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本書主要以STM32F429微控制器為對象講解嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法、實例。全書分為17章，主要對嵌入式系統(tǒng)，ARM Cortex-M體系架構(gòu)，STM32F429微控制器內(nèi)部構(gòu)造及其常用的片上外設(shè)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用實例、程序開發(fā)方法進行了講解。書中對常用的應(yīng)用進行了實例講解，給出了清晰的系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計思路，并明確了每個應(yīng)用的設(shè)計步驟，提供了每個應(yīng)用的程序源代碼，使初學(xué)者在學(xué)習(xí)了相關(guān)基本知識后能夠?qū)唧w的設(shè)計一看即懂。本書設(shè)計了適量習(xí)題，習(xí)題內(nèi)容緊貼各章核心內(nèi)容，涵蓋基本概念及相關(guān)應(yīng)用，能夠起到鞏固重要知識點的作用。本書適用于電子、通信、電氣、測控、計算機、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)的在校生和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的愛好者。

徐靈飛，"嵌入式系統(tǒng)設(shè)計”精品課程負責(zé)人，教授"嵌入式系統(tǒng)設(shè)計”課程多年，承擔(dān)"民辦高校重點特色專業(yè)質(zhì)量提升計劃”的專業(yè)建設(shè)工作等。

第1章　嵌入式系統(tǒng) 1
1.1　嵌入式系統(tǒng)概述 1
1.1.1　嵌入式系統(tǒng)的定義 1
1.1.2　嵌入式系統(tǒng)的特點 1
1.1.3　嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用 2
1.2　嵌入式系統(tǒng)的體系 2
1.2.1　硬件架構(gòu) 3
1.2.2　軟件層次 3
1.3　嵌入式硬件系統(tǒng) 6
1.3.1　嵌入式處理器分類 6
1.3.2　典型嵌入式處理器 7
1.3.3　存儲系統(tǒng) 9
1.3.4　I/O接口 10
1.3.5　人機接口 10
1.3.6　電源及其他設(shè)備 10
1.4　嵌入式操作系統(tǒng) 10
1.4.1　嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展 10
1.4.2　嵌入式操作系統(tǒng)的分類 11
1.4.3　嵌入式實時操作系統(tǒng)的功能 12
1.4.4　常用的嵌入式操作系統(tǒng) 13
1.5　嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計 14
1.5.1　嵌入式系統(tǒng)設(shè)計流程 14
1.5.2　嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境搭建 15
習(xí)題 16
第2章　ARM Cortex-M體系架構(gòu) 18
2.1　ARM Cortex體系架構(gòu)概述 18
2.1.1　CISC和RISC 18
2.1.2　ARM架構(gòu)發(fā)展史 20
2.1.3　ARM處理器的類型 20
2.1.4　Cortex-M系列處理器 22
2.2　Cortex-M4內(nèi)核基礎(chǔ) 23
2.2.1　寄存器組 24
2.2.2　堆棧操作 26
2.2.3　特殊功能寄存器組 27
2.2.4　操作模式 28
2.3　存儲器系統(tǒng) 30
2.3.1　數(shù)據(jù)類型 30
2.3.2　存儲形式 30
2.3.3　存儲器映射 31
2.3.4　位帶區(qū) 32
2.4　異常和中斷 33
2.4.1　向量表 34
2.4.2　優(yōu)先級 35
2.4.3　響應(yīng)過程 36
2.4.4　復(fù)位 38
習(xí)題 39
第3章　STM32F429微控制器 40
