嵌入式系統(tǒng)設(shè)計權(quán)威指南：基于STM32G071和Arm Cortex-M0+的系統(tǒng)集成

目 錄
第1章 軟件工具的下載、安裝和應(yīng)用 1
1.1 STM32CubeMX工具的下載和安裝 1
1.1.1 STM32CubeMX工具的下載 1
1.1.2 STM32CubeMX工具的安裝 3
1.1.3 STM32G0系列MCU支持包的安裝 4
1.2 Keil ?Vision（Arm版本）工具的下載、安裝和授權(quán) 5
1.2.1 Keil ?Vision內(nèi)嵌編譯工具鏈架構(gòu) 6
1.2.2 Keil ?Vision（Arm版本）工具的下載和安裝 6
1.2.3 Keil ?Vision（Arm版本）工具的授權(quán) 9
1.3 設(shè)計 11
實例：LED的驅(qū)動和控制 11
1.3.1 生成簡單的工程 11
1.3.2 添加設(shè)計代碼 14
1.3.3 編譯和下載設(shè)計 16
第2章 Cortex-M0+處理器結(jié)構(gòu) 18
2.1 Cortex-M0+處理器和核心外設(shè) 18
2.1.1 Cortex-M0+處理器核 19
2.1.2 系統(tǒng)級接口 21
2.1.3 可配置的調(diào)試 21
2.1.4 核心外設(shè) 22
2.2 Cortex-M0+處理器的寄存器 22
2.2.1 通用寄存器 22
2.2.2 堆棧指針 23
2.2.3 程序計數(shù)器 23
2.2.4 鏈接寄存器 24
2.2.5 程序狀態(tài)寄存器 24
2.2.6 可中斷重啟指令 27
2.2.7 異常屏蔽寄存器 27
2.2.8 優(yōu)先級屏蔽寄存器 27
2.2.9 控制寄存器 27
2.3 Cortex-M0+處理器的存儲空間結(jié)構(gòu) 28
2.3.1 存儲空間映射 28
2.3.2 代碼區(qū)域地址映射 30
2.3.3 SRAM區(qū)域地址映射 31
2.3.4 外設(shè)區(qū)域地址映射 32
2.3.5 PPB地址空間映射 34
2.3.6 SCS地址空間映射 35
2.3.7 系統(tǒng)控制和ID寄存器 36
2.4 Cortex-M0+處理器的端及分配 40
2.5 Cortex-M0+處理器的異常及處理 41
2.5.1 異常所處的狀態(tài) 41
2.5.2 異常類型 41
2.5.3 異常優(yōu)先級 42
2.5.4 向量表 43
2.5.5 異常的進入和返回 44
2.5.6 NVIC中的中斷寄存器集 46
2.5.7 電平和脈沖中斷 48
2.6 Cortex-M0+處理器的存儲器保護單元 49
2.6.1 MPU寄存器 50
2.6.2 MPU訪問權(quán)限屬性 54
2.6.3 更新MPU區(qū)域 55
2.6.4 子區(qū)域及用法 55
2.6.5 MPU設(shè)計技巧和提示 56
第3章 高級微控制器總線結(jié)構(gòu) 57
3.1 Arm AMBA系統(tǒng)總線 57
3.2 AMBA APB規(guī)范 58
3.2.1 AMBA APB寫傳輸 58
3.2.2 AMBA APB讀傳輸 59
3.2.3 AMBA APB錯誤響應(yīng) 60
3.2.4 AMBA APB操作流程 61
3.2.5 AMBA3 APB信號 62
3.3 AMBA AHB規(guī)范 62
3.3.1 AMBA AHB結(jié)構(gòu) 62
3.3.2 AMBA AHB操作 63
3.3.3 AMBA AHB傳輸類型 66
3.3.4 AMBA AHB猝發(fā)操作 67
3.3.5 AMBA AHB傳輸控制信號 71
3.3.6 AMBA AHB地址譯碼 72
3.3.7 AMBA AHB從設(shè)備傳輸響應(yīng) 72
3.3.8 AMBA AHB數(shù)據(jù)總線 75
3.3.9 AMBA AHB傳輸仲裁 77
3.3.10 AMBA AHB分割傳輸 82
3.3.11 AMBA AHB復(fù)位 84
3.3.12 AMBA AHB總線數(shù)據(jù)寬度 84
3.3.13 AMBA AHB接口設(shè)備 86
第4章 Cortex-M0+處理器指令集和應(yīng)用 88
4.1 Thumb指令集 88
4.2 Keil MDK匯編語言指令格式要點 89
4.2.1 匯編語言源代碼中的文字 89
4.2.2 匯編語言源代碼行的語法 89
4.2.3 匯編語言指令后綴的含義 91
4.3 寄存器說明符的限制規(guī)則 91
