‧標準庫的開發環境建置
‧開發板與最小系統板的製作教學
‧微控制器外設功能介紹與標準庫範例程式
‧介紹I2C時序與撰寫相關IC的功能函式
‧學會查看IC資料手冊
本書使用STM32F0標準庫開發韌體，透過範例以圖文方式逐步說明，幫助初步接觸STM32嵌入式開發的讀者學習何為韌體開發。本書將帶領有電子電路和C語言基礎，但沒接觸過嵌入式開發的讀者，掌握韌體開發的流程。
為讓各位讀者更容易理解，本書將依各單元說明韌體開發的步驟：
1.【STM32開發板製作教學】在進入嵌入開發的第一步就是了解製作開發板的原理、規劃和了解具備哪些零件開發板才能夠使用。
2.【暫存器開發】介紹GPIO這個功能、韌體開發暫存器的概念、使用Keil 5來創建開發環境並接著使用暫存器來控制MCU的GPIO功能程式介紹。
3.【標準庫開發】介紹STM32的標準庫、開發環境創建，GPIO口輸入和輸出範例，接著會開發幾個STM32常用的外設功能如：EXTI外部中斷、SysTick內核功能定時器做出較精準的Delay函式、UART、I2C，以上都會有範例程式搭配做介紹。
4.【I2C實例解析】介紹EEPROM(電子抹除式可複寫唯讀記憶體)、ADXL345(三軸感測器)和SI7021(溫濕度感測器)，以上三種IC是使用I2C與MCU傳輸資料的，這章會介紹個別IC的Datasheet的重點查找、範例程式與時序講解。
5.【小型韌體開發實例】具備上述章節的基本能力後，讓讀者吸收一個小型韌體開發的系統，此章節會簡述韌體需求，功能規劃、最小系統板規劃、開發簡介。
以上學習的方法也適用於不同型號的微控制器，真正弄懂一顆MCU後在換其它顆型號的MCU也不會有太多的阻礙，雖然STM32近幾年都在主推使用STM32CubeMX所產生的HAL庫來幫助使用者能在最短的時內完成開發驗證，但學習本書的標準庫會對HAL庫的函式使用有所助益。
此書將能帶給想接觸STM32嵌入式開發又不知從何下手的讀者有個良好的指引，讓讀者藉由此本書有更多的開發的想發可延伸，爾後自學本書上面沒有教學的項目也能快速找到學習方向。
具体描述
嵌入式系统开发与实践：基于新一代微控制器架构的深入探索 前言：跨越传统藩篱，拥抱高性能嵌入式设计 本教程聚焦于现代嵌入式系统设计的前沿领域，旨在为读者提供一套系统、深入且高度实用的技能框架。在全球物联网（IoT）、工业自动化以及智能硬件飞速发展的背景下，对高性能、低功耗且功能强大的微控制器（MCU）的需求日益迫切。本书将带领开发者跳出对特定平台库的依赖，转而关注更底层、更具通用性和未来扩展性的嵌入式系统构建哲学。我们将重点剖析基于主流高性能 32 位 MCU 架构（如 ARM Cortex-M 系列中更新的型号）的底层硬件抽象层（HAL）设计理念，并辅以实际项目案例，实现对系统资源的高效管理和对复杂外设的精确控制。 本书的结构设计旨在平衡理论深度与工程实践，确保读者不仅理解“如何做”，更能明白“为何要如此做”。我们假设读者已经具备基本的 C 语言编程基础和对数字电路的初步认识，接下来的内容将是构建复杂嵌入式应用大厦的坚实地基。 --- 第一部分：现代 32 位 MCU 硬件架构与初始化精要 第一章：Cortex-M 核心架构深入解析 本章将对现代高性能嵌入式处理器内核——特别是最新的 Cortex-M 系列（如 M33 或 M4F 的高级特性集）进行详尽的剖析。我们将探讨流水线机制、分支预测对实时性能的影响，以及如何通过寄存器级编程来优化代码执行效率。 内存映射与总线结构： 详细解析 AHB/APB 总线矩阵的拓扑结构，理解片上 SRAM、Flash 存储器、外设寄存器之间的通信路径及其仲裁机制。重点讨论 DMA（直接内存存取）控制器与总线矩阵的交互，确保数据传输不阻塞 CPU 核心。 系统控制块（SCB）与启动流程： 深入讲解复位向量的加载过程，VTOR（向量表偏移寄存器）的配置，以及如何手动管理堆栈指针（MSP/PSP）以支持不同执行级别。 时钟树的精细化管理： 摒弃简单的时钟使能，转而研究 PLL/PLL2 的倍频锁定机制、分频系数的选择对 AHB/APB 频率的影响，以及如何根据功耗和性能需求动态调整时钟源。 