跟工程師學(xué)嵌入式開發(fā)：基于STM32和μC/OS-III

第1章 開發(fā)利器：STM32庫和MDK Keil\t1
1．1 學(xué)習(xí)啟航：閃爍的跑馬燈\t1
1．1．1 實驗結(jié)果呈現(xiàn)\t1
1．1．2 實驗分析\t2
1．1．3 配置GPIO引腳\t5
1．1．4 實驗控制邏輯\t6
1．2 STM32庫結(jié)構(gòu)和CMSIS標(biāo)準\t8
1．2．1 STM32庫層次結(jié)構(gòu)\t9
1．2．2 CMSIS層次結(jié)構(gòu)\t9
1．2．3 STM32庫結(jié)構(gòu)中的文件關(guān)系\t10
1．2．4 STM32庫函數(shù)命名規(guī)則\t13
1．2．5 STM32庫常見的幾個狀態(tài)類型\t13
1．3 工程開發(fā)環(huán)境設(shè)置\t14
1．3．1 有關(guān)MDK\t14
1．3．2 使用MDK建立工程的步驟\t15
第2章 STM32體系結(jié)構(gòu)\t25
2．1 總線與通信接口\t25
2．1．1 總線組成\t25
2．1．2 重要的總線術(shù)語\t26
2．2 STM32功能框架\t27
2．2．1 系統(tǒng)組成\t27
2．2．2 總線單元及掛接設(shè)備\t28
2．3 STM32存儲器映射\t29
2．3．1 獨立編址\t30
2．3．2 統(tǒng)一編址（存儲器映像編址）\t31
2．3．3 CM3外設(shè)地址空間映射\t32
2．3．4 地址空間映射詳解\t34
2．4 STM32時鐘結(jié)構(gòu)\t39
2．4．1 STM32F103ZET6的時鐘樹\t39
2．4．2 時鐘樹二級框架\t40
2．4．3 時鐘啟用過程\t41
2．5 系統(tǒng)時鐘樹與地址空間映射的關(guān)系\t43
第3章 STM32系統(tǒng)啟動過程分析\t44
3．1 CM3的復(fù)位序列\(zhòng)t44
3．1．1 堆棧\t45
3．1．2 向量表\t47
3．2 STM32啟動代碼分析\t49
3．3 STM32系統(tǒng)時鐘初始化\t52
3．3．1 時鐘源的選擇\t52
3．3．2 系統(tǒng)時鐘設(shè)置\t56
3．4 程序運行環(huán)境初始化函數(shù)__main()\t60
3．4．1 回顧編譯和鏈接過程\t60
3．4．2 映像文件的組成\t61
3．4．3 映像的加載過程\t63
3．4．4 由MDK集成環(huán)境自動生成的分散加載文件\t65
3．4．5 _main()函數(shù)的作用\t66
第4章 通用GPIO操作\t68
4．1 實驗結(jié)果預(yù)覽：LED跑馬燈\t68
4．2 GPIO基本知識\t68
4．2．1 GPIO分組管理及其引腳\t69
4．2．2 GPIO工作模式及其配置\t69
4．2．3 GPIO引腳的寫入和讀出\t71
4．3 實驗代碼解析\t74
4．3．1 實驗現(xiàn)象原理分析\t74
4．3．2 源代碼分析\t78
4．4 創(chuàng)建工程\t81
4．4．1 建立工程目錄結(jié)構(gòu)\t81
4．4．2 導(dǎo)入源代碼文件\t81
4．4．3 編譯執(zhí)行\(zhòng)t82
4．5 編譯調(diào)試\t82
4．5．1 調(diào)試方法\t82
4．5．2 棧和變量觀察窗口\t83
4．5．3 運行程序并調(diào)試：一個函數(shù)一個斷點\t84
4．5．4 運行程序并調(diào)試：多個函數(shù)多個斷點\t86
第5章 外部中斷EXTI操作\t90
5．1 實驗結(jié)果預(yù)覽：LED跑馬燈_中斷控制\t90
5．2 異常與中斷\t91
5．2．1 Cortex-M3的異常向量\t91
5．2．2 異常向量表\t92
5．3 NVIC與中斷控制\t93
5．3．1 NVIC簡述\t93
5．3．2 NVIC與外部中斷\t93
5．3．3 NVIC中斷的優(yōu)先級\t94
