嵌入式技術(shù)應(yīng)用開發(fā)實(shí)戰(zhàn)

 
上篇  嵌入式技術(shù)應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)
 
第1章  ARM嵌入式系統(tǒng)概述 3
1.1  嵌入式系統(tǒng)簡介 3
1.1.1  嵌入式系統(tǒng)定義及特征 3
1.1.2  嵌入式系統(tǒng)發(fā)展 4
1.1.3  嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 4
1.2  ARM處理器 5
1.2.1  ARM處理器分類 5
1.2.2  ARM Cortex-M系列處理器 5
1.3  STM32系列微控制器 6
1.3.1  STM32微控制器選型 6
1.3.2  STM32處理器開發(fā)工具 7
1.4  嵌入式系統(tǒng)典型應(yīng)用案例 10
1.4.1  嵌入式智能車 10
1.4.2  移動機(jī)器人 19
1.4.3  智能小車軟件資源 23
任務(wù)1  智能小車演示 25
思考與練習(xí) 25
第2章  STM32固件庫函數(shù)開發(fā)入門 26
2.1  STM32固件庫簡介 26
2.1.1  CMSIS標(biāo)準(zhǔn)與固件庫關(guān)系 26
2.1.2  STM32固件庫文件間的關(guān)系 28
2.2  MDK5軟件安裝與使用 29
2.2.1  MDK5安裝步驟 30
2.2.2  新建MDK5工程及配置 32
2.2.3  編譯及下載程序 40
2.3  STM32F4總線和存儲器架構(gòu) 42
2.3.1  總線架構(gòu) 42
2.3.2  存儲器架構(gòu) 44
2.4  STM32F4時鐘系統(tǒng) 47
2.4.1  STM32F4時鐘樹與時鐘源 47
2.4.2  STM32F4系統(tǒng)時鐘初始化 50
2.5  STM32F4的GPIO 52
2.5.1  GPIO的工作模式 53
2.5.2  GPIO的庫函數(shù)分析 53
2.5.3  STM32F4的GPIO的開發(fā)步驟 56
任務(wù)2  蜂鳴器報(bào)警 57
思考與練習(xí) 60
第3章  STM32F4的外部中斷 61
3.1  STM32F4的中斷系統(tǒng) 61
3.1.1  STM32F4的中斷 61
3.1.2  STM32F4的中斷優(yōu)先級 65
3.2  STM32F4微控制器的外部中斷 65
3.2.1  EXTI外部中斷源 65
3.2.2  外部中斷編程所涉及的標(biāo)準(zhǔn)
外設(shè)庫函數(shù) 67
任務(wù)3  外部中斷按鍵輸入 67
思考與練習(xí) 71
第4章  STM32F4的串口通信與
?DMA 72
4.1  串口通信基礎(chǔ) 72
4.1.1  異步串行通信協(xié)議 72
4.1.2  波特率 73
4.1.3  通信校驗(yàn) 73
4.1.4  串口通信軟件模擬FIFO 75
4.2  STM32F4串口概述 77
4.2.1  STM32F4的USART特性 77
4.2.2  STM32F4的USART內(nèi)部結(jié)構(gòu) 78
4.3  STM32F4串口庫函數(shù)分析 79
4.3.1  初始化及配置函數(shù) 79
4.3.2  數(shù)據(jù)傳輸函數(shù) 80
4.4  printf()重定向 81
4.5  STM32F4的串口通信開發(fā)步驟 82
任務(wù)4  串口數(shù)據(jù)發(fā)送與接收 82
4.6  STM32F4串口通信DMA的應(yīng)用 88
4.6.1  STM32F4的DMA結(jié)構(gòu)與
工作過程 88
4.6.2  STM32F4的DMA請求通道選擇 89
4.7  STM32F4的DMA庫函數(shù)分析 91
4.8  STM32F4的DMA開發(fā)步驟 93
任務(wù)5  DMA數(shù)據(jù)傳輸 93
思考與練習(xí) 98
第5章  STM32F4的定時器與PWM 99
5.1  STM32F4的定時器 99
5.2  STM32F4的定時器工作原理 100
5.2.1  通用定時器功能 100
5.2.2  通用定時器組成 100
5.2.3  通用定時器的計(jì)數(shù)模式 101
5.3  STM32F4的定時器庫函數(shù)分析 102
5.4  STM32F4的定時器開發(fā)步驟 104
任務(wù)6  控制LED交替閃爍 105
5.5  STM32F4的PWM應(yīng)用 110
5.6  STM32F4的PWM庫函數(shù)分析 111
5.7  STM32F4的PWM開發(fā)步驟 112
