嵌入式控制系統(tǒng)原理及設計

前言
第1章嵌入式控制系統(tǒng)基礎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6
1.1.4嵌入式系統(tǒng)的應用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13
本章小結(jié)13
思考題與習題14
第2章ARM微處理器基礎15
2.1微處理器的基礎知識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22
2.2.2嵌入式微處理器的分類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)類型30
2.4.2存儲器格式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
思考題與習題39
第3章編程基礎40
3.1匯編基礎40
3.1.1匯編語言:基本語法40
3.1.2匯編語言:后綴的使用41
3.1.3匯編語言:統(tǒng)一匯編語言41
3.1.4指令列表42
3.2指令描述47
3.2.1匯編語言:傳送數(shù)據(jù)47
3.2.2LDR和ADR偽指令49
3.2.3匯編語言:處理數(shù)據(jù)50
3.2.4匯編語言:調(diào)用和無條件跳轉(zhuǎn)53
3.2.5匯編語言:決斷和條件跳轉(zhuǎn)54
3.2.6匯編語言:組合比較和條件跳轉(zhuǎn)55
3.2.7匯編語言:使用IT指令的條件執(zhí)行55
3.2.8匯編語言:指令屏障和存儲器屏障指令56
3.2.9匯編語言:飽和運算56
3.3Cortex-M3支持的其他匯編語言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語言程序設計基礎60
3.5匯編語言與C語言的混合編程63
3.5.1簡介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
思考題與習題70
第4章嵌入式控制系統(tǒng)設計基礎71
4.1嵌入式控制系統(tǒng)的設計方法71
4.1.1嵌入式控制系統(tǒng)設計流程71
4.1.2軟硬件協(xié)同設計技術73
4.2嵌入式系統(tǒng)硬件設計75
4.2.1原理圖設計的基本原則75
4.2.2PCB圖設計的基本規(guī)則79
4.3嵌入式系統(tǒng)軟件設計82
4.3.1交叉開發(fā)環(huán)境82
4.3.2輪詢系統(tǒng)83
4.3.3前后臺系統(tǒng)84
4.3.4實時多任務系統(tǒng)86
本章小結(jié)88
思考題與習題88
第5章嵌入式系統(tǒng)接口技術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復位電路95
5.1.4JTAG調(diào)試接口電路96
5.1.5STM32啟動模式電路97
5.2GPIO端口98
5.2.1GPIO端口簡介98
5.2.2GPIO寄存器99
5.2.3GPIO庫函數(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108
5.3.2USART簡介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庫函數(shù)128
5.4.6中斷示例130
5.5通用定時器133
5.5.1STM32的通用定時器134
5.5.2通用定時器的寄存器136
嵌入式控制系統(tǒng)原理及設計
5.5.3通用定時器的庫函數(shù)137
5.5.4通用定時器的使用示例139
5.6模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)142
5.6.1ADC簡介142
5.6.2STM32的ADC概述143
5.6.3ADC的寄存器146
5.6.4ADC的庫函數(shù)146
5.6.5ADC示例150
5.7CAN總線153
5.7.1CAN簡介153
5.7.2CAN總線的幀結(jié)構(gòu)154
5.7.3STM32CAN總線156
5.7.4CAN的寄存器161
5.7.5CAN的庫函數(shù)162
5.7.6CAN接口電路及示例166
本章小結(jié)171
思考題與習題171
第6章嵌入式操作系統(tǒng)及應用173
6.1嵌入式實時操作系統(tǒng)概述173
6.1.1嵌入式實時操作系統(tǒng)的概念174
6.1.2應用程序在操作系統(tǒng)上的執(zhí)行過程176
6.1.3操作系統(tǒng)的分類177
6.1.4常見的嵌入式操作系統(tǒng)178
6.2?C/OS-II的內(nèi)核機制182
6.2.1?C/OS-II的內(nèi)核結(jié)構(gòu)182
6.2.2?C/OS-II的任務管理188
6.2.3?C/OS-II的時間管理190
6.2.4任務間的通信與同步191
6.3?C/OS-II的程序設計模式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測試移植代碼200
本章小結(jié)200
思考題與習題200
第7章嵌入式控制系統(tǒng)案例分析202
7.1設計背景202
7.2雙軸伺服轉(zhuǎn)臺的需求分析203
7.3系統(tǒng)總體設計204
目錄
7.3.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)204
7.3.2控制策略設計209
7.4系統(tǒng)研發(fā)218
7.4.1硬件概要設計218
7.4.2軟件概要設計219
7.4.3控制算法設計221
7.5系統(tǒng)測試222
7.5.1測試設備222
7.5.2測試方法223
本章小結(jié)226
思考題與習題226
附錄227
參考文獻229