5．3．4 NVIC初始化\t95
5．4 EXTI基本知識\t97
5．4．1 EXTI簡介\t97
5．4．2 EXTI控制器組成結(jié)構(gòu)\t97
5．4．3 GPIO引腳到EXTI_Line的映射\t100
5．4．4 EXTI_Line到NVIC的映射\t102
5．5 實驗代碼解析\t103
5．5．1 工程源碼的邏輯結(jié)構(gòu)\t103
5．5．2 實驗代碼軟硬件原理\t104
5．5．3 實驗代碼分析\t107
5．6 創(chuàng)建工程\t109
5．6．1 建立工程目錄結(jié)構(gòu)\t109
5．6．2 導(dǎo)入源代碼文件\t109
5．6．3 編譯執(zhí)行\(zhòng)t110
5．7 編譯調(diào)試\t111
5．7．1 打開內(nèi)存窗口\t111
5．7．2 設(shè)置斷點\t111
5．7．3 運行程序并調(diào)試\t112
第6章 USART接口\t115
6．1 實驗結(jié)果預(yù)覽\t115
6．1．1 實驗準備工作\t115
6．1．2 實驗現(xiàn)象描述\t116
6．2 USART基本知識\t117
6．2．1 串行異步通信協(xié)議\t117
6．2．2 USART與接口標(biāo)準RS-232\t118
6．3 STM32 USART結(jié)構(gòu)\t119
6．3．1 USART工作模式\t119
6．3．2 精簡的USART結(jié)構(gòu)\t119
6．3．3 USART單字節(jié)收發(fā)過程\t120
6．4 USART寄存器位功能定義\t121
6．4．1 狀態(tài)寄存器（USART_SR）\t121
6．4．2 數(shù)據(jù)寄存器（USART_DR）\t122
6．4．3 控制寄存器1（USART_CR1）\t122
6．4．4 控制寄存器2（USART_CR2）\t123
6．4．5 控制寄存器3（USART_CR3）\t123
6．4．6 分數(shù)波特率寄存器USART_BRR\t124
6．4．7 USART模塊寄存器組\t125
6．4．8 USART模塊初始化函數(shù)\t126
6．4．9 USART常用函數(shù)功能說明\t127
6．5 USART實驗代碼分析\t128
6．5．1 實驗電路（硬件連接關(guān)系）\t128
6．5．2 工程源代碼文件層次結(jié)構(gòu)\t130
6．5．3 應(yīng)用層（主程序控制邏輯）\t131
6．5．4 用戶驅(qū)動層\t133
6．5．5 函數(shù)printf()重定向\t135
6．6 創(chuàng)建工程\t135
6．6．1 建立工程目錄結(jié)構(gòu)\t135
6．6．2 創(chuàng)建文件組和導(dǎo)入源文件\t136
6．6．3 編譯執(zhí)行\(zhòng)t137
第7章 USART綜合應(yīng)用：命令行外殼程序Shell\t138
7．1 實驗結(jié)果預(yù)覽\t138
7．2 基于USART的I/O函數(shù)\t139
7．2．1 字符及字符串獲取函數(shù)：xgetc()和xgets()\t139
7．2．2 字符及字符串打印函數(shù)：xputc()和xputs()\t141
7．3 可變參數(shù)輸出函數(shù)xprintf()\t142
7．3．1 可變參數(shù)\t142
7．3．2 可變參數(shù)宏的使用與作用\t143
7．3．3 用可變參數(shù)宏實現(xiàn)自己的格式化輸出函數(shù)xprintf()\t144
7．4 Shell外殼\t145
7．4．1 Shell命令管理結(jié)構(gòu)\t146
7．4．2 Shell命令解析過程\t147
7．4．3 命令函數(shù)之參數(shù)解析\t150
7．5 建立工程，編譯和運行\(zhòng)t151
7．5．1 創(chuàng)建和配置工程\t151
