嵌入式控制系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)

前言
第1章嵌入式控制系統(tǒng)基礎(chǔ)1
1.1嵌入式系統(tǒng)的概念1
1.1.1嵌入式系統(tǒng)的定義1
1.1.2嵌入式系統(tǒng)的組成3
1.1.3嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)6
1.1.4嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用7
1.2嵌入式控制系統(tǒng)9
1.2.1嵌入式控制系統(tǒng)的概念9
1.2.2嵌入式控制系統(tǒng)的工作原理10
1.2.3嵌入式控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)13
本章小結(jié)13
思考題與習(xí)題14
第2章ARM微處理器基礎(chǔ)15
2.1微處理器的基礎(chǔ)知識(shí)15
2.1.1微處理器的基本結(jié)構(gòu)17
2.1.2微處理器的工作原理19
2.2嵌入式微處理器概述22
2.2.1嵌入式微處理器的特點(diǎn)22
2.2.2嵌入式微處理器的分類(lèi)23
2.3ARM微處理器概述26
2.3.1ARM微處理器的體系結(jié)構(gòu)26
2.3.2ARM微處理器的特點(diǎn)28
2.3.3ARMCortex-M3微處理器內(nèi)核28
2.4ARMCortex-M3的編程模型30
2.4.1數(shù)據(jù)類(lèi)型30
2.4.2存儲(chǔ)器格式30
2.4.3寄存器組織31
2.4.4操作模式34
2.4.5異常和中斷35
本章小結(jié)39
思考題與習(xí)題39
第3章編程基礎(chǔ)40
3.1匯編基礎(chǔ)40
3.1.1匯編語(yǔ)言:基本語(yǔ)法40
3.1.2匯編語(yǔ)言:后綴的使用41
3.1.3匯編語(yǔ)言:統(tǒng)一匯編語(yǔ)言41
3.1.4指令列表42
3.2指令描述47
3.2.1匯編語(yǔ)言:傳送數(shù)據(jù)47
3.2.2LDR和ADR偽指令49
3.2.3匯編語(yǔ)言:處理數(shù)據(jù)50
3.2.4匯編語(yǔ)言:調(diào)用和無(wú)條件跳轉(zhuǎn)53
3.2.5匯編語(yǔ)言:決斷和條件跳轉(zhuǎn)54
3.2.6匯編語(yǔ)言:組合比較和條件跳轉(zhuǎn)55
3.2.7匯編語(yǔ)言:使用IT指令的條件執(zhí)行55
3.2.8匯編語(yǔ)言:指令屏障和存儲(chǔ)器屏障指令56
3.2.9匯編語(yǔ)言:飽和運(yùn)算56
3.3Cortex-M3支持的其他匯編語(yǔ)言57
3.3.1MSR和MRS57
3.3.2SDIV和UDIV58
3.3.3REV?REVH和REVSH58
3.3.4位反轉(zhuǎn)58
3.3.5SXTB?SXTH?UXTB和UXTH58
3.3.6位域清除和位域插入59
3.3.7UBFX和SBFX59
3.3.8LDRD和STRD59
3.3.9表格跳轉(zhuǎn)字節(jié)和表格跳轉(zhuǎn)半字60
3.4嵌入式C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)60
3.5匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言的混合編程63
3.5.1簡(jiǎn)介63
3.5.2內(nèi)嵌匯編指令64
3.5.3匯編與C程序的變量相互訪問(wèn)66
3.5.4匯編與C程序的函數(shù)相互調(diào)用68
本章小結(jié)70
思考題與習(xí)題70
第4章嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)71
4.1嵌入式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法71
4.1.1嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程71
4.1.2軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)73
4.2嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)75
4.2.1原理圖設(shè)計(jì)的基本原則75
4.2.2PCB圖設(shè)計(jì)的基本規(guī)則79
4.3嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)82
4.3.1交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境82
4.3.2輪詢(xún)系統(tǒng)83
4.3.3前后臺(tái)系統(tǒng)84
