嵌入式系统原理与实践 ARM Cortex-M4 Kinetis微控制器2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第1章 概述1

1.1嵌入式系统定义、由来及特点1

1.1.1嵌入式系统的定义1

1.1.2嵌入式系统的由来及其与微控制器的关系2

1.1.3嵌入式系统的特点3

1.2嵌入式系统的知识体系、学习误区及学习建议4

1.2.1嵌入式系统的知识体系4

1.2.2嵌入式系统的学习误区5

1.2.3基础阶段的学习建议7

1.2.4嵌入式系统开发所遇到的若干问题8

1.3嵌入式硬件构件的基本思想与应用方法9

1.4基于硬件构件的嵌入式系统硬件电路设计9

1.4.1设计时需要考虑的基本问题9

1.4.2硬件构件化电路原理图绘制的简明规则11

1.4.3实验PCB板设计的简明规则13

1.5基于硬件构件的嵌入式底层软件构件的编程方法16

1.5.1嵌入式硬件构件和软件构件的层次模型16

1.5.2底层构件的实现方法与编程思想17

1.5.3硬件构件及底层软件构件的重用与移植方法18

1.6嵌入式系统的常用术语19

1.6.1与硬件相关的术语19

1.6.2与通信相关的术语21

1.6.3与功能模块及软件相关的术语21

1.7本章小结22

习题23

第2章Kinetis微控制器概述与K60硬件最小系统24

2.1学习一个新MCU芯片的基本要素24

2.2 ARM背景知识简介25

2.2.1 ARM简介25

2.2.2 Cortex-M4处理器特性简介28

2.3 Kinetis系列微控制器概述及型号标识29

2.3.1 Kinetis系列微控制器概述29

2.3.2 Kinetis系列微控制器型号标识31

2.4 K60系列微控制器的存储器映像与编程结构31

2.4.1 K60系列MCU性能概述与内部结构简图31

2.4.2 K60系列存储器映像33

2.5 K60的引脚功能与硬件最小系统34

2.5.1 K60的引脚功能35

2.5.2 K60的硬件最小系统原理图37

2.5.3 Kinetis写入器与K60核心板39

2.5.4硬件最小系统测试方法40

2.6 ARM Cortex-M4的寄存器及指令简介41

2.6.1 ARM Cortex-M4的寄存器简介41

2.6.2 ARM Cortex-M4的指令系统简介43

2.7本章小结44

习题44

第3章 第一个样例程序及工程组织45

3.1 GPIO模块的驱动构件设计45

3.1.1 GPIO的基础知识45

3.1.2 GPIO模块概要与编程要点46

3.1.3 GPIO驱动构件设计48

3.2 CodeWarrior开发环境简介54

3.3嵌入式设计编码基本规范55

3.3.1硬件驱动构件文件56

3.3.2数据类型56

3.3.3函数57

3.3.4源码文件夹结构58

3.4第一个C语言工程：控制小灯闪烁59

3.4.1 Light构件设计59

3.4.2 Light构件测试工程主程序62

3.4.3在CW环境下导入样例工程63

3.5理解第一个C工程63

3.5.1 CW开发环境下工程文件组织框架64

3.5.2文件说明65

3.5.3芯片上电启动执行过程72

3.6在CW环境下创建一个新的工程72

3.7本章小结73

习题74

第4章 异步串行通信75

4.1异步串行通信的基础知识75

4.1.1基本概念75

4.1.2 RS-232C总线标准77

4.1.3电平转换电路原理78

4.2 UART模块功能概述79

4.3 UART模块的编程结构80

4.4 UART模块的底层驱动构件设计85

4.4.1 UART构件的函数原型设计85

4.4.2 UART构件的头文件（hw_uart.h）85

4.4.3 UART构件的源程序文件（hw_uart.c）88

4.5以查询方式接收的UART模块测试实例92

4.6以中断方式接收的UART模块测试实例94

4.7本章小结96

习题97

第5.章GPIO的应用实例：键盘、LED与LCD98

5.1键盘模块的驱动构件设计98

5.1.1键盘模型及接口98

5.1.2键盘驱动构件设计100

5.1.3键盘驱动构件测试实例107

5.2 LED模块的驱动构件设计109

5.2.1 LED的基础知识109

5.2.2 LED驱动构件设计110

5.2.3 LED驱动构件测试实例113

