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内容简介

本书选用的STM32芯片基于ARM Cortex-M3体系结构，根据基于MCU的嵌入式技术实际应用需求，合理地选择了多种常用的重要外设接口，如USART、SPI、I2C、FSCM、SDIO总线、以太网等，结合丰富的实例及工程源代码，由浅入深、系统全面地介绍嵌入式系统的底层工作原理。在此过程中，通过穿插多个综合示例的讲解，如命令行外壳程序Shell、eFat文件系统、Telnet远程控制、?C/OS-III实时操作系统的移植过程，无论是嵌入式的初学者，还是有一定开发经验的工程师都能从中获益，使读者既能系统全面地掌握嵌入式开发所需的软硬件知识，又能锻炼他们的综合开发能力，为将来从事嵌入式开发方面的工作奠定坚实的基础。

作者简介

谭贵，男，北京大学计算机科学与技术学士毕业，现供职于富士康科技集团，热爱嵌入式开发技术，精通C、Java语言，Tcl和bash脚本应用；熟悉从MCU裸板外设驱动开发和uCosII实时操作系统的移植，以及基于Linux系统的嵌入式应用开发。

目录

第1章 开发利器：STM32库和MDK Keil 1
1．1 学习启航：闪烁的跑马灯 1
1．1．1 实验结果呈现 1
1．1．2 实验分析 2
1．1．3 配置GPIO引脚 5
1．1．4 实验控制逻辑 6
1．2 STM32库结构和CMSIS标准 8
1．2．1 STM32库层次结构 9
1．2．2 CMSIS层次结构 9
1．2．3 STM32库结构中的文件关系 10
1．2．4 STM32库函数命名规则 13
1．2．5 STM32库常见的几个状态类型 13
1．3 工程开发环境设置 14
1．3．1 有关MDK 14
1．3．2 使用MDK建立工程的步骤 15
第2章 STM32体系结构 25
2．1 总线与通信接口 25
2．1．1 总线组成 25
2．1．2 重要的总线术语 26
2．2 STM32功能框架 27
2．2．1 系统组成 27
2．2．2 总线单元及挂接设备 28
2．3 STM32存储器映射 29
2．3．1 独立编址 30
2．3．2 统一编址（存储器映像编址） 31
2．3．3 CM3外设地址空间映射 32
2．3．4 地址空间映射详解 34
2．4 STM32时钟结构 39
2．4．1 STM32F103ZET6的时钟树 39
2．4．2 时钟树二级框架 40
2．4．3 时钟启用过程 41
2．5 系统时钟树与地址空间映射的关系 43
第3章 STM32系统启动过程分析 44
3．1 CM3的复位序列 44
3．1．1 堆栈 45
3．1．2 向量表 47
3．2 STM32启动代码分析 49
3．3 STM32系统时钟初始化 52
3．3．1 时钟源的选择 52
3．3．2 系统时钟设置 56
3．4 程序运行环境初始化函数__main() 60
3．4．1 回顾编译和链接过程 60
3．4．2 映像文件的组成 61
3．4．3 映像的加载过程 63
3．4．4 由MDK集成环境自动生成的分散加载文件 65
3．4．5 _main()函数的作用 66
第4章 通用GPIO操作 68
4．1 实验结果预览：LED跑马灯 68
4．2 GPIO基本知识 68
4．2．1 GPIO分组管理及其引脚 69
4．2．2 GPIO工作模式及其配置 69
4．2．3 GPIO引脚的写入和读出 71
4．3 实验代码解析 74
4．3．1 实验现象原理分析 74
4．3．2 源代码分析 78
4．4 创建工程 81
4．4．1 建立工程目录结构 81
4．4．2 导入源代码文件 81
4．4．3 编译执行 82
4．5 编译调试 82
4．5．1 调试方法 82
4．5．2 栈和变量观察窗口 83
4．5．3 运行程序并调试：一个函数一个断点 84
4．5．4 运行程序并调试：多个函数多个断点 86
第5章 外部中断EXTI操作 90
5．1 实验结果预览：LED跑马灯_中断控制 90
5．2 异常与中断 91
5．2．1 Cortex-M3的异常向量 91
5．2．2 异常向量表 92
5．3 NVIC与中断控制 93
5．3．1 NVIC简述 93
5．3．2 NVIC与外部中断 93
5．3．3 NVIC中断的优先级 94
5．3．4 NVIC初始化 95
