM32F412ZGT6高效能微控制器與豐富的周邊介面，如TFT LCD觸控螢幕、LED、I2S音訊編解碼器、數位MEMS麥克風、搖桿、USB OTG FS、四路SPI快閃記憶體及microSD記憶卡連接器。其中，STM¬32F412ZGT6微控制器（如圖1-3）是基於高性能ARM Cortex-M4F 32位元RISC內核的高效能微控制器，工作頻率高達100 MHz，125 DMIPS性能，Cortex-M4F內核具有單精確度浮點單元（Floating Point Unit, FPU），支援多有ARM單精確度資料處理指令和資料類型，嵌入高速記憶體（1MB快閃記憶體，256 KB SRAM）。此探索板售價在台幣1000元以下，讀者可於以下網站購得。
ARM Cortex處理器屬於ARMv7架構，如圖1-1，分為Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M三子系列。Cortex-A是一種應用處理器（application processor），它是針對高效能應用平台系統而設計，通常用於行動運算、智慧型手機、高能效伺服器等。Cortex-R是一種即時處理器（real-time processor），其設計強化了即時應用系統的性能與可靠度，適用於硬碟控制器、汽車傳動系統和無線通訊的基頻控制等領域。Cortex-M是一種微控制處理器（microcontroller processor），專門用於嵌入式微控制領城，具有高成本效益比的優勢，通常用於智能電表、穿戴式裝置、汽車與工業控制系統、消費電子產品和物聯網等。
本書選擇一款STMicroelectronics（意法半導體）STM32F412G-DISCO探索板作為開發平台（如圖1-2），此探索板含有STM32F412ZGT6高效能微控制器與豐富的周邊介面，如TFT LCD觸控螢幕、LED、I2S音訊編解碼器、數位MEMS麥克風、搖桿、USB OTG FS、四路SPI快閃記憶體及microSD記憶卡連接器。其中，STM¬32F412ZGT6微控制器（如圖1-3）是基於高性能ARM Cortex-M4F 32位元RISC內核的高效能微控制器，工作頻率高達100 MHz，125 DMIPS性能，Cortex-M4F內核具有單精確度浮點單元（Floating Point Unit, FPU），支援多有ARM單精確度資料處理指令和資料類型，嵌入高速記憶體（1MB快閃記憶體，256 KB SRAM）。此探索板售價在台幣1000元以下，讀者可於以下網站購得。
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