4.3.1 使用0b1111作為寄存器說明符的規(guī)則 91
4.3.2 使用0b1101作為寄存器說明符的規(guī)則 92
4.4 寄存器傳輸指令 92
4.5 存儲器加載和保存指令 94
4.5.1 存儲器加載指令 94
4.5.2 存儲器保存指令 98
4.6 多數(shù)據(jù)加載和保存指令 101
4.6.1 多數(shù)據(jù)加載指令 101
4.6.2 多數(shù)據(jù)保存指令 102
4.7 堆棧訪問指令 103
4.8 算術(shù)運算指令 104
4.8.1 加法指令 104
4.8.2 減法指令 107
4.8.3 乘法指令 108
4.8.4 比較指令 109
4.9 邏輯操作指令 110
4.10 移位操作指令 112
4.10.1 右移指令 112
4.10.2 左移指令 114
4.11 反序操作指令 115
4.12 擴展操作指令 116
4.13 程序流控制指令 117
4.14 存儲器屏障指令 120
4.15 異常相關(guān)指令 121
4.16 休眠相關(guān)指令 121
4.17 其他指令 122
4.18 STM32G0的向量表格式 123
4.19 配置堆和堆棧 124
4.20 設(shè)計實例一：匯編語言程序的分析和調(diào)試 125
4.20.1 冒泡排序算法的基本思想 125
4.20.2 冒泡排序算法的設(shè)計實現(xiàn) 126
4.20.3 冒泡排序算法的調(diào)試 128
4.21 設(shè)計實例二：GPIO的驅(qū)動和控制 130
4.21.1 STM32G071的GPIO原理 130
4.21.2 所用寄存器的地址和功能 132
4.21.3 GPIO驅(qū)動和控制的實現(xiàn) 134
4.22 設(shè)計實例三：中斷的控制和實現(xiàn) 135
4.22.1 擴展中斷和事件控制器（EXTI）原理 136
4.22.2 所用寄存器的地址和功能 141
4.22.3 向量表信息 145
4.22.4 應(yīng)用程序的設(shè)計 147
4.22.5 程序代碼的調(diào)試 149
第5章 Cortex-M0+ C語言應(yīng)用開發(fā) 151
5.1 Arm C/C++編譯器選項 151
5.1.1 Arm編譯器的優(yōu)化級別 151
5.1.2 Arm Compiler 5的參數(shù)設(shè)置選項 155
5.1.3 Arm Compiler 6的參數(shù)設(shè)置選項 157
5.2 CMSIS軟件架構(gòu) 159
5.2.1 引入CMSIS的必要性 160
5.2.2 CMSIS的架構(gòu) 160
5.2.3 CMSIS的優(yōu)勢 161
5.2.4 CMSIS的編程規(guī)則 161
5.2.5 CMSIS軟件包 162
5.2.6 使用CMSIS訪問不同資源 163
5.3 C語言設(shè)計實例一：輸入/輸出重定向的實現(xiàn) 164
5.3.1 定制Microlib輸入/輸出函數(shù) 164
5.3.2 輸入/輸出函數(shù)重定向的實現(xiàn)原理 165
5.3.3 輸入/輸出函數(shù)重定向的具體實現(xiàn) 166
5.4 C語言設(shè)計實例二：1602字符型LCD的驅(qū)動 171
5.4.1 1602字符型LCD的原理 171
5.4.2 1602字符型LCD的處理流程 174
5.4.3 1602字符型LCD和開發(fā)板的硬件連接 175
5.4.4 程序代碼的設(shè)計 176
5.5 C語言設(shè)計實例三：中斷控制與1602字符型LCD的交互 178
5.5.1 程序代碼的設(shè)計 178
5.5.2 C語言中斷程序的分析 179
5.6 C語言設(shè)計實例四：軟件驅(qū)動的設(shè)計與實現(xiàn) 181
5.6.1 創(chuàng)建HAL的設(shè)計實例 181
5.6.2 創(chuàng)建LL的設(shè)計實例 183
第6章 電源、時鐘和復(fù)位的原理及應(yīng)用 186
6.1 電源系統(tǒng)的原理及功能 186
6.1.1 電源系統(tǒng)框架 186
6.1.2 電源監(jiān)控 188
6.1.3 低功耗模式 190
6.2 RCC中的時鐘管理功能 194
6.2.1 RCC中的時鐘源 194
6.2.2 RCC中的時鐘樹結(jié)構(gòu) 194
6.3 RCC中的復(fù)位管理功能 199
6.3.1 電源復(fù)位 199
6.3.2 系統(tǒng)復(fù)位 199
6.3.3 RTC域復(fù)位 200