第二章：底层初始化与非依赖性驱动框架搭建 本章的核心在于如何构建一个独立于特定厂商 API 的、可移植性强的底层驱动框架。我们将专注于如何直接操作寄存器来完成核心系统的初始化。 GPIO 的高级控制： 不仅是输入/输出模式的设置，更重要的是理解推挽/开漏、上下拉电阻的精确配置，以及高速/低速模式的选择对信号完整性的影响。 中断与异常处理机制： 深入讲解 NVIC（嵌套向量中断控制器）的优先级分组（抢占与子优先级）、向量表偏移设置，并展示如何利用软件中断进行任务间通信。我们将实现一个多级中断的嵌套处理流程示例。 电源管理与低功耗模式： 分析 SLEEP、STOP、STANDBY 等不同级别的功耗模式，以及如何精确配置唤醒源（如定时器、外部中断、看门狗）以实现高效的能源利用。 --- 第二部分：核心外设的高级编程与时序控制 第三章：定时器：精确时间测量与波形生成 定时器是嵌入式系统的“脉搏”。本章将超越基本的周期性中断，探讨高级定时器应用。 通用定时器（TIMx）的复杂模式： 深入解析输入捕获（Input Capture）的去抖动滤波、外部事件触发编码器模式（Encoder Mode）的应用，以及如何利用 DMA 与定时器结合实现高速数据采集。 PWM 信号的高精度生成： 研究互补输出、死区时间插入（Dead Time Insertion）在电机控制和电源转换中的重要性，并实现欠压保护或过流反馈的闭环控制基础。 第四章：串行通信协议的深度实现 本章侧重于串行通信的底层控制与效率优化。 UART/USART 的异步通信优化： 讨论波特率的精确计算、过采样设置，以及如何通过中断或 DMA 机制实现半双工通信的自动流控制（RTS/CTS）。 SPI 总线的多主/多从架构： 详解 SPI 的时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）四种模式的实际应用场景，并探讨如何使用片选（CS）的精确时序管理多个从设备，以及如何处理 MISO/MOSI 线上的冲突检测。 I²C 协议的硬件层模拟与优化： 探讨主机模式下启动、应答/非应答（ACK/NACK）的严格时序控制，以及如何处理总线仲裁失败（Arbitration Loss）后的自动重试机制。 --- 第三部分：系统级服务与资源抽象 第五章：直接内存存取（DMA）的效率革命 DMA 是实现高性能嵌入式系统的关键技术。本章将全面掌握 DMA 控制器的编程艺术。 DMA 控制器（DMAx）的配置详解： 深入理解源地址、目标地址、数据宽度（字节/半字/全字）、增/非增模式的组合，以及传输完成中断和半传输中断的设置。 外设与内存的 DMA 交互： 实践将 ADC 采样数据高速注入内存、将内存数据高效写入 Flash 或屏幕缓冲区的工程案例。探讨多通道 DMA 的交叉触发（Cross Triggering）机制。 第六章：模数转换器（ADC）的高速数据采集 本章将针对现代 MCU 内置的高速 ADC 进行深入研究，关注采样精度与速度的平衡。 采样时序与窗口配置： 讲解如何通过定时器触发 ADC 进行同步采样，理解采样窗口（Sampling Window）对量化噪声的影响。 多通道扫描与交错模式： 实现高密度传感器阵列的数据采集，包括通道的扫描顺序优化和数据对齐问题。讨论如何利用 DMA 配合 ADC 完成无 CPU 干预的数据预处理。 --- 第四部分：软件架构与移植性考量 第七章：构建可重用、可移植的驱动层 本章将指导读者如何从工程实践的角度构建健壮的软件架构。 抽象层设计模式： 介绍如何使用函数指针和结构体（Struct）来定义统一的接口（Interface），从而实现驱动代码与底层硬件寄存器实现的解耦。 内存管理与碎片化： 讨论在资源受限的嵌入式环境中，如何选择和实现内存分配策略（如简单的内存池或分段堆），以避免动态内存分配导致的碎片化问题。 