5．4 EXTI基本知识 97
5．4．1 EXTI简介 97
5．4．2 EXTI控制器组成结构 97
5．4．3 GPIO引脚到EXTI_Line的映射 100
5．4．4 EXTI_Line到NVIC的映射 102
5．5 实验代码解析 103
5．5．1 工程源码的逻辑结构 103
5．5．2 实验代码软硬件原理 104
5．5．3 实验代码分析 107
5．6 创建工程 109
5．6．1 建立工程目录结构 109
5．6．2 导入源代码文件 109
5．6．3 编译执行 110
5．7 编译调试 111
5．7．1 打开内存窗口 111
5．7．2 设置断点 111
5．7．3 运行程序并调试 112
第6章 USART接口 115
6．1 实验结果预览 115
6．1．1 实验准备工作 115
6．1．2 实验现象描述 116
6．2 USART基本知识 117
6．2．1 串行异步通信协议 117
6．2．2 USART与接口标准RS-232 118
6．3 STM32 USART结构 119
6．3．1 USART工作模式 119
6．3．2 精简的USART结构 119
6．3．3 USART单字节收发过程 120
6．4 USART寄存器位功能定义 121
6．4．1 状态寄存器（USART_SR） 121
6．4．2 数据寄存器（USART_DR） 122
6．4．3 控制寄存器1（USART_CR1） 122
6．4．4 控制寄存器2（USART_CR2） 123
6．4．5 控制寄存器3（USART_CR3） 123
6．4．6 分数波特率寄存器USART_BRR 124
6．4．7 USART模块寄存器组 125
6．4．8 USART模块初始化函数 126
6．4．9 USART常用函数功能说明 127
6．5 USART实验代码分析 128
6．5．1 实验电路（硬件连接关系） 128
6．5．2 工程源代码文件层次结构 130
6．5．3 应用层（主程序控制逻辑） 131
6．5．4 用户驱动层 133
6．5．5 函数printf()重定向 135
6．6 创建工程 135
6．6．1 建立工程目录结构 135
6．6．2 创建文件组和导入源文件 136
6．6．3 编译执行 137
第7章 USART综合应用：命令行外壳程序Shell 138
7．1 实验结果预览 138
7．2 基于USART的I/O函数 139
7．2．1 字符及字符串获取函数：xgetc()和xgets() 139
7．2．2 字符及字符串打印函数：xputc()和xputs() 141
7．3 可变参数输出函数xprintf() 142
7．3．1 可变参数 142
7．3．2 可变参数宏的使用与作用 143
7．3．3 用可变参数宏实现自己的格式化输出函数xprintf() 144
7．4 Shell外壳 145
7．4．1 Shell命令管理结构 146
7．4．2 Shell命令解析过程 147
7．4．3 命令函数之参数解析 150
7．5 建立工程，编译和运行 151
7．5．1 创建和配置工程 151
7．5．2 编译执行 153
第8章 I2C接口 154
8．1 实验结果预览：轮询写入/读出EEPROM数据 154
8．2 I2C总线协议 155
8．2．1 总线特点 155
8．2．2 I2C应用结构 155
8．2．3 总线信号时序分析 156
8．3 STM32 I2C模块 158
8．3．1 I2C组成框图 158
8．3．2 I2C主模式工作流程 159
8．3．3 I2C中断及DMA请求 161
8．4 I2C EEPROM读写示例及分析 162
8．4．1 示例电路连接 162
8．4．2 app．c文件中的main()函数 163
8．4．3 eeprom．h文件 166
8．4．4 eeprom．c文件 167
8．4．5 shell．c文件 174
8．5 建立工程，编译及运行 175
8．5．1 创建和配置工程 175
8．5．2 编译执行 176
第9章 DMA接口 177
9．1 实验结果预览 177
9．2 通用DMA的作用及特征 178
9．3 STM32 DMA基本知识 178
9．3．1 DMA与系统其他模块关系图 178
9．3．2 STM32 DMA组成 179
