数学建模社区-数学中国

标题: 嵌入式系统开发与应用：基于Cortex-M3内核的Stellaris微控制器 [打印本页]

作者: 习惯优你 时间: 2014-4-12 15:58
标题: 嵌入式系统开发与应用：基于Cortex-M3内核的Stellaris微控制器
随着计算机网络技术和芯片技术的发展，控制芯片的性能大幅提高，成本不断降低，网络几乎深入到我们生活的每一个角落。单片机的开发者使出浑身解数，写出精妙玲珑的代码，把单片机点点滴滴的力量汇集起来，让它如同涌泉一般尽情地迸发，灌溉滋养着各行各业。是什么灵丹妙药赐予了他们这么神奇力量？除了好的处理器之外，还要配合好的开发环境和工具链。因此，在设计ARM7TDMI处理器时，ARM的工具链工程师们和CPU设计师们强强联手，为了让它的内部结构更优化、更精炼、更到位而并肩奋战了很长时间，终于造就了ARM7TDMI的无限辉煌，并且久经岁月的洗礼依旧光芒绽放。
　　然而珠联璧合的最新果实是破茧而出的ARM Cortex?M3处理器。它处处闪耀着ARM体系结构激动人心的新突破。它基于最新最好的32位ARMv7架构，这个架构支持高度成功的Thumb?2指令集，还有很多时尚、前卫甚至崭新的特性，充满了新生代的气息。它在具备了上述优点的同时，编程模型却变得更加清新简洁了。不管你是新手还是骨灰级玩家，Cortex?M3都将尽情展现它的各种优点，带给你喜出望外的收获。
1. 本书特点
（1）起点低，案例分析透彻；
（2）既注重基础理论，更面向应用；
（3）紧跟技术发展，选取典型技术开发实例；
（4）突破常规，勇于创新。
2. 本书的组织结构
第1章为基础部分。首先介绍了嵌入式系统的概念和组成，包括嵌入式平台的硬件构架、板级支持包、嵌入式系统上的应用程序；然后介绍了嵌入式系统的开发流程、ARM处理器的分类、结构和选型，重点介绍了Cortex?M3内核的寄存器组、中断向量表、存储器映射、存储器保护单元；最后简述了市面上流行的嵌入式操作系统的种类以及选型规则。本章主要是让读者对嵌入式系统有一个整体的印象，从而引导读者进入嵌入式系统开发的大门。
　　第2章介绍了嵌入式系统的集成开发环境及驱动库。首先介绍了嵌入式系统开发的一般过程，包括目标平台创建、编译、连接、定址过程；接着介绍了本书主要使用的开发工具链IAR，主要包括IAR EWARM的安装、驱动库的安装、EWARM 中创建新项目、编译运行程序以及将IAR的工程移植到Keil工程上的方法。本章为后面章节介绍程序的编译、测试提供了必要的基础、环境和工具支持。
　　第3章主要介绍了Stellaris处理器的结构、接口特性、处理器接口表以及Stellaris处理器最小系统设计，最后以LM3S8962处理器为例列举了基本电路设计，包括滤波电路、复位电路、晶振时钟、以太网接口、RS?232、RS?485、CAN总线、电源模块、ADC采样、LED及按键、蜂鸣器、I2C扩展开关量输入、I2C扩展开关量输出、继电器输出等电路设计。硬件电路是整个嵌入系统的躯体骨架。
　　第4章主要介绍了嵌入式编程的相关概念、处理器内部及外围接口的实现方法，主要包括硬件类型的定义位带操作、系统控制接口、系统节拍定时器、通用输入/输出接口、Flash内部总线读写、通用定时器控制、看门狗操作、中断控制、脉宽调制器以及电压比较器的使用。其中Cortex?M3内核的系统节拍定时器、中断控制、位带操作与其他处理器有很大的不同，读者应认真体会分析并掌握它们。软件是嵌入式系统的灵魂，只有软件牢牢地依附于硬件躯体，才会有精气神。
　　第5章主要介绍了嵌入式技术中模拟量的采样变换，首先介绍了Stellaris微控制器内核集成的ADC的特性、功能，然后介绍了ADC使用过程中应注意的事项，接下来列出了ADC的常用库函数实现了包括ADC单通道触发采样、多通道采样、内部温度传感器采样、定时器触发采样、外部触发采样等几个ADC采样的例子，最后分析了ADC的软硬件过采样及实现技术。
　　第6章主要介绍了UART异步串口通信的相关知识，包括UART异步串行接口的功能、主要的应用库函数，通过实例程序列举了UART串口的使用及实现方法，主要包括简单收发、发送FIFO的工作原理、发送FIFO中断原理、以FIFO中断方式发送、以FIFO中断方式接收等。通过本章的学习，读者可以灵活使用FIFO实现异步通信。
　　第7章主要介绍了互联IC总线的相关设计及应用，包括I2C协议的基础、功能，I2C总线的主要驱动库函数，最后分析了部分案例的实现，主要包括I2C主机模式驱动程序、I2C芯片PCF8574的I/O扩展、I/O扩展芯片PCA9554、I2C存储器器件CAT25C02的读取等应用例程。
　　第8章主要介绍了常用的同步串行通信的相关内容，首先介绍了TI的同步串行帧格式、Freescale SPI帧格式、Microwire帧格式，以及SSI通信的位速率和帧格式、FIFO操作、SSI中断，然后介绍了SSI通信的主要库函数，包括配置与控制、数据收发、中断控制等，最后给出了两个SSI通信的例程。
　　第9章主要介绍了CAN总线接口模块的应用，包括CAN总线的分层结构及通信协议、CAN总线接口电路设计、CAN总线收发器设计以及外设驱动函数的分析，给出了CAN模块的应用流程及封装函数，最后介绍了与PC通信的CAN通信工具的使用方法。
　　第10章主要介绍了物联网的基础——以太网接口通信的实现，主要针对LwIP进行说明，包括回调函数、应用程序状态设置函数、建立TCP连接函数、TCP数据发送函数、TCP数据接收函数、应用程序轮询的工作原理及相关函数、关闭与中止连接函数、底层TCP接口、UDP接口函数。最后给出了应用程序实例，包括UDP服务器通信、UDP客户端通信、Web服务器、TCP客户端通信等程序。
　　第11章主要介绍了μC/OS?Ⅱ实时多任务操作系统在处理器上的移植及应用，首先介绍了μC/OS?Ⅱ模板的结构及使用应注意的问题，然后给出了应用模板的例程分析，介绍了μC/OS?Ⅱ操作系统任务之间通信的方式,如信号量、邮箱、消息队列等。
　　第12章是应用案例分析，包括人机接口、高精度ADC采样、多种传感器接入、
PWM控制电机、标准化采集模块等。