《ARM Cortex-M3体系结构与编程（第2版）》冯新宇 9787302473329 【清华大学出版社官方正版电子书】- 文泉书局

ARM Cortex-M3体系结构与编程（第2版）

作者：冯新宇

出版社：清华大学出版社

出版日期： 2017-08-01

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本书特色

获奖作品

简介

本书从CortexM3处理器入手，详细阐述了STM32微控制器的用法。本书从编程软件的使用、STM32的IO口配置讲起，深入浅出地介绍了该处理器的重要内容，主要包括基本IO接口、中断、ADC、定时器等。最后几章给出了多个案例，有的来源于学生的电子设计大赛作品，有的来源于科研课题，如平衡车设计、井下通信分站设计、四旋翼飞行器设计等，都较好地诠释了STM32的典型应用，可以帮助读者快速地入门并且上手操作。最后一章给出几个设计案例思路，读者在综合前面的学习后，可以自行设计作品，达到活学活用的目的。本书配套全部设计电路图、源代码和PPT素材以及在线答疑等，方便读者学习。本书可作为电子、通信及控制等相关专业的参考书，也可以作为相关技术人员的技术参考书。

编辑推荐

本书系统论述了嵌入式微处理器ARM Cortex-M3(STM32)的原理、架构、编程与项目开发。全书从最基本的I/O端口配置讲起，依次介绍了中断、串口通信、A/D转换、定时器、CAN总线等基本功能，然后详尽介绍了几类典型的实际嵌入式系统项目的开发。全书给出了作者近年设计的5个实际项目： ·倒立摆设计； ·能车设计； ·平衡车设计； ·电子秤设计； ·井下通信分站设计。这些项目都提供了全部源代码，可直接拿来二次开发，用于课程设计或科研项目。本书配套提供了全部设计源代码、设计图纸及演示视频，方便读者学习使用。本书配有基础的项目开发板；并提供学习交流QQ群，欢迎读者参与进来，和广大的STM32爱好者共同学习，及时解决设计中遇到的问题。