9．4 实验示例分析 183
9．4．1 main．c文件中的main()函数 184
9．4．2 USART1的初始化 184
9．4．3 DMA通道中断处理函数 189
9．4．4 sysTick中断处理函数 190
9．4．5 DMA通道配置的其他寄存器 191
9．4．6 DMA用户测试命令及其执行函数 192
9．5 建立工程，编译和执行 193
9．5．1 建立以下工程文件夹 194
9．5．2 创建文件组和导入源文件 194
9．5．3 编译运行 194
第10章 实时时钟RTC 195
10．1 实验结果预览 195
10．2 STM32 RTC模块 196
10．2．1 STM32后备供电区域 196
10．2．2 RTC组成 199
10．3 RTC实验设计与源码分析 204
10．3．1 硬件连接和GPIO资源 204
10．3．2 实验源代码逻辑结构 204
10．3．3 源代码分析 205
10．4 建立工程，编译和执行 212
10．4．1 建立以下工程文件夹 212
10．4．2 创建文件组和导入源文件 212
10．4．3 编译执行 213
第11章 系统定时器SysTick 214
11．1 SysTick简述 214
11．2 SysTick工作过程 214
11．3 SysTick寄存器位功能定义 215
11．3．1 控制和状态寄存器：STK_CTRL 215
11．3．2 重载寄存器：STK_LOAD 216
11．3．3 当前计数值寄存器：STK_VAL 217
11．3．4 校正寄存器：STK_CALIB 217
11．3．5 SysTick模块寄存器组 217
11．3．6 配置SysTick定时器 218
11．4 基于SysTick的延时函数代码分析 220
11．4．1 实现原理 220
11．4．2 实现代码分析 220
11．4．3 基于SysTick延时的LED闪烁命令 223
11．5 建立工程，编译和执行 224
11．5．1 建立以下工程文件夹 224
11．5．2 创建文件组和导入源文件 224
11．5．3 编译运行 226
第12章 SPI接口 227
12．1 实验现象预览：轮询写入/读出SPI Flash数据 227
12．2 SPI总线协议 228
12．2．1 总线信号及其应用结构 228
12．2．2 SPI内部结构与工作原理 229
12．3 STM32 SPI模块 231
12．3．1 SPI组成框图 231
12．3．2 STM32 SPI主模式数据收发过程 232
12．3．3 SPI中断及DMA请求 234
12．4 W25Q128FV规格说明 234
12．4．1 W25Q128FV状态和控制管理 235
12．4．2 W25Q128FV常用指令 236
12．5 程序入口与SPI初始化代码 237
12．5．1 实验硬件资源 237
12．5．2 工程入口文件main．c 238
12．5．3 spiflash．c文件中的spiFlash_Init()函数 239
12．6 SPI Flash测试代码分析 243
12．6．1 spiflash．c文件中的SPI Flash测试函数spiTest() 244
12．6．2 SPI Flash ID读取函数sFLASH_readID() 245
12．6．3 扇区擦除函数sFLASH_eraseSector() 246
12．6．4 Flash页写函数sFLASH_writePage() 246
12．6．5 Flash读函数sFLASH_readBuffer() 247
12．6．6 Flash字节发送函数sFLASH_SendByte() 248
12．7 向Shell添加SPI测试指令spitest 249
12．8 建立工程，编译和执行 250
12．8．1 建立以下工程文件夹 250
12．8．2 创建文件组和导入源文件 250
12．8．3 编译运行 252
第13章 网络接口：以太网 253
13．1 网络体系结构简介 253
13．1．1 三种网络模型 253
13．1．2 以太网标准（Ethernet） 256
13．2 ENC28J60知识 257
13．2．1 ENC28J60概述 257
13．2．2 控制寄存器 259
13．2．3 以太网缓冲器 260
13．2．4 PHY寄存器 261