7．5．2 編譯執(zhí)行\(zhòng)t153
第8章 I2C接口\t154
8．1 實驗結(jié)果預(yù)覽：輪詢寫入/讀出EEPROM數(shù)據(jù)\t154
8．2 I2C總線協(xié)議\t155
8．2．1 總線特點\t155
8．2．2 I2C應(yīng)用結(jié)構(gòu)\t155
8．2．3 總線信號時序分析\t156
8．3 STM32 I2C模塊\t158
8．3．1 I2C組成框圖\t158
8．3．2 I2C主模式工作流程\t159
8．3．3 I2C中斷及DMA請求\t161
8．4 I2C EEPROM讀寫示例及分析\t162
8．4．1 示例電路連接\t162
8．4．2 app．c文件中的main()函數(shù)\t163
8．4．3 eeprom．h文件\t166
8．4．4 eeprom．c文件\t167
8．4．5 shell．c文件\t174
8．5 建立工程，編譯及運行\(zhòng)t175
8．5．1 創(chuàng)建和配置工程\t175
8．5．2 編譯執(zhí)行\(zhòng)t176
第9章 DMA接口\t177
9．1 實驗結(jié)果預(yù)覽\t177
9．2 通用DMA的作用及特征\t178
9．3 STM32 DMA基本知識\t178
9．3．1 DMA與系統(tǒng)其他模塊關(guān)系圖\t178
9．3．2 STM32 DMA組成\t179
9．4 實驗示例分析\t183
9．4．1 main．c文件中的main()函數(shù)\t184
9．4．2 USART1的初始化\t184
9．4．3 DMA通道中斷處理函數(shù)\t189
9．4．4 sysTick中斷處理函數(shù)\t190
9．4．5 DMA通道配置的其他寄存器\t191
9．4．6 DMA用戶測試命令及其執(zhí)行函數(shù)\t192
9．5 建立工程，編譯和執(zhí)行\(zhòng)t193
9．5．1 建立以下工程文件夾\t194
9．5．2 創(chuàng)建文件組和導(dǎo)入源文件\t194
9．5．3 編譯運行\(zhòng)t194
第10章 實時時鐘RTC\t195
10．1 實驗結(jié)果預(yù)覽\t195
10．2 STM32 RTC模塊\t196
10．2．1 STM32后備供電區(qū)域\t196
10．2．2 RTC組成\t199
10．3 RTC實驗設(shè)計與源碼分析\t204
10．3．1 硬件連接和GPIO資源\t204
10．3．2 實驗源代碼邏輯結(jié)構(gòu)\t204
10．3．3 源代碼分析\t205
10．4 建立工程，編譯和執(zhí)行\(zhòng)t212
10．4．1 建立以下工程文件夾\t212
10．4．2 創(chuàng)建文件組和導(dǎo)入源文件\t212
10．4．3 編譯執(zhí)行\(zhòng)t213
第11章 系統(tǒng)定時器SysTick\t214
11．1 SysTick簡述\t214
11．2 SysTick工作過程\t214
11．3 SysTick寄存器位功能定義\t215
11．3．1 控制和狀態(tài)寄存器：STK_CTRL\t215
11．3．2 重載寄存器：STK_LOAD\t216
11．3．3 當(dāng)前計數(shù)值寄存器：STK_VAL\t217
11．3．4 校正寄存器：STK_CALIB\t217
11．3．5 SysTick模塊寄存器組\t217
11．3．6 配置SysTick定時器\t218
11．4 基于SysTick的延時函數(shù)代碼分析\t220
11．4．1 實現(xiàn)原理\t220
11．4．2 實現(xiàn)代碼分析\t220
11．4．3 基于SysTick延時的LED閃爍命令\t223
11．5 建立工程，編譯和執(zhí)行\(zhòng)t224
11．5．1 建立以下工程文件夾\t224
11．5．2 創(chuàng)建文件組和導(dǎo)入源文件\t224
11．5．3 編譯運行\(zhòng)t226