更多出版物信息

版权：清华大学出版社
出版： 2017-08-01
作者：冯新宇
更新： 2023-06-07
书号：9787302473329
中图：TP332
学科：

工学

控制科学与工程
工学

计算机科学与技术

封面 1

扉页 2

内容简介 3

版权页 3

第2版前言 4

第1版前言 6

学习说明 8

目录 10

第1章　ARM Cortex GM3核介绍 20

1.1　Cortex GM3主要特性 20

1.2　典型M3核处理器特性 22

1.2.1　命名规则 23

1.2.2　产品功能和外设配置 23

习题 24

第2章　开发环境搭建 25

2.1　MDK安装 25

2.2　新建工程 28

2.3　采用STGLink调试仿真代码 34

习题 38

第3章　基本I/O端口控制 39

3.1　MDK新建工程 39

3.2　MDK工程配置 46

3.3　寄存器法操作代码分析 49

3.4　时钟配置 49

3.4.1　时钟树 50

3.4.2　时钟源 51

3.4.3　APB2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR) 52

3.5　I/O端口配置 53

3.5.1　I/O 基本情况 53

3.5.2　GPIO 配置寄存器描述 54

3.5.3　端口输出数据寄存器 56

3.6　用库函数操作流水灯 56

3.6.1　GPIO_Init函数 58

3.6.2　RCC_APB2 Periph Clock Cmd 60

3.6.3　控制I/O 输出电平 61

3.6.4　LED.h文件 62

3.6.5　软件调试易现问题 63

3.7　使用库函数法控制数码管 65

3.7.1　数码管基础知识 65

3.7.2　硬件电路设计 66

3.7.3　软件说明 66

3.8　简单按键输入 69

习题 71

第4章　中断 72

4.1　STM32中断和异常 72

4.2　STM32中断相关的基本概念 74

4.2.1　优先级 74

4.2.2　中断控制器NVIC 75

4.2.3　NVIC的优先级组 77

4.3　外部中断 77

4.3.1　外部中断基本情况 78

4.3.2　使用外部中断的基本步骤 79

习题 83

第5章　串口通信 84

5.1　串口通信基础 84

5.1.1　基本概念 84

5.1.2　常用的串行通信接口 85

5.1.3　应用串行通信的数据采集结构 89

5.2　STM32串口操作 90

5.2.1　寄存器方式操作串口 91

5.2.2　库函数方式操作串口 96

习题 101

第6章　直接寄存器访问 102

6.1　DMA 基础知识 102

6.2　STM32的DMA 操作 104

6.2.1　寄存器方式操作DMA 104

6.2.2　库函数方式操作DMA 109

6.2.3　DMA 操作实例 112

习题 115

第7章　模拟/数字转换器 116

7.1　ADC基础知识 116

7.1.1　ADC主要特性 116

7.1.2　ADC框图及引脚分布 117

7.1.3　通道选择 118

7.1.4　ADC的转换模式 118

7.1.5　ADC寄存器和固件库函数列表 119

7.2　STM32ADC操作 121

7.2.1　寄存器方式操作ADC 121

7.2.2　库函数方式操作ADC 130

7.2.3　ADC操作实例 134

习题 137

第8章　定时器 138

8.1　定时器基础知识 138

8.1.1　高级定时器 138

8.1.2　基本定时器 139

8.1.3　通用定时器 139

8.2　STM32定时器操作 140

8.2.1　寄存器方式操作定时器 140

8.2.2　库函数方式操作定时器 146

8.2.3　定时器操作实例 149

习题 150

第9章　CAN 总线设计 151

9.1　CAN 总线基本工作原理 151

9.2　CAN 协议的特点 152

9.3　CAN 协议通信过程 153

9.4　CAN 的报文格式 154

9.4.1　数据帧 155

9.4.2　遥控帧 156

9.4.3　错误帧 157

9.4.4　过载帧 158

9.4.5　帧间隔 159

9.4.6　优先级的决定 160

9.5　CAN 总线错误处理机制 160

9.5.1　错误状态 161

9.5.2　错误检测 162

9.6　同步 163

9.6.1　同步类型 163

9.6.2　同步原则 163

9.7　CAN 总线拓扑结构 164

9.7.1　STM32的CAN 通信模块 164

9.7.2　CAN 控制器MCP2515介绍 165

9.8　CAN 通信的软件设计 167

9.8.1　系统程序流程 167

9.8.2　系统接收发送中断处理 168

9.8.3　CAN 总线初始化配置 168

9.8.4　报文的发送 170

9.8.5　报文的接收 171

9.9　CAN 通信示例 172

习题 176

第10章　倒立摆设计 177

10.1　设计内容与实现指标 177

10.1.1　倒立摆的选择 177

10.1.2　系统设计指标 178

10.2　系统方案确定 179

10.2.1　系统结构组成 179

10.2.2　系统模型分析 179

10.2.3　系统控制方案确定 183

10.3　系统硬件设计 184

10.4　电机的选择及驱动电路的设计 185

10.4.1　电机的选择 185

10.4.2　电机驱动电路的设计 185

10.5　测量电路设计 188

10.5.1　摆杆角度测量电路的设计 188

10.5.2　旋臂位置测量电路的设计 189

10.6　通信电路的设计 191

10.6.1　上位机通信电路的设计 191

10.6.2　无线传输电路的设计 193

10.7　辅助电路设计 194

10.7.1　语音提示电路的设计 194

10.7.2　电源电路的设计 196

10.8　系统软件设计 200

10.8.1　系统控制程序设计 200

10.8.2　起摆程序设计 201

10.8.3　PID控制程序设计 202

10.8.4　电机驱动程序设计 204

10.8.5　上位机通信程序设计 205

10.8.6　无线通信程序设计 207

10.9　作品的制作与调试 208

10.9.1　倒立摆机械结构的制作问题 208

10.9.2　PCB设计应注意的问题 208

10.9.3　电路板的制作问题 209

10.10　PID参数的整定 209

10.10.1　比例参数整定 210

10.10.2　积分参数整定 210

10.10.3　微分参数整定 210

习题 211

第11章　智能小车设计 212

11.1　硬件电路设计 212

11.1.1　硬件系统方案设计 212

11.1.2　最小系统电路设计 213

11.1.3　电源电路设计 214

11.1.4　电机驱动电路设计 216

11.1.5　环境检测传感器电路设计 218

11.2　人机交互电路设计 220

11.2.1　OLED显示电路设计 220

11.2.2　红外遥控电路设计 220