5.3 LCD模块的驱动构件设计115

5.3.1 LCD的基础知识115

5.3.2 LCD驱动构件设计120

5.3.3 LCD驱动构件测试实例125

5.4本章小结126

习题127

第6章 定时器相关模块128

6.1计数器/定时器的基本工作原理128

6.2可编程延迟模块PDB129

6.2.1 PDB的基础知识129

6.2.2 PDB模块概要与编程要点129

6.2.3 PDB构件设计及测试实例130

6.3 Flex定时器FTM135

6.3.1 FTM的基础知识135

6.3.2 FTM模块概要与编程要点135

6.3.3 FTM构件设计及测试实例138

6.4周期中断定时器PIT142

6.4.1 PIT的基础知识142

6.4.2 PIT模块概要与编程要点143

6.4.3 PIT构件设计及测试实例144

6.5低功耗定时器LPTMR148

6.5.1 LPTMR的基础知识148

6.5.2 LPTMR模块概要与编程要点148

6.5.3 LPTMR构件设计及测试实例148

6.6载波调制发射器（CMT）155

6.6.1 CMT的基础知识155

6.6.2 CMT模块概要与编程要点156

6.6.3 CMT构件设计及测试实例157

6.7实时时钟160

6.7.1 RTC基础知识160

6.7.2 RTC模块概要与编程要点161

6.7.3 RTC构件设计及测试实例162

6.8本章小结166

习题167

第7章A/D、D/A、CMP和TSI模块168

7.1 16位A/D转换模块的驱动构件设计168

7.1.1 A/D转换的基础知识168

7.1.2 A/D转换常用传感器简介169

7.1.3 A/D转换模块概要与编程要点170

7.1.4 A/D转换驱动构件设计171

7.1.5 A/D转换驱动构件测试实例175

7.2 12位D/A转换模块的驱动构件设计177

7.2.1 D/A转换的基础知识177

7.2.2 D/A转换模块概要178

7.2.3 D/A转换驱动构件设计179

7.2.4 D/A转换驱动设计构件测试实例180

7.3 K60的比较器模块的驱动构件设计182

7.3.1 CMP基础知识182

7.3.2 CMP模块概要与编程要点182

7.3.3 CMP驱动构件设计184

7.3.4 CMP驱动构件测试实例187

7.4触摸感应接口189

7.4.1 TSI基础知识189

7.4.2 TSI模块概要与编程要点190

7.4.3 TSI驱动构件设计190

7.4.4 TSI驱动构件测试实例194

7.5本章小结196

习题197

第8章SPI、I2C与I2S198

8.1 SPI模块的驱动构件设计198

8.1.1 SPI基础知识198

8.1.2 K60的SPI模块概要与编程要点202

8.1.3 SPI驱动构件设计204

8.1.4 SPI驱动构件测试实例210

8.2 I2C模块的驱动构件设计211

8.2.1 I2C基础知识211

8.2.2 K60的I2C模块概要与编程要点215

8.2.3 I2C驱动构件设计217

8.2.4 I2C驱动构件测试实例224

8.3 I2S模块的驱动构件设计227

8.3.1 I2S基础知识227

8.3.2 K60的I2S模块概要与编程要点229

8.3.3 I2S驱动构件设计232

8.3.4 I2S驱动构件测试实例235

8.4本章小结236

习题237

第9章Flash在线编程238

9.1 Flash基础知识238

9.2 Flash模块概要与编程要点239

9.2.1 K60的Flash模块239

9.2.2 Flash存储器主要寄存器说明241

9.2.3 Flash存储器编程要素243

9.3 Flash在线编程驱动构件设计247

9.3.1 Flash在线编程驱动构件头文件247

9.3.2 Flash模块驱动构件源文件248

9.4 Flash在线编程驱动构件测试实例251

9.5 Flash模块保护与加密功能255

9.5.1 Flash模块的保护功能255

9.5.2 Flash模块的加密功能255

9.6本章小结257

习题257

第10章K60的CAN总线开发方法258

10.1 CAN总线基础知识258

10.1.1 CAN总线协议的历史概况258

10.1.2 CAN硬件系统的典型电路258