第12章 SPI接口\t227
12．1 實驗現(xiàn)象預(yù)覽：輪詢寫入/讀出SPI Flash數(shù)據(jù)\t227
12．2 SPI總線協(xié)議\t228
12．2．1 總線信號及其應(yīng)用結(jié)構(gòu)\t228
12．2．2 SPI內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理\t229
12．3 STM32 SPI模塊\t231
12．3．1 SPI組成框圖\t231
12．3．2 STM32 SPI主模式數(shù)據(jù)收發(fā)過程\t232
12．3．3 SPI中斷及DMA請求\t234
12．4 W25Q128FV規(guī)格說明\t234
12．4．1 W25Q128FV狀態(tài)和控制管理\t235
12．4．2 W25Q128FV常用指令\t236
12．5 程序入口與SPI初始化代碼\t237
12．5．1 實驗硬件資源\t237
12．5．2 工程入口文件main．c\t238
12．5．3 spiflash．c文件中的spiFlash_Init()函數(shù)\t239
12．6 SPI Flash測試代碼分析\t243
12．6．1 spiflash．c文件中的SPI Flash測試函數(shù)spiTest()\t244
12．6．2 SPI Flash ID讀取函數(shù)sFLASH_readID()\t245
12．6．3 扇區(qū)擦除函數(shù)sFLASH_eraseSector()\t246
12．6．4 Flash頁寫函數(shù)sFLASH_writePage()\t246
12．6．5 Flash讀函數(shù)sFLASH_readBuffer()\t247
12．6．6 Flash字節(jié)發(fā)送函數(shù)sFLASH_SendByte()\t248
12．7 向Shell添加SPI測試指令spitest\t249
12．8 建立工程，編譯和執(zhí)行\(zhòng)t250
12．8．1 建立以下工程文件夾\t250
12．8．2 創(chuàng)建文件組和導(dǎo)入源文件\t250
12．8．3 編譯運行\(zhòng)t252
第13章 網(wǎng)絡(luò)接口：以太網(wǎng)\t253
13．1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介\t253
13．1．1 三種網(wǎng)絡(luò)模型\t253
13．1．2 以太網(wǎng)標(biāo)準（Ethernet）\t256
13．2 ENC28J60知識\t257
13．2．1 ENC28J60概述\t257
13．2．2 控制寄存器\t259
13．2．3 以太網(wǎng)緩沖器\t260
13．2．4 PHY寄存器\t261
13．2．5 ENC28J60 SPI指令集\t261
13．2．6 ENC28J60初始化\t263
13．2．7 使用ENC28J60收發(fā)數(shù)據(jù)\t268
13．2．8 ENC28J60驅(qū)動代碼總結(jié)\t272
13．3 uIP協(xié)議棧簡介\t274
13．3．1 uIP特性\t274
13．3．2 uIP應(yīng)用接口\t275
13．3．3 uIP的初始化及配置函數(shù)\t277
13．3．4 uIP的主程序循環(huán)\t277
13．4 uIP移植分析\t279
13．4．1 下載uIP1．0版源碼文件\t279
13．4．2 理解兩個中間層文件與應(yīng)用層和協(xié)議層之間的關(guān)系\t280
13．4．3 添加uIP協(xié)議棧后的工程文件組\t285
第14章 綜合示例：基于uIP的Telnet服務(wù)\t286
14．1 實驗現(xiàn)象預(yù)覽\t286
14．2 Telnet遠程登錄協(xié)議\t287
14．2．1 Telnet概述\t287
14．2．2 Telnet協(xié)議主要技術(shù)\t288