3.1　STM32系列微控制器 40
3.1.1　STM32系列微控制器概述 40
3.1.2　芯片命名規(guī)則 41
3.1.3　開發(fā)工具 41
3.1.4　STM32標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫介紹 46
3.2　STM32F429微控制器結(jié)構(gòu) 51
3.2.1　芯片資源 51
3.2.2　芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) 52
3.2.3　芯片引腳和功能 55
3.2.4　電源系統(tǒng) 57
3.2.5　復(fù)位系統(tǒng) 60
3.3　STM32F4系列微控制器存儲器映射和寄存器 61
3.3.1　存儲器映射 61
3.3.2　自舉配置 63
3.3.3　寄存器映射 63
習(xí)題 67
第4章　啟動文件和SysTick 69
4.1　啟動文件 69
4.1.1　啟動文件概述 69
4.1.2　啟動步驟 69
4.2　啟動文件代碼講解 70
4.3　SysTick 75
4.3.1　SysTick概述 75
4.3.2　SysTick的庫函數(shù) 76
4.3.3　應(yīng)用實例 78
習(xí)題 79
第5章　GPIO 80
5.1　GPIO結(jié)構(gòu)原理 80
5.1.1　GPIO功能描述 80
5.1.2　GPIO輸入配置 81
5.1.3　GPIO輸出配置 82
5.1.4　GPIO復(fù)用功能配置 84
5.1.5　GPIO模擬功能配置 85
5.2　GPIO相關(guān)寄存器 86
5.2.1　模式寄存器 86
5.2.2　輸出類型寄存器 86
5.2.3　輸出速度寄存器 87
5.2.4　上拉/下拉寄存器 87
5.2.5　輸入數(shù)據(jù)寄存器 88
5.2.6　輸出數(shù)據(jù)寄存器 88
5.2.7　置位/復(fù)位寄存器 89
5.2.8　配置鎖存寄存器 90
5.2.9　復(fù)用功能寄存器 90
5.3　GPIO典型應(yīng)用步驟及常用庫函數(shù) 92
5.3.1　GPIO典型應(yīng)用步驟 92
5.3.2　常用庫函數(shù) 93
5.4　應(yīng)用實例 97
5.4.1　GPIO輸出應(yīng)用實例 97
5.4.2　GPIO輸入應(yīng)用實例 99
5.4.3　GPIO復(fù)用應(yīng)用實例 101
5.4.4　矩陣按鍵應(yīng)用 102
習(xí)題 106
第6章　NVIC 108
6.1　NVIC的中斷類型及中斷管理方法 108
6.1.1　中斷類型 108
6.1.2　中斷管理方法 109
6.2　常用庫函數(shù) 110
6.3　應(yīng)用實例 112
習(xí)題 113
第7章　EXTI 114
7.1　EXTI概述 114
7.1.1 EXTI結(jié)構(gòu) 114
7.1.2　GPIO相關(guān)EXTI線 116
7.2　EXTI典型應(yīng)用步驟及常用庫函數(shù) 116
7.2.1　EXTI典型應(yīng)用步驟 116
7.2.2　常用庫函數(shù) 117
7.3　應(yīng)用實例 119
習(xí)題 121
第8章 時鐘系統(tǒng) 122
8.1　時鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 122
8.1.1　時鐘源 124
8.1.2　HSE時鐘 124
8.1.3　PLL配置 125
8.1.4　LSE 時鐘 126
8.1.5　LSI時鐘 126
8.1.6　時鐘輸出功能 126
8.2　PLL時鐘系統(tǒng)配置步驟及常用庫函數(shù) 126
8.2.1　PLL時鐘系統(tǒng)配置步驟 127
8.2.2　常用庫函數(shù) 127
8.3　應(yīng)用實例 130
習(xí)題 132
第9章 定時器系統(tǒng) 133
9.1　定時器系統(tǒng)概述 133
9.1.1 定時器結(jié)構(gòu) 134
9.1.2 時鐘源 134
9.2 基本定時功能 137
9.2.1 時基單元 137
9.2.2 計數(shù)模式 138
9.3 捕抓/比較功能 141
9.3.1 輸入捕抓/比較輸出通道 141