任務(wù)7  實(shí)現(xiàn)呼吸燈 112
思考與練習(xí) 115
第6章  STM32F4的ADC與DAC 116
6.1  STM32F4的ADC工作原理 116
6.1.1  STM32F4的ADC主要特性 116
6.1.2  STM32F4的ADC結(jié)構(gòu) 117
6.1.3  STM32F4的ADC功能 117
6.2  STM32F4的ADC庫函數(shù)分析 119
6.2.1  通用配置初始化函數(shù) 119
6.2.2  ADC參數(shù)初始化函數(shù) 120
6.2.3  讀取ADC值 121
6.3  STM32F4的ADC開發(fā)步驟 122
任務(wù)8  測量電池電量 124
6.4  STM32F4的DAC工作原理 130
6.4.1  STM32F4的DAC主要特性 130
6.4.2  STM32F4的DAC內(nèi)部結(jié)構(gòu) 131
6.4.3  STM32F4的DAC工作過程 131
6.5  STM32F4的DAC庫函數(shù)分析 133
6.5.1  DAC初始化函數(shù) 133
6.5.2  DAC使能禁止函數(shù) 134
6.5.3  設(shè)置DAC值 136
6.6  STM32F4的DAC開發(fā)步驟 137
任務(wù)9  輸出三角波 139
思考與練習(xí) 141
第7章  STM32F4的總線 142
7.1  STM32F4的SPI總線 142
7.1.1  串行外設(shè)接口(SPI) 142
7.1.2  STM32F4的SPI接口 144
7.1.3  STM32的SPI編程所涉及的標(biāo)準(zhǔn)
外設(shè)庫函數(shù) 145
7.1.4  STM32F4的SPI接口開發(fā)步驟 145
任務(wù)10  SPI總線驅(qū)動OLED顯示 146
7.2  STM32F4的CAN總線 150
7.2.1  控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN) 150
7.2.2  STM32F4的CAN總線控制器 151
7.2.3  STM32F4的CAN總線控制器編程所
涉及的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫函數(shù) 153
7.2.4  STM32F4的CAN總線開發(fā)步驟 153
任務(wù)11  板間CAN總線通信 153
思考與練習(xí) 161
第8章  STM32F4的SDIO與FSMC
?接口 162
8.1  STM32F4的SDIO接口 162
8.1.1  SDIO接口的工作原理 162
8.1.2  SD卡 163
8.1.3  STM32F4的SDIO接口庫
函數(shù)分析 167
任務(wù)12  SD卡讀/寫操作 169
8.1.4  STM32F4的SDIO接口
開發(fā)步驟 171
8.1.5  FatFs文件系統(tǒng) 172
任務(wù)13  文件操作 173
8.2  STM32F4的FSMC接口 176
8.2.1  STM32F4微控制器的FSMC 176
8.2.2  FSMC編程所涉及的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)
庫函數(shù) 178
任務(wù)14  FSMC-SRAM讀/寫操作 178
思考與練習(xí) 185
第9章  基于STM32F4的µC/OS-Ⅲ?嵌入
式操作系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā) 186
9.1  µC/OS-Ⅲ 實(shí)時操作系統(tǒng)的移植 186
9.1.1  嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng) 186
9.1.2  µC/OS-Ⅲ 的功能特性 187
9.1.3  µC/OS-Ⅲ  源碼下載與解析 188
9.1.4  移植µC/OS-Ⅲ 至STM32F4 192
9.2  µC/OS-Ⅲ 任務(wù)管理 202
任務(wù)15  µC/OS-Ⅲ 任務(wù)創(chuàng)建和刪除 202
任務(wù)16  µC/OS-Ⅲ 任務(wù)掛起和恢復(fù) 207
任務(wù)17  µC/OS-Ⅲ 信號量和互斥信號量 211
9.3  µC/OS-Ⅲ 嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)步驟 216
任務(wù)18  µC/OS-Ⅲ 消息傳遞 216
任務(wù)19  µC/OS-Ⅲ 臨界段代碼 222
任務(wù)20  µC/OS-Ⅲ 軟件定時器 226
思考與練習(xí) 230
 