14．2．3 Telnet命令\t288
14．3 Telnetd服務(wù)框架及實現(xiàn)\t290
14．3．1 本實驗Telnetd服務(wù)框架\t290
14．3．2 Telnetd服務(wù)框架的實現(xiàn)\t291
14．4 上層應(yīng)用與uIP協(xié)議的接口：telnetd_appcall()\t304
14．5 建立工程，編譯和運行\(zhòng)t309
14．5．1 創(chuàng)建和配置工程\t309
14．5．2 編譯執(zhí)行\(zhòng)t311
第15章 SDIO總線協(xié)議與SD卡操作\t312
15．1 SD卡簡介\t312
15．1．1 SD卡家族\t312
15．1．2 SD卡引腳功能定義\t313
15．1．3 SD卡內(nèi)部組成\t314
15．1．4 SD卡容量規(guī)格\t315
15．1．5 SDIO接口規(guī)范和總線應(yīng)用拓撲\t315
15．2 SD協(xié)議\t316
15．2．1 工作模式與狀態(tài)\t316
15．2．2 命令和響應(yīng)格式\t316
15．2．3 卡識別模式\t317
15．2．4 數(shù)據(jù)傳輸模式\t320
15．3 STM32 SDIO控制器\t322
15．3．1 控制器總體結(jié)構(gòu)描述\t322
15．3．2 SDIO適配器模塊\t323
15．3．3 SDIO AHB接口\t325
15．4 工程入口及配置\t326
15．4．1 實驗硬件資源\t326
15．4．2 工程入口文件main．c\t327
15．5 SDIO初始化\t328
15．5．1 SD卡上電初始化函數(shù)SD_PowerON()\t330
15．5．2 SD卡規(guī)格信息獲取函數(shù)SD_InitializeCards()\t336
15．6 SDIO卡測試代碼分析\t339
15．6．1 塊擦除\t340
15．6．2 多塊寫\t342
15．6．3 多塊讀\t345
15．7 建立工程，編譯和運行\(zhòng)t348
15．7．1 建立以下工程文件夾\t348
15．7．2 創(chuàng)建文件組和導(dǎo)入源文件\t348
15．7．3 編譯執(zhí)行\(zhòng)t349
第16章 移植文件系統(tǒng)FatFs\t350
16．1 實驗現(xiàn)象預(yù)覽：基于Shell的文件系統(tǒng)命令\t350
16．2 FatFs文件系統(tǒng)\t351
16．2．1 FatFs特點\t351
16．2．2 FatFs在設(shè)備系統(tǒng)中的層次與接口\t351
16．3 移植FatFs文件系統(tǒng)\t352
16．3．1 FatFs源代碼結(jié)構(gòu)\t352
16．3．2 基于FatFs應(yīng)用的常用數(shù)據(jù)類型說明\t353
16．3．3 FatFs的移植\t355
16．4 FatFs文件系統(tǒng)應(yīng)用示例分析\t357
16．4．1 工程源代碼邏輯\t357
16．4．2 工程源代碼分析\t358
16．5 建立工程，編譯和運行\(zhòng)t363
16．5．1 創(chuàng)建和配置工程\t363
16．5．2 編譯執(zhí)行\(zhòng)t364
第17章 無線接入：Wi-Fi模塊ESP8266應(yīng)用\t365
17．1 無線技術(shù)標(biāo)準：IEEE 802．11\t365
17．1．1 IEEE 802．11簡介\t365
17．1．2 無線局域網(wǎng)的組網(wǎng)拓撲\t366
17．1．3 無線接入過程的三個階段\t367
17．2 ESP-WROOM-02模組\t368
17．2．1 ESP-WROOM-02性能參數(shù)\t368
17．2．2 ESP-WROOM-02與主機系統(tǒng)的電路連接\t369
17．3 ESP-WROOM-02指令集\t370