9.3.2 輸入捕抓模式 143
9.3.3 輸出模式 144
9.3.4 編碼器接口模式 147
9.4 定時器典型應(yīng)用步驟及常用庫函數(shù) 150
9.4.1 基本定時功能應(yīng)用步驟 150
9.4.2 輸入捕抓模式應(yīng)用步驟 150
9.4.3 PWM輸出應(yīng)用步驟 152
9.4.4 編碼器接口應(yīng)用步驟 153
9.4.5 常用庫函數(shù) 155
9.5 應(yīng)用實例 159
9.5.1 定時器控制實現(xiàn)燈閃爍 159
9.5.2 直流電機調(diào)速控制 161
9.5.3 測量外部輸入脈沖頻率 164
9.5.4　測量電機轉(zhuǎn)速和方向 167
習(xí)題 170
第10章 DMA控制器 171
10.1　DMA控制器概述 171
10.1.1　DMA控制器主要特性 171
10.1.2　DMA控制器結(jié)構(gòu) 172
10.2　DMA控制器功能 173
10.2.1　DMA事務(wù) 173
10.2.2　數(shù)據(jù)流 174
10.2.3　通道 174
10.2.4　仲裁 175
10.2.5　循環(huán)模式 176
10.2.6　單次和突發(fā)模式 176
10.2.7 FIFO 176
10.2.8　DMA中斷 177
10.2.9　DMA數(shù)據(jù)流配置過程 177
10.3　DMA典型應(yīng)用步驟及常用庫函數(shù) 178
10.3.1　DMA典型應(yīng)用步驟 178
10.3.2　常用庫函數(shù) 179
10.4 應(yīng)用實例 181
習(xí)題 183
第11章 通用同步異步收發(fā)器（USART） 184
11.1　通信概述 184
11.1.1　并行通信和串行通信 184
11.1.2　單工通信、半雙工通信、全雙工通信 185
11.1.3　同步通信和異步通信 185
11.1.4　RS-232 186
11.2 STM32F429微控制器的USART結(jié)構(gòu) 188
11.2.1 USART概述 188
11.2.2　波特率設(shè)置 192
11.2.3 USART中斷 193
11.2.4　DMA控制 193
11.3　USART典型應(yīng)用步驟及常用庫函數(shù) 194
11.3.1　USART典型應(yīng)用步驟 194
11.3.2　常用庫函數(shù) 194
11.4　應(yīng)用實例 197
11.4.1　通過串口向計算機傳輸100個字節(jié) 197
11.4.2　串口與計算機回顯功能實現(xiàn) 199
11.4.3　利用DMA通過串口向計算機傳輸1000個字節(jié) 202
習(xí)題 204
第12章 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） 205
12.1　ADC概述 205
12.1.1　A/D轉(zhuǎn)換過程 205
12.1.2　ADC原理 206
12.2 STM32F429微控制器的ADC結(jié)構(gòu) 208
12.3 STM32F429微控制器的ADC功能 212
12.3.1 ADC使能和啟動 212
12.3.2 時鐘配置 213
12.3.3 轉(zhuǎn)換模式 213
12.3.4 DMA控制 214
12.4 ADC典型應(yīng)用步驟及常用庫函數(shù) 215
12.4.1 ADC典型應(yīng)用步驟 215
12.4.2 常用庫函數(shù) 216
12.5 應(yīng)用實例 220
12.5.1 規(guī)則組單通道采集外部電壓 220
12.5.2 使用DMA和規(guī)則組通道實現(xiàn)多路模擬信號采集 222
習(xí)題 227
第13章 數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC） 228
13.1 DAC概述 228
13.1.1 基本概念 228
13.1.2 DAC原理 229
13.2 STM32F429微控制器的DAC結(jié)構(gòu) 230
13.3 STM32F429微控制器的DAC功能 231
13.4 DAC典型應(yīng)用步驟及常用庫函數(shù) 234
