嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)踐：基于Cortex- M3（STM32 下冊(cè)）

采用ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）的微處理器,即我們通常所說(shuō)的ARM微處理器,已遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無(wú)線系統(tǒng)等各類市場(chǎng),基于ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用占據(jù)了32位RISC微處理器90％以上的市場(chǎng)份額,ARM技術(shù)正在逐步滲入我們生活的各個(gè)方面。 ARM已成為嵌入式的代名詞，學(xué)習(xí)嵌入式就是學(xué)習(xí)ARM。
ARM Cortex系列提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)來(lái)滿足不同的性能要求，其處理器基于ARMv7架構(gòu)的三個(gè)分工明確的部分。A部分面向復(fù)雜的尖端應(yīng)用程序，用于運(yùn)行開放式的復(fù)雜操作系統(tǒng)；R部分針對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)；M部分為成本控制和微控制器應(yīng)用提供優(yōu)化。
面對(duì)豐富多彩的嵌入式世界，我們?cè)撊绾芜x擇學(xué)習(xí)的內(nèi)容與形式呢？
ARM公司1985年開發(fā)出全球第一款商業(yè) RISC 處理器，ARM7于1993年推出，之后還有ARM9、ARM11，都得到廣泛使用。2004年開始推出更新的ARM CortexM3、A8、A9、A15，取代ARM7、ARM9、ARM11，廣泛運(yùn)用在嵌入式領(lǐng)域中。
CortexM3是首款基于ARMv7M架構(gòu)的處理器，是行業(yè)領(lǐng)先的 32 位處理器，適用于具有高確定性的實(shí)時(shí)應(yīng)用，是專門為了在微控制器、汽車車身系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等對(duì)功耗和成本敏感的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高系統(tǒng)性能而設(shè)計(jì)的，它大大簡(jiǎn)化了編程的復(fù)雜性，使ARM架構(gòu)成為各種應(yīng)用方案（即使是簡(jiǎn)單的方案）的上佳選擇。
基于CortexM3的STM32系列控制器已經(jīng)是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的主流微控制器，也是在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中采用的主流微控制器，高校教學(xué)必須跟上技術(shù)市場(chǎng)的發(fā)展。我們已經(jīng)成功進(jìn)行9個(gè)學(xué)年基于CortexM3的STM32教學(xué)，并且創(chuàng)造性地使用Proteus仿真主流微控制器STM32進(jìn)行了3個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外高校Proteus軟件仿真STM32實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的空白。硬件實(shí)驗(yàn)+軟件仿真，二者結(jié)合，很好地完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，極大地提高了教學(xué)效果。
為了更好地進(jìn)行嵌入式教學(xué)，我們應(yīng)該積極動(dòng)手實(shí)踐。筆者于2010年3月設(shè)計(jì)了基于STM32F103VBT6的AS05型“STM32SS實(shí)驗(yàn)板”，2013年9月又設(shè)計(jì)了基于STM32F103VET6的AS07型“STM32+ARDUINO實(shí)驗(yàn)板”，用于自己的學(xué)習(xí)與教學(xué)中。如果讀者需要本教材中的實(shí)驗(yàn)板/開發(fā)板和程序（下冊(cè)第5、6章提供了49個(gè)實(shí)驗(yàn),其中包括15個(gè)Proteus仿真實(shí)驗(yàn)。另外還有常見擴(kuò)展模塊實(shí)驗(yàn)，GCC實(shí)驗(yàn)，項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)等）,課件和課堂練習(xí),可聯(lián)系hustp_jixie@163.com。
下冊(cè)教材中包括：STM32CubeMX和HAL庫(kù)，MDK5，Proteus，機(jī)智云，樂(lè)為物聯(lián)，產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目等。特別是Proteus仿真STM32和LCD，都是首次應(yīng)用，應(yīng)注意實(shí)際硬件與仿真的區(qū)別。為了配合后續(xù)實(shí)訓(xùn)課程，在第10章編寫了教育部2018年第二批產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用”的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目四軸飛行器，此為與廣州粵嵌通信科技股份有限公司合作的教學(xué)內(nèi)容。
第7章和第10章的Zigbee模塊和資料由“隔壁科技”提供；第9章的MP3播放器是網(wǎng)友“柯南大俠”的開源作品，電參數(shù)模塊和資料是艾銳達(dá)和立天迅捷提供的，“樂(lè)為物聯(lián)”提供了畢業(yè)設(shè)計(jì)咨詢，智能家居使用了“機(jī)智云”的平臺(tái)和資料；第10章的兩輪平衡車是由秋陽(yáng)電子設(shè)計(jì)制作的，四軸飛行器的資料是匿名科創(chuàng)開源提供的，參考并摘錄了一些網(wǎng)友的博客文章（文中已分別注明）。廣州風(fēng)標(biāo)提供了Proteus仿真軟件的試用和指導(dǎo)以及PlayKit開發(fā)套件。特此鳴謝！
2011年9月編寫了初始講義，經(jīng)過(guò)8年的教學(xué)使用，逐步修改完善并于2019年正式出版。本書有兩大特色：首次詳細(xì)介紹了Proteus仿真STM32的方法；比較全面地?cái)⑹隽嘶赟TM32的四軸飛行器以及新的光流、UWB、視覺(jué)等模塊的應(yīng)用。
這里還要感謝華中科技大學(xué)出版社的編輯和使用上冊(cè)教材的老師，是你們鼓勵(lì)我完成了下冊(cè)教材的編寫，也特別感謝我的妻子和兒女，讓我有時(shí)間完成這項(xiàng)工作。