下篇  “嵌入式技術(shù)應(yīng)用開發(fā)”賽項(xiàng)實(shí)戰(zhàn)
 
第10章  嵌入式技術(shù)應(yīng)用開發(fā)賽項(xiàng)
?介紹 233
10.1  賽項(xiàng)內(nèi)容與要求 233
10.1.1  賽項(xiàng)內(nèi)容 233
10.1.2  比賽要求 233
10.2  競賽綜合訓(xùn)練沙盤/競賽環(huán)境標(biāo)志物 234
10.2.1  競賽沙盤標(biāo)志物與賽道地圖 234
10.2.2  競賽環(huán)境標(biāo)志物 234
第11章  硬接焊接與調(diào)試 238
11.1  硬件焊接任務(wù)內(nèi)容 238
11.2  硬件焊接任務(wù)要求 238
11.2.1  電路原理圖 238
11.2.2  器件位置圖 240
11.3  硬件焊接任務(wù)實(shí)施 243
11.3.1  元器件識別與質(zhì)量檢測 243
11.3.2  焊接工藝要求 245
11.3.3  元器件焊接與裝配 245
第12章  嵌入式硬件編程 246
12.1  任務(wù)要求與競賽內(nèi)容 246
12.1.1  任務(wù)要求 246
12.1.2  競賽內(nèi)容 246
12.2  主車控制 248
12.2.1  電機(jī)驅(qū)動與碼盤測速 248
12.2.2  循跡數(shù)據(jù)獲取與狀態(tài)控制 253
任務(wù)21  主車路徑自動識別 257
第13章  傳感器應(yīng)用與紅外通信
?技術(shù) 266
13.1  超聲波測距原理 266
任務(wù)22  超聲波測距與避障 267
13.2  光強(qiáng)度測量原理 268
任務(wù)23  光照強(qiáng)度測量與控制 271
13.3  紅外通信控制 272
任務(wù)24  控制智能路燈標(biāo)志物 273
任務(wù)25  控制報(bào)警器標(biāo)志物 276
任務(wù)26  控制立體顯示器標(biāo)志物 277
任務(wù)27  控制LCD顯示器標(biāo)志物 279
第14章  RFID技術(shù)應(yīng)用 281
14.1  RFID技術(shù) 281
14.1.1  RFID技術(shù)概述 281
14.1.2  RFID卡容量與存儲結(jié)構(gòu) 281
14.2  非接觸式IC卡與MFRC522
讀卡器 282
14.2.1  非接觸IC卡的組成與分類 282
14.2.2  非接觸IC卡的原理 283
14.2.3  MFRC522讀卡器 283
任務(wù)28  RFID卡讀寫操作 285
任務(wù)29  小車自動檢測與識別RFID卡 288
第15章  ZigBee無線通信與控制 290
15.1  ZigBee無線通信模塊工作原理 290
15.1.1  ZigBee無線通信模塊 290
15.1.2  ZigBee工作原理 290
15.2  ZigBee無線通信模塊發(fā)送與
接收數(shù)據(jù) 293
15.2.1  ZigBee數(shù)據(jù)發(fā)送原理 293
15.2.2  ZigBee數(shù)據(jù)接收原理 295
任務(wù)30  控制LED顯示標(biāo)志物 296
任務(wù)31  控制道閘標(biāo)志物 300
任務(wù)32  控制無線充電標(biāo)志物 301
任務(wù)33  控制語音播報(bào)標(biāo)志物 302
任務(wù)34  控制TFT顯示器標(biāo)志物 305
任務(wù)35  控制智能交通燈標(biāo)志物 307
任務(wù)36  控 制 從 車 308
任務(wù)37  控制立體車庫標(biāo)志物 311
任務(wù)38  回收ETC系統(tǒng)標(biāo)志物數(shù)據(jù) 312
第16章  語音識別及控制 314
16.1  語音合成SYN7318芯片 314
16.2  通信協(xié)議與控制方式 314
16.2.1  通信傳輸字節(jié)與波特率配置 314
16.2.2  命令幀格式與控制命令 315
任務(wù)39  語音識別及行進(jìn)控制 316
第17章  特殊地形行進(jìn) 320
17.1  通過特殊地形編程方法 320
17.2  通過特殊地形編程案例 321
任務(wù)40  主車通過特殊地形 321
任務(wù)41  從車通過特殊地形 322
第18章  Android程序設(shè)計(jì) 323
18.1  系統(tǒng)背景及功能概述 323
18.1.1  系統(tǒng)背景簡介 323
18.1.2  功能概述 324
18.1.3  開發(fā)環(huán)境和目標(biāo)平臺 325
18.2  開發(fā)前的準(zhǔn)備工作 325
18.2.1  數(shù)據(jù)分析與設(shè)計(jì) 325
18.2.2  圖片資源的搜集和制作 325
18.3  系統(tǒng)功能預(yù)覽 328
18.3.1  串口通信配置 328
18.3.2  Socket通信 330
18.3.3  系統(tǒng)綜合應(yīng)用 332
18.3.4  標(biāo)志物控制示例 335
18.4  界面主類LCCX Activity 338
18.5  輔助界面相關(guān)類 339
18.5.1  歡迎界面WelcomeView類 339
18.5.2  設(shè)置界面 343
第19章  Android應(yīng)用開發(fā) 345
19.1  二維碼掃描及處理 345
任務(wù)42  主車攝像頭掃描二維碼及處理 350
任務(wù)43  從車攝像頭掃描二維碼及處理 356
19.2  機(jī)器視覺與圖像處理 360
任務(wù)44  主車識別圖形 360
任務(wù)45  主車識別車牌 364
任務(wù)46  主車識別交通燈信息 372
任務(wù)47  從車識別圖形 377
第20章  算法編碼與應(yīng)用 380
20.1  算法編碼思路 380
20.2  常用算法編碼原理 381
20.2.1  CRC校驗(yàn)算法 381
任務(wù)48  CRC校驗(yàn)算法應(yīng)用(2018年原題) 385
20.2.2  RSA算法 386
任務(wù)49  RSA加密算法(2017年原題) 387
 
 
 
附錄1  2018年全國職業(yè)院校技能大賽“嵌入式技術(shù)應(yīng)用開發(fā)”賽項(xiàng)賽題 389
附錄2  2019年全國職業(yè)院校技能大賽“嵌入式技術(shù)應(yīng)用開發(fā)”賽項(xiàng)賽題 394
參考文獻(xiàn) 400