17．3．1 ESP8266 AT常用指令\t370
17．3．2 使用ESP-WROOM-02進行真實通信\t373
17．4 封裝ESP-WROOM-02的配置函數(shù)\t375
17．4．1 ESP-WROOM-02的初始化函數(shù)\t375
17．4．2 ESP-WROOM-02的配置函數(shù)\t377
17．4．3 優(yōu)化USART接收緩存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)\t379
17．4．4 ESP-WROOM-02的Shell操作命令\t381
17．5 建立工程，編譯和運行\(zhòng)t384
17．5．1 工程程序文件\t384
17．5．2 創(chuàng)建和配置工程\t384
17．5．3 編譯執(zhí)行\(zhòng)t385
第18章 移植?C/OS-III操作系統(tǒng)\t387
18．1 ?C/OS-III基礎(chǔ)\t387
18．1．1 ?C/OS-III簡介\t387
18．1．2 ?C/OS-III內(nèi)核組成架構(gòu)\t388
18．2 ?C/OS-III任務(wù)基礎(chǔ)\t390
18．2．1 任務(wù)狀態(tài)\t390
18．2．2 任務(wù)控制塊和就緒任務(wù)表\t391
18．2．3 創(chuàng)建任務(wù)\t391
18．2．4 任務(wù)同步與通信\t393
18．3 ?C/OS-III的信號量\t393
18．3．1 信號量分類及其應(yīng)用\t393
18．3．2 信號量工作方式\t394
18．3．3 信號量應(yīng)用操作步驟\t396
18．4 ?C/OS-III的消息隊列\(zhòng)t396
18．4．1 消息隊列工作模型\t397
18．4．2 消息隊列應(yīng)用操作步驟\t397
18．5 ?C/OS-III的事件標(biāo)志組\t398
18．5．1 事件標(biāo)志組工作模型\t398
18．5．2 事件標(biāo)志組應(yīng)用操作步驟\t399
18．6 信號量、消息隊列和事件標(biāo)志組綜合示例\t399
18．6．1 綜合示例任務(wù)關(guān)系圖\t400
18．6．2 任務(wù)代碼頭文件task．h\t400
18．6．3 任務(wù)代碼C文件task．c\t402
18．6．4 中斷異常處理文件stm32f10x_it．c\t409
18．7 ?C/OS-III移植\t410
18．7．1 ?C/OS-III源碼組織架構(gòu)\t410
18．7．2 簡化?C/OS-III源碼組織架構(gòu)\t411
18．7．3 建立基于?C/OS-III的工程\t412
18．7．4 ?C/OS-III綜合示例運行效果\t414
第19章 基于?C/OS-III的信息系統(tǒng)\t415
19．1 系統(tǒng)功能描述\t415
19．1．1 系統(tǒng)任務(wù)劃分\t415
19．1．2 系統(tǒng)實際運行效果\t415
19．2 系統(tǒng)任務(wù)設(shè)計分析\t417
19．2．1 Shell任務(wù)\t417
19．2．2 LED燈閃爍任務(wù)\t420
19．2．3 事件監(jiān)測任務(wù)\t420
19．2．4 系統(tǒng)統(tǒng)計任務(wù)\t422
19．2．5 無線通信處理任務(wù)\t425
19．3 工程源代碼（文件）整合\t428
19．3．1 主文件main．c\t428
19．3．2 任務(wù)頭文件task．h\t428
19．3．3 includes．h文件\t429
19．3．4 任務(wù)實現(xiàn)文件task．c\t430
19．4 建立工程，編譯和運行\(zhòng)t430
19．4．1 建立工程源代碼結(jié)構(gòu)\t430
19．4．2 建立文件組，導(dǎo)入源文件\t430
19．4．3 編譯執(zhí)行\(zhòng)t431
參考文獻\t432