10.1.3 CAN总线的有关基本概念260

10.1.4帧结构263

10.1.5位时间266

10.2 FlexCAN模块概述与编程要点267

10.2.1 FlexCAN模块特征267

10.2.2操作模式268

10.2.3内存映射/寄存器简介269

10.2.4报文缓冲区结构270

10.2.5仲裁处理、匹配处理及报文缓冲区管理273

10.2.6 F1exCAN驱动构件设计274

10.3 CAN驱动构件测试实例283

10.3.1回环测试283

10.3.2非回环测试286

10.4本章小结287

习题288

第11章 高容量SD存储卡SDHC289

11.1 SDHC基本概念及硬件特性289

11.1.1 SD概述289

11.1.2 SD历史与发展289

11.1.3 SD的物理特性290

11.2 SD存储卡系统概念292

11.2.1 SD总线拓扑结构292

11.2.2总线协议293

11.3 SDHC模块基本编程方法296

11.3.1 SDHC模块功能简介296

11.3.2 SD模块编程概要298

11.4 SD读写驱动构件设计298

11.4.1 SDHC构件驱动设计299

11.4.2 Disk1O驱动构件设计304

11.4.3 SD卡读写测试主程序313

11.5本章小结315

习题316

第12章USB 2.0编程317

12.1 USB基本概念及硬件特性317

12.1.1 USB概述317

12.1.2 USB相关基本概念319

12.1.3 USB的物理特性323

12.2 USB的通信协议325

12.2.1 USB基本通信单元：包325

12.2.2 USB通信中的事务处理327

12.2.3从设备的枚举看USB数据传输328

12.3 USB模块功能简介332

12.3.1 K60的USB模块功能简介332

12.3.2 K60的USB模块主要寄存器介绍333

12.4 K60作为USB从机的开发方法337

12.4.1 PC方USB设备驱动程序的选择及基本原理337

12.4.2 PC作为USB主机的程序设计340

12.4.3 K60作为USB从机的构件化设计341

12.4.4 K60的USB模块测试实例348

12.5本章小结350

习题350

第13章 基于K60的嵌入式以太网351

13.1嵌入式以太网相关基础知识351

13.1.1以太网的由来与协议模型351

13.1.2以太网中主要物理设备353

13.1.3相关名词解释355

13.2 K60以太网模块概要与编程要点358

13.2.1以太网模块引脚及硬件连接358

13.2.2以太网物理层收发器EPHY的编程基础359

13.3以太网驱动构件设计360

13.3.1物理层构件360

13.3.2链路层构件363

13.4以太网测试实例373

13.4.1第一个构件实例：网络连接373

13.4.2第二个测试实例：以太帧的发送和接收375

13.4.3第三个测试实例：链路层ARP协议编程378

13.4.4第四个测试实例：使用ICMP协议响应Ping请求380

13.4.5第五个测试实例：UDP报文的发送和接收383

13.4.6第六个测试实例：TCP报文的发送和接收384

13.4.7第七个测试实例：HTTP协议静态页面的实现388

13.5本章小结390

习题391

第14章 系统时钟与其他功能模块392

14.1时钟系统392

14.1.1时钟系统概述392

14.1.2时钟设置方法及实例代码分析395

14.2芯片配置模块397

14.3电源管理模块398

14.3.1电源模式399

14.3.2低功耗唤醒单元400

14.4端口控制与中断模块401

14.4.1端口控制与中断模块简介401

14.4.2功能说明402

14.5复位与启动模块403

14.5.1复位403

14.5.2启动模块404

14.6杂项控制模块与交叉开关404

14.6.1杂项控制模块404

14.6.2交叉开关404

14.7看门狗405

14.7.1看门狗定时器405

14.7.2外部看门狗411

14.8本章小结411

习题412

第15章 进一步学习指导413

15.1关于更为详细的技术资料413

15.2关于实时操作系统RTOS413

15.3关于嵌入式系统稳定性问题414

参考文献416