13．2．5 ENC28J60 SPI指令集 261
13．2．6 ENC28J60初始化 263
13．2．7 使用ENC28J60收发数据 268
13．2．8 ENC28J60驱动代码总结 272
13．3 uIP协议栈简介 274
13．3．1 uIP特性 274
13．3．2 uIP应用接口 275
13．3．3 uIP的初始化及配置函数 277
13．3．4 uIP的主程序循环 277
13．4 uIP移植分析 279
13．4．1 下载uIP1．0版源码文件 279
13．4．2 理解两个中间层文件与应用层和协议层之间的关系 280
13．4．3 添加uIP协议栈后的工程文件组 285
第14章 综合示例：基于uIP的Telnet服务 286
14．1 实验现象预览 286
14．2 Telnet远程登录协议 287
14．2．1 Telnet概述 287
14．2．2 Telnet协议主要技术 288
14．2．3 Telnet命令 288
14．3 Telnetd服务框架及实现 290
14．3．1 本实验Telnetd服务框架 290
14．3．2 Telnetd服务框架的实现 291
14．4 上层应用与uIP协议的接口：telnetd_appcall() 304
14．5 建立工程，编译和运行 309
14．5．1 创建和配置工程 309
14．5．2 编译执行 311
第15章 SDIO总线协议与SD卡操作 312
15．1 SD卡简介 312
15．1．1 SD卡家族 312
15．1．2 SD卡引脚功能定义 313
15．1．3 SD卡内部组成 314
15．1．4 SD卡容量规格 315
15．1．5 SDIO接口规范和总线应用拓扑 315
15．2 SD协议 316
15．2．1 工作模式与状态 316
15．2．2 命令和响应格式 316
15．2．3 卡识别模式 317
15．2．4 数据传输模式 320
15．3 STM32 SDIO控制器 322
15．3．1 控制器总体结构描述 322
15．3．2 SDIO适配器模块 323
15．3．3 SDIO AHB接口 325
15．4 工程入口及配置 326
15．4．1 实验硬件资源 326
15．4．2 工程入口文件main．c 327
15．5 SDIO初始化 328
15．5．1 SD卡上电初始化函数SD_PowerON() 330
15．5．2 SD卡规格信息获取函数SD_InitializeCards() 336
15．6 SDIO卡测试代码分析 339
15．6．1 块擦除 340
15．6．2 多块写 342
15．6．3 多块读 345
15．7 建立工程，编译和运行 348
15．7．1 建立以下工程文件夹 348
15．7．2 创建文件组和导入源文件 348
15．7．3 编译执行 349
第16章 移植文件系统FatFs 350
16．1 实验现象预览：基于Shell的文件系统命令 350
16．2 FatFs文件系统 351
16．2．1 FatFs特点 351
16．2．2 FatFs在设备系统中的层次与接口 351
16．3 移植FatFs文件系统 352
16．3．1 FatFs源代码结构 352
16．3．2 基于FatFs应用的常用数据类型说明 353
16．3．3 FatFs的移植 355
16．4 FatFs文件系统应用示例分析 357
16．4．1 工程源代码逻辑 357
16．4．2 工程源代码分析 358
16．5 建立工程，编译和运行 363
16．5．1 创建和配置工程 363
16．5．2 编译执行 364
第17章 无线接入：Wi-Fi模块ESP8266应用 365
17．1 无线技术标准：IEEE 802．11 365
17．1．1 IEEE 802．11简介 365
17．1．2 无线局域网的组网拓扑 366
17．1．3 无线接入过程的三个阶段 367
17．2 ESP-WROOM-02模组 368
17．2．1 ESP-WROOM-02性能参数 368
17．2．2 ESP-WROOM-02与主机系统的电路连接 369
17．3 ESP-WROOM-02指令集 370
17．3．1 ESP8266 AT常用

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