13.4.1 DAC典型應(yīng)用步驟 234
13.4.2 常用庫函數(shù) 235
13.5 應(yīng)用實例 236
習(xí)題 239
第14章 I2C控制器 240
14.1 I2C協(xié)議 240
14.1.1 I2C物理層 240
14.1.2 I2C協(xié)議層 241
14.2 軟件模擬I2C協(xié)議程序分析 244
14.2.1 I2C引腳配置 244
14.2.2 軟件模擬開始信號和結(jié)束信號 246
14.2.3 軟件模擬檢測ACK信號 246
14.2.4 軟件模擬產(chǎn)生ACK信號和NACK信號 247
14.2.5 軟件模擬發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù) 247
14.2.6 軟件模擬接收一個字節(jié)數(shù)據(jù) 248
14.2.7 軟件模擬I2C完整寫操作 248
14.2.8 軟件模擬I2C完整讀操作 249
14.3 模擬I2C總線協(xié)議讀寫AT24CXX系列EEPROM實驗 250
14.4 I2C控制器概述 254
14.4.1 I2C控制器主要特性 254
14.4.2 I2C控制器結(jié)構(gòu) 254
14.4.3 I2C控制器主模式 255
14.4.4 I2C控制器從模式 256
14.4.5 I2C控制器中斷 257
14.5 I2C典型應(yīng)用步驟及常用庫函數(shù) 258
14.5.1 I2C典型應(yīng)用步驟 258
14.5.2 常用庫函數(shù) 258
14.6 應(yīng)用實例 261
14.6.1 I2C控制器主模式測試 261
14.6.2 I2C控制器從模式測試 266
習(xí)題 269
第15章 SPI控制器 270
15.1 SPI協(xié)議 270
15.1.1 SPI數(shù)據(jù)傳輸 270
15.1.2 SPI通信的時鐘極性和時鐘相位 271
15.1.3 4種SPI模式 271
15.2 SPI控制器概述 273
15.2.1 SPI控制器主要特性 273
15.2.2 SPI控制器結(jié)構(gòu) 273
15.2.3 SPI主機配置 274
15.2.4 SPI從機配置 275
15.2.5 主模式的全雙工發(fā)送和接收過程 275
15.2.6 SPI狀態(tài)標(biāo)志 276
15.2.7 SPI中斷 276
15.3 SPI典型應(yīng)用步驟及常用庫函數(shù) 277
15.3.1 SPI典型應(yīng)用步驟 277
15.3.2 常用庫函數(shù) 277
15.4 應(yīng)用實例 279
習(xí)題 289
第16章 外部存儲控制器 290
16.1 FMC概述 290
16.1.1 FMC主要特性 290
16.1.2 FMC結(jié)構(gòu) 291
16.1.3 SDRAM簡介 292
16.1.4 SDRAM初始化 294
16.2 FMC擴展SDRAM典型應(yīng)用步驟及常用庫函數(shù) 295
16.2.1 FMC擴展SDRAM典型應(yīng)用步驟 295
16.2.2 常用庫函數(shù) 296
16.3 應(yīng)用實例 299
習(xí)題 302
第17章 LCD控制器 303
17.1 液晶顯示技術(shù)及液晶顯示器控制原理 303
17.1.1 液晶顯示技術(shù) 303
17.1.2 液晶顯示器控制原理 304
17.2 LTDC控制器概述 307
17.2.1 LTDC控制器主要特性 307
17.2.2 LTDC控制器結(jié)構(gòu) 308
17.3 DMA2D控制器概述 310
17.3.1 DMA2D控制器結(jié)構(gòu) 310
17.3.2 DMA2D控制器事務(wù) 311
17.3.3 DMA2D控制器配置 312
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17.4.1 字符編碼 312
17.4.2 字模的生成 313
17.5 LTDC典型應(yīng)用步驟及常用庫函數(shù) 317
17.5.1 LTDC典型應(yīng)用步驟 317
17.5.2 常用庫函數(shù) 318
17.6 應(yīng)用實例 323
習(xí)題 332
參考文獻 334