第八章：固件更新与调试策略 Bootloader 基础原理： 探讨实现安全可靠的 IAP（In-Application Programming）所需的关键步骤，包括应用程序向量表的重定位、看门狗管理以及双备份镜像策略（A/B 方案）。 硬件调试接口的高级应用： 超越简单的断点设置，学习如何使用 SWD/JTAG 接口进行实时变量跟踪、内存查看以及追踪点（Trace Point）的配置，以分析复杂实时问题。 --- 结语：迈向更高层次的嵌入式架构师 本书的最终目标是培养读者对底层硬件的深刻洞察力和对软件架构的精益求精。通过掌握这些不依赖于特定厂商宏定义的底层技术，开发者将能更快速、更高效地适应新的 MCU 平台，设计出性能卓越、维护成本更低的高质量嵌入式系统。这是一条通往专业嵌入式架构师的必经之路。
著者信息
图书目录
图书序言
- ISBN：9786263245532
- 規格：平裝 / 200頁 / 17 x 23 x 1.18 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
- 出版地：台灣
- 本書分類：電腦資訊> 程式設計/APP開發> 其他程式設計相關
图书试读
用户评价
评分
这本书在代码示例的详尽程度上做得尤为出色。我特别欣赏作者在讲解每一个外设驱动时，不仅仅给出了功能实现的代码，还会穿插讲解为什么选择这种初始化方式，以及某些关键位设置背后的硬件原理。例如，在讲解定时器中断的配置时，它详细对比了普通模式和PWM模式下的时间基设置差异，这一点在其他很多资料中都是一带而过或者直接跳过去的。这种深度的剖析，极大地帮助我理解了“黑盒”之下的真实运作机制。我甚至可以拿起示波器，对照书中的描述去验证波形，这种理论与实践的紧密结合，是提升工程能力的关键。
评分这本书的排版和印刷质量实在令人惊喜。封面设计简洁大气，纸张的质感也相当不错，拿在手里沉甸甸的，让人感觉这是一本用心制作的专业书籍。尤其是内页的字体清晰度，即使是阅读那些复杂的寄存器定义和代码片段，也不会感到吃力。这种对细节的关注，在技术书籍中并不多见，很多时候我们不得不忍受那些模糊的电路图和密密麻麻的小字。不得不说，光是这一点，就让我在浩如烟海的技术资料中眼前一亮，愿意花更多时间去深入研读。希望后续的章节内容，也能保持这样的水准，毕竟好的载体能更好地承载知识的重量。
评分阅读过程中，我发现作者在处理那些晦涩难懂的寄存器映射时，采用了非常直观的图示辅助说明。传统的参考手册通常是一大片十六进制的表格，看得人头晕眼花，而这本书则巧妙地用流程图和模块框图将复杂的内部结构可视化了。这种视觉化的教学方法，极大地降低了理解门槛。我尤其喜欢它在描述中断优先级嵌套时所用的那个抽象模型，一下子就让我清晰地把握了多个中断源同时触发时的处理顺序，这对于编写健壮的实时系统代码至关重要，避免了未来调试时那种“玄学”般的错误。
评分这本书的价值不仅体现在基础知识的传授上，更在于它提供了一种解决问题的思维框架。作者似乎非常清楚读者在实际项目开发中会遇到哪些“坑”。在一些关键章节的末尾，会有一个专门的“陷阱与优化”小节，里面列举了常见的错误配置和性能瓶颈。这简直像是请了一位经验丰富的前辈在旁边指导，提前帮你排除了许多可能要花几天时间才能发现的低级错误。这种前瞻性的指导，让我的学习过程少走了很多弯路，也让我在面对实际项目需求时，能够更加自信地规划代码结构和资源分配。
评分坦白说，我刚翻开这本书时，对它的期望值是比较保守的。毕竟市面上关于嵌入式开发的资料汗牛充栋，很多都是泛泛而谈或者只有理论没有实操。然而，这本书在章节的组织逻辑上展现出了一种非常成熟的编排思路。它没有急于抛出复杂的算法或高级应用，而是循序渐进地从最基础的硬件初始化讲起，每一步都伴随着清晰的解释和对应的代码示例。这种“搭积木”式的学习路径，对于我这种非科班出身，但想扎实掌握STM32基础的工程师来说，简直是救命稻草。它不像有些教材那样高高在上，而是非常贴合初学者的认知曲线，让人在不知不觉中，就已经掌握了核心概念。
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