11.2.3　蜂鸣器提示电路设计 221

11.3　总体软件设计 221

11.3.1　道路基准采集模式软件 221

11.3.2　PID寻迹模式软件 222

11.3.3　迷宫模式软件 222

11.3.4　OLED显示软件设计 223

11.4　PID控制软件设计 224

11.4.1　PID介绍 224

11.4.2　比例(P)控制器 225

11.4.3　比例积分(PI)控制器 225

11.4.4　比例微分(PD)控制器 226

11.4.5　比例积分微分(PID)控制器 226

11.4.6　PID寻迹 227

11.5　迷宫算法设计 229

11.5.1　左手法 229

11.5.2　迷宫搜索 230

11.5.3　迷宫最短路径算法 230

11.6　设计测量方法与数据处理 231

11.6.1　传感器分布 231

11.6.2　五路模拟传感器数据测量 231

11.7　传感器软件滤波 233

11.7.1　软件滤波处理介绍 233

11.7.2　软件滤波的方法 233

11.8　调试方法 234

11.8.1　PID参数调试 234

11.8.2　迷宫模式调试 235

习题 236

第12章　平衡车设计 237

12.1　硬件电路设计 237

12.1.1　硬件系统方案设计 237

12.1.2　环境检测传感器电路设计 238

12.2　人机交互电路设计 239

12.3　MPUG6050使用方法 241

12.3.1　引脚说明 241

12.3.2　SMPRT_DIV 寄存器 241

12.3.3　CONFIG寄存器 242

12.3.4　GYRO_CONFIG寄存器 243

12.3.5　ACCEL_CONFIG寄存器 243

12.3.6　加速度计测量寄存器 244

12.3.7　TEMP_OUT_H 和TEMP_OUT_L寄存器 245

12.3.8　陀螺仪测量寄存器 245

12.3.9　PWR_MGMT_1寄存器 246

12.3.10　WHO_AM_I寄存器 247

12.4　总体软件设计 247

12.4.1　车身状态采集模式软件 247

12.4.2　PID车身保持模式软件 250

12.4.3　人机交互模式软件设计 253

12.4.4　卡尔曼滤波算法 256

习题 258

第13章　电子秤设计 259

13.1　设计指标 259

13.2　设计方案 259

13.3　硬件电路设计说明 260

13.3.1　主控制器相关电路 260

13.3.2　TFT液晶屏相关电路设计 261

13.3.3　AD芯片HX711相关电路设计 262

13.3.4　WT588D语音模块相关电路设计 263

13.3.5　称重传感器相关电路设计 265

13.4　软件设计思路及代码分析 266

13.4.1　TFT触控液晶模块部分 266

13.4.2　WT588D语音模块部分 267

13.4.3　HX711芯片部分 268

13.4.4　DS18B20芯片部分 270

13.4.5　数据计算部分 273

习题 274

第14章　井下通信分站设计 275

14.1　硬件电路设计 275

14.1.1　监控分站主要设计目标及参数 275

14.1.2　硬件电路设计方案 276

14.2　软件方案设计 279

14.2.1　软件总体程序的思路 279

14.2.2　RS485接口的使用及程序流程 283

14.2.3　CAN 数据传输 286

14.2.4　OLED显示 289

14.2.5　键盘输入 292

习题 294

第15章　无线电能功率传输系统的设计 295

15.1　设计内容与实现指标 295

15.1.1　设计内容 295

15.1.2　系统设计指标 296

15.2　无线电能传输的基本原理分析 296

15.2.1　无线电能传输的耦合方式 296

15.2.2　磁谐振耦合式无线电能传输的基本原理 298

15.2.3　磁场谐振式无线电能传输系统的组成 299

15.2.4　实现传输的关键装置 300

15.3　无线电能传输的特性 301

15.3.1　频率特性对无线电能传输系统的影响 301

15.3.2　能量发射线圈设计对无线电能传输系统的影响 303

15.3.3　电容补偿对无线能量传输系统性能的影响 306

15.4　系统方案确定及电路设计 307

15.4.1　系统结构组成 307

15.4.2　主要拓扑电路的选择与设计 308

15.4.3　MOS管驱动设计 310

15.4.4　线圈和电容的设计 312

15.4.5　接收端高频整流的设计 313

15.4.6　控制电路的设计 314

15.4.7　程序的设计 314

15.5　调试与验证 317

15.5.1　系统的调试 317

15.5.2　测量结果与结论分析 317

习题 319

第16章　四旋翼飞行器设计 320

16.1　四旋翼飞行器的结构 320

16.2　四旋翼飞行器的运动控制方法 320

16.3　四旋翼飞行器各部分的工作原理 321

16.3.1　飞行姿态与升力关系 321

16.3.2　飞行姿态的测量 323

16.3.3　加速度传感器工作原理及角度测量 323

16.3.4　陀螺仪传感器工作原理及角度测量 324

16.3.5　磁力计传感器工作原理及测量方法 324

16.4　硬件设计 325

16.4.1　总体设计 325

16.4.2　飞行器主控电路最小系统设计 327

16.4.3　姿态传感器模块 329

16.4.4　无线通信模块 332

16.4.5　定高模块 334

16.4.6　电机及驱动模块 338

16.4.7　遥控器模块 340

16.4.8　电源模块选择 345

16.4.9　四轴飞行器的组装 345

16.5　软件设计 347

16.5.1　软件预备知识 347

16.5.2　主控程序初始化设置及说明 355

16.5.3　姿态传感器软件设计 362

16.5.4　气压计软件设计 373

16.5.5　遥控器软件设计 383

16.6　调试、问题解析及改进方向随想 394

习题 394

第17章　案例设计 395

17.1　STM32的无线传输系统 395

17.1.1　设计任务 395

17.1.2　系统结构组成 395

17.1.3　主要设计思路 396

17.2　风力摆控制系统设计 396

17.2.1　设计任务 397

17.2.2　系统结构组成 397

17.2.3　主要设计思路 398

习题 399

正文结束 399

参考文献 400

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作者信息

冯新宇

冯新宇，1978—，黑龙江科技大学副教授，长期从事嵌入式系统项目开发和相关教学工作。曾主持或参与嵌入式相关课题与项目开发20余项；近10年来一直作为指导教师参与全国电子设计大赛、飞思卡尔电子设计大赛、黑龙江省电子设计大赛等工作，所指导的学生多次获得各种赛事重大奖励。个人代表性著作有《ADS2009射频电路设计与仿真》《ARM 9嵌入式开发基础与实例进阶》与《四旋翼无人飞行器设计》）。