6.4 低功耗設(shè)計實例一：從停止模式喚醒MCU的實現(xiàn) 201
6.4.1 設(shè)計策略和實現(xiàn)目標(biāo) 201
6.4.2 程序設(shè)計和實現(xiàn) 201
6.5 低功耗設(shè)計實例二：定時器喚醒功耗分析 206
6.6 低功耗設(shè)計實例三：運行模式和低功耗模式狀態(tài)的顯示 210
6.6.1 第一種設(shè)計實現(xiàn)方法 210
6.6.2 第二種設(shè)計實現(xiàn)方法 212
第7章 看門狗的原理和應(yīng)用 214
7.1 獨立看門狗的原理和功能 214
7.1.1 IWDG的結(jié)構(gòu) 214
7.1.2 IWDG的工作原理 215
7.1.3 IWDG時鐘基準(zhǔn)和超時的設(shè)置 216
7.2 系統(tǒng)窗口看門狗的原理和功能 216
7.2.1 WWDG的結(jié)構(gòu) 216
7.2.2 WWDG的工作原理 217
7.2.3 WWDG時鐘基準(zhǔn)和超時值的設(shè)置 217
7.2.4 WWDG中斷 218
7.3 獨立看門狗設(shè)計實例：實現(xiàn)與分析 218
7.3.1 生成工程框架 218
7.3.2 添加設(shè)計代碼 220
7.3.3 設(shè)計下載和分析 222
第8章 步進電機的驅(qū)動和控制 223
8.1 低功耗定時器的結(jié)構(gòu)及功能 223
8.1.1 LPTIM的結(jié)構(gòu) 223
8.1.2 LPTIM的功能 228
8.2 高級控制定時器的結(jié)構(gòu)及功能 229
8.2.1 TIM1的結(jié)構(gòu) 229
8.2.2 TIM1的功能 230
8.3 設(shè)計實例：步進電機的驅(qū)動和信號測量 265
8.3.1 步進電機的設(shè)計原理 265
8.3.2 步進電機的驅(qū)動電路 266
8.3.3 霍爾傳感器的測速原理 267
8.3.4 系統(tǒng)硬件連接 268
8.3.5 在STM32CubeMX中配置參數(shù) 268
8.3.6 在Keil ?Vision中添加設(shè)計代碼 271
8.3.7 設(shè)計處理和驗證 274
第9章 直流電機的驅(qū)動和控制 276
9.1 脈沖寬度調(diào)制的原理 276
9.2 直流風(fēng)扇的驅(qū)動原理 276
9.2.1 直流風(fēng)扇的規(guī)范和連線 276
9.2.2 PWM速度控制功能 277
9.2.3 脈沖傳感器（轉(zhuǎn)速輸出類型） 278
9.3 通用定時器的原理 278
9.3.1 TIM2/TIM3/TIM4的主要功能 279
9.3.2 TIM14的主要功能 280
9.3.3 TIM15的主要功能 281
9.3.4 TIM16/TIM17的主要功能 282
9.4 直流風(fēng)扇驅(qū)動和測速的設(shè)計與實現(xiàn) 283
9.4.1 系統(tǒng)設(shè)計策略 283
9.4.2 系統(tǒng)硬件連接 284
9.4.3 應(yīng)用程序的設(shè)計 285
9.4.4 設(shè)計處理和下載 291
第10章 紅外串口通信的設(shè)計和實現(xiàn) 292
10.1 低功耗通用異步收發(fā)器的原理 292
10.1.1 模塊結(jié)構(gòu) 292
10.1.2 接口信號 294
10.1.3 數(shù)據(jù)格式 294
10.1.4 FIFO模式 296
10.1.5 單線半雙工模式 296
10.1.6 多處理器通信 296
10.1.7 發(fā)送器原理 298
10.1.8 接收器原理 298
10.1.9 波特率發(fā)生器 299
10.1.10 喚醒和中斷事件 300
10.2 通用同步異步收發(fā)器的原理 301
10.2.1 主要功能 301
10.2.2 接收器過采樣技術(shù) 302
10.2.3 同步模式 303
10.2.4 ISO/IEC 7816模式 304
10.2.5 串行紅外通信 305
10.2.6 自動波特率檢測 306
10.2.7 接收器超時 306
10.2.8 喚醒和中斷事件 306
10.3 設(shè)計實例：基于LPUART和紅外接口的串行通信的實現(xiàn) 307
10.3.1 紅外串行通信設(shè)計思路 307
10.3.2 串口的通信參數(shù)配置規(guī)則 308
10.3.3 紅外發(fā)射電路和紅外接收電路的設(shè)計 309
10.3.4 紅1