王宜怀，苏州大学计算机科学与技术学院教授、博士生导师、网络工程系主任；苏州大学嵌入式系统与物联网研究所所长；苏州市政协常委；江苏省计算机学会嵌入式系统与物联网专业委员会主任、中国软件行业协会嵌入式系统分会理事。

前言

硬件资源及在线教学资源

二维码资源清单

项目1  初识嵌入式系统1

任务1.1  运行硬件系统1

1.1.1  实践体系简介1

1.1.2  编译、下载与运行第一个嵌入式程序4

任务1.2  熟悉嵌入式系统的定义、发展简史、分类及特点5

1.2.1  嵌入式系统的定义5

1.2.2  嵌入式系统的发展简史7

1.2.3  嵌入式系统的分类10

1.2.4  嵌入式系统的特点11

任务1.3  熟悉嵌入式系统的学习方法12

1.3.1  嵌入式系统的学习困惑12

1.3.2  嵌入式系统的知识体系16

1.3.3  基础阶段的学习建议17

任务1.4  掌握以MCU为核心的嵌入式系统组成19

1.4.1  MCU简介19

1.4.2  以MCU为核心的嵌入式测控产品的基本组成20

【拓展任务】22 

项目2  闪灯的设计与实现23

任务2.1  STM32L431硬件最小系统设计23

2.1.1  STM32系列MCU简介23

2.1.2  ARM Cortex-M4微处理器简介24

2.1.3  STM32L431存储映像、引脚功能与硬件最小系统设计27

任务2.2  由MCU构建通用嵌入式计算机34

2.2.1  嵌入式终端开发方式存在的问题与解决办法34

2.2.2  提出GEC概念的时机、GEC定义与特点35

2.2.3  由STM32L431构成的GEC37

任务2.3  GPIO底层驱动构件文件的使用41

2.3.1  GPIO的通用知识41

2.3.2  STM32L431的GPIO底层驱动构件文件及使用方法43

任务2.4  嵌入式构件化设计及闪灯的实现48

2.4.1  小灯硬件构件的设计及使用方法48

2.4.2  嵌入式软件最小系统49

2.4.3  闪灯的应用层程序设计及效果测试51

【拓展任务】54

项目3  利用UART实现上位机和下位机的通信55

任务3.1  熟知UART的通用知识55

3.1.1  串行通信的基本概念55

3.1.2  TTL-USB串口58

3.1.3  串行通信编程模型59

任务3.2  熟知中断的通用知识60

3.2.1  中断的基本概念60

3.2.2  中断的基本过程65

3.2.3  ARM Cortex-M4的非内核模块中断编程结构66

任务3.3  UART底层驱动构件的使用67

3.3.1  STM32L431的UART模块67

3.3.2  UART底层驱动构件文件的组成及使用方法68

任务3.4  PC与MCU的串口通信与调试71

3.4.1  UART通信的应用层程序设计71

3.4.2  使用printf函数输出数据74

【拓展任务】75

项目4  利用定时中断实现频闪灯和电子时钟76

任务4.1  利用Timer中断实现频闪灯和电子时钟76

4.1.1  Timer基本定时底层驱动构件文件的组成及使用方法77

4.1.2  利用Timer中断实现频闪灯和电子时钟的应用层程序设计79

任务4.2  利用内核定时器中断实现频闪灯和电子时钟83

4.2.1  SysTick定时器底层驱动构件文件组成及使用方法83

4.2.2  利用SysTick中断实现频闪灯和电子时钟的应用层程序设计84

【拓展任务】86

项目5  利用PWM实现小灯亮度控制87

任务5.1  熟知PWM的通用知识87

5.1.1  PWM的基本概念与技术指标87

5.1.2  PWM的应用场合90

任务5.2  Timer_PWM底层驱动构件的使用91

5.2.1  STM32L431的PWM引脚91

5.2.2  PWM底层驱动构件头文件及使用方法92

任务5.3  PWM应用层程序设计与测试93

5.3.1  PWM应用层程序设计93

5.3.2  PWM应用层程序测试95

【拓展任务】95

项目6  利用输入捕捉测量脉冲信号的周期和脉宽96

任务6.1  熟知输出比较和输入捕捉的通用知识96

6.1.1  输出比较的基本含义、原理和应用场合96

6.1.2  输入捕捉的基本含义、原理和应用场合96

任务6.2  输出比较和输入捕捉底层驱动构件的使用97

6.2.1  STM32L431的输出比较和输入捕捉引脚97

6.2.2  输出比较底层驱动构件头文件及使用方法98

6.2.3  输入捕捉底层驱动构件头文件及使用方法100

任务6.3  输出比较和输入捕捉功能的应用层程序设计与测试102

6.3.1  输出比较和输入捕捉应用层程序设计102

6.3.2  输出比较和输入捕捉应用层程序

测试105

【拓展任务】105

项目7  利用ADC设计简易数字电压表106

任务7.1  熟知ADC的通用知识106

7.1.1  模拟量、数字量及模/数转换器的基本含义106

7.1.2  与A/D转换编程相关的技术指标107

任务7.2  ADC底层驱动构件的使用111

7.2.1  STM32L431芯片的ADC引脚111

7.2.2  ADC底层驱动构件头文件及使用方法112

任务7.3  简易数字电压表的设计114

7.3.1  简易数字电压表的硬件电路组成和工作原理114

7.3.2  ADC应用层程序设计与测试115

【拓展任务】118

 项目8  SPI串行通信的实现119

任务8.1  熟知SPI的通用知识119

8.1.1  SPI的基本概念119

8.1.2  SPI的数据传输原理和时序120

任务8.2  SPI底层驱动构件的使用122

8.2.1  STM32L431的SPI引脚122

8.2.2  SPI底层驱动构件头文件及使用方法123

任务8.3  SPI串行通信的应用层程序设计与测试126

8.3.1  SPI串行通信的应用层程序设计126

8.3.2  SPI串行通信的应用层程序测试128

【拓展任务】129

项目9  I2C串行通信的实现130

任务9.1  熟知I2C的通用知识130

9.1.1  I2C总线的历史概况与特点130

9.1.2  I2C总线硬件相关术语与典型硬件电路131

9.1.3  I2C总线数据通信协议132

任务9.2  I2C底层驱动构件的使用136

9.2.1  STM32L431的I2C引脚136

9.2.2  I2C底层驱动构件头文件及使用方法137

任务9.3  I2C串行通信的应用层程序设计与测试140

9.3.1  I2C串行通信的应用层程序设计140

9.3.2  I2C串行通信的应用层程序测试143

【拓展任务】144

项目10  利用TSC实现触摸感应功能145

任务10.1  熟知触摸感应控制器TSC的通用知识145

10.1.1  触摸感应控制器TSC的基本原理145

10.1.2  有关技术问题进一步说明146

任务10.2  TSC底层驱动构件的使用147

10.2.1  STM32L431的TSC框图和TSC引脚147

10.2.2  TSC底层驱动构件头文件及使用方法148

任务10.3  TSC实现触摸感应功能的应用层程序设计与测试150

10.3.1  TSC实现触摸感应功能的应用层程序设计150

10.3.2  TSC实现触摸感应功能的应用层程序测试154

【拓展任务】154

参考文献  168