4.3.4實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)86
本章小結(jié)88
思考題與習(xí)題88
第5章嵌入式系統(tǒng)接口技術(shù)90
5.1嵌入式微處理器的最小系統(tǒng)90
5.1.1電源電路91
5.1.2晶振電路94
5.1.3復(fù)位電路95
5.1.4JTAG調(diào)試接口電路96
5.1.5STM32啟動(dòng)模式電路97
5.2GPIO端口98
5.2.1GPIO端口簡(jiǎn)介98
5.2.2GPIO寄存器99
5.2.3GPIO庫(kù)函數(shù)102
5.2.4GPIO使用示例105
5.3UART串行接口108
5.3.1串行通信基礎(chǔ)108
5.3.2USART簡(jiǎn)介109
5.3.3STM32的USART硬件結(jié)構(gòu)110
5.3.4USART操作112
5.3.5USART寄存器113
5.3.6USART庫(kù)函數(shù)113
5.3.7RS-232接口電路及使用示例116
5.4EXTI中斷系統(tǒng)121
5.4.1中斷的基本概念122
5.4.2STM32的中斷系統(tǒng)簡(jiǎn)介122
5.4.3嵌套向量中斷控制器126
5.4.4NVIC和EXTI寄存器128
5.4.5庫(kù)函數(shù)128
5.4.6中斷示例130
5.5通用定時(shí)器133
5.5.1STM32的通用定時(shí)器134
5.5.2通用定時(shí)器的寄存器136
嵌入式控制系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)
5.5.3通用定時(shí)器的庫(kù)函數(shù)137
5.5.4通用定時(shí)器的使用示例139
5.6模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)142
5.6.1ADC簡(jiǎn)介142
5.6.2STM32的ADC概述143
5.6.3ADC的寄存器146
5.6.4ADC的庫(kù)函數(shù)146
5.6.5ADC示例150
5.7CAN總線(xiàn)153
5.7.1CAN簡(jiǎn)介153
5.7.2CAN總線(xiàn)的幀結(jié)構(gòu)154
5.7.3STM32CAN總線(xiàn)156
5.7.4CAN的寄存器161
5.7.5CAN的庫(kù)函數(shù)162
5.7.6CAN接口電路及示例166
本章小結(jié)171
思考題與習(xí)題171
第6章嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用173
6.1嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)概述173
6.1.1嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的概念174
6.1.2應(yīng)用程序在操作系統(tǒng)上的執(zhí)行過(guò)程176
6.1.3操作系統(tǒng)的分類(lèi)177
6.1.4常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)178
6.2?C/OS-II的內(nèi)核機(jī)制182
6.2.1?C/OS-II的內(nèi)核結(jié)構(gòu)182
6.2.2?C/OS-II的任務(wù)管理188
6.2.3?C/OS-II的時(shí)間管理190
6.2.4任務(wù)間的通信與同步191
6.3?C/OS-II的程序設(shè)計(jì)模式193
6.4?C/OS-II的移植195
6.4.1?C/OS-II的體系結(jié)構(gòu)195
6.4.2移植文件196
6.4.3測(cè)試移植代碼200
本章小結(jié)200
思考題與習(xí)題200
第7章嵌入式控制系統(tǒng)案例分析202
7.1設(shè)計(jì)背景202
7.2雙軸伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的需求分析203
7.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)204
目錄
7.3.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)204
7.3.2控制策略設(shè)計(jì)209
7.4系統(tǒng)研發(fā)218
7.4.1硬件概要設(shè)計(jì)218
7.4.2軟件概要設(shè)計(jì)219
7.4.3控制算法設(shè)計(jì)221
7.5系統(tǒng)測(cè)試222
7.5.1測(cè)試設(shè)備222
7.5.2測(cè)試方法223
本章小結(jié)226
思考題與習(xí)題226
附錄227
參考文獻(xiàn)229