跟工程师学嵌入式开发：基于STM32和μC/OS-III

第1章 开发利器：STM32库和MDK Keil\t1

1．1 学习启航：闪烁的跑马灯\t1

1．1．1 实验结果呈现\t1

1．1．2 实验分析\t2

1．1．3 配置GPIO引脚\t5

1．1．4 实验控制逻辑\t6

1．2 STM32库结构和CMSIS标准\t8

1．2．1 STM32库层次结构\t9

1．2．2 CMSIS层次结构\t9

1．2．3 STM32库结构中的文件关系\t10

1．2．4 STM32库函数命名规则\t13

1．2．5 STM32库常见的几个状态类型\t13

1．3 工程开发环境设置\t14

1．3．1 有关MDK\t14

1．3．2 使用MDK建立工程的步骤\t15

第2章 STM32体系结构\t25

2．1 总线与通信接口\t25

2．1．1 总线组成\t25

2．1．2 重要的总线术语\t26

2．2 STM32功能框架\t27

2．2．1 系统组成\t27

2．2．2 总线单元及挂接设备\t28

2．3 STM32存储器映射\t29

2．3．1 独立编址\t30

2．3．2 统一编址（存储器映像编址）\t31

2．3．3 CM3外设地址空间映射\t32

2．3．4 地址空间映射详解\t34

2．4 STM32时钟结构\t39

2．4．1 STM32F103ZET6的时钟树\t39

2．4．2 时钟树二级框架\t40

2．4．3 时钟启用过程\t41

2．5 系统时钟树与地址空间映射的关系\t43

第3章 STM32系统启动过程分析\t44

3．1 CM3的复位序列\t44

3．1．1 堆栈\t45

3．1．2 向量表\t47

3．2 STM32启动代码分析\t49

3．3 STM32系统时钟初始化\t52

3．3．1 时钟源的选择\t52

3．3．2 系统时钟设置\t56

3．4 程序运行环境初始化函数__main()\t60

3．4．1 回顾编译和链接过程\t60

3．4．2 映像文件的组成\t61

3．4．3 映像的加载过程\t63

3．4．4 由MDK集成环境自动生成的分散加载文件\t65

3．4．5 _main()函数的作用\t66

第4章 通用GPIO操作\t68

4．1 实验结果预览：LED跑马灯\t68

4．2 GPIO基本知识\t68

4．2．1 GPIO分组管理及其引脚\t69

4．2．2 GPIO工作模式及其配置\t69

4．2．3 GPIO引脚的写入和读出\t71

4．3 实验代码解析\t74

4．3．1 实验现象原理分析\t74

4．3．2 源代码分析\t78

4．4 创建工程\t81

4．4．1 建立工程目录结构\t81

4．4．2 导入源代码文件\t81

4．4．3 编译执行\t82

4．5 编译调试\t82

4．5．1 调试方法\t82

4．5．2 栈和变量观察窗口\t83

4．5．3 运行程序并调试：一个函数一个断点\t84

4．5．4 运行程序并调试：多个函数多个断点\t86

第5章 外部中断EXTI操作\t90

5．1 实验结果预览：LED跑马灯_中断控制\t90

5．2 异常与中断\t91

5．2．1 Cortex-M3的异常向量\t91

5．2．2 异常向量表\t92

5．3 NVIC与中断控制\t93

5．3．1 NVIC简述\t93

5．3．2 NVIC与外部中断\t93

5．3．3 NVIC中断的优先级\t94

5．3．4 NVIC初始化\t95

5．4 EXTI基本知识\t97

5．4．1 EXTI简介\t97

5．4．2 EXTI控制器组成结构\t97

5．4．3 GPIO引脚到EXTI_Line的映射\t100

5．4．4 EXTI_Line到NVIC的映射\t102

5．5 实验代码解析\t103

5．5．1 工程源码的逻辑结构\t103

5．5．2 实验代码软硬件原理\t104

5．5．3 实验代码分析\t107

5．6 创建工程\t109

5．6．1 建立工程目录结构\t109

5．6．2 导入源代码文件\t109

5．6．3 编译执行\t110

5．7 编译调试\t111

5．7．1 打开内存窗口\t111

5．7．2 设置断点\t111

5．7．3 运行程序并调试\t112

第6章 USART接口\t115

6．1 实验结果预览\t115

6．1．1 实验准备工作\t115

6．1．2 实验现象描述\t116

6．2 USART基本知识\t117

6．2．1 串行异步通信协议\t117

6．2．2 USART与接口标准RS-232\t118

6．3 STM32 USART结构\t119

6．3．1 USART工作模式\t119

6．3．2 精简的USART结构\t119

6．3．3 USART单字节收发过程\t120

6．4 USART寄存器位功能定义\t121

6．4．1 状态寄存器（USART_SR）\t121

6．4．2 数据寄存器（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 分数波特率寄存器USART_BRR\t124

6．4．7 USART模块寄存器组\t125

6．4．8 USART模块初始化函数\t126

6．4．9 USART常用函数功能说明\t127

6．5 USART实验代码分析\t128

6．5．1 实验电路（硬件连接关系）\t128

6．5．2 工程源代码文件层次结构\t130

6．5．3 应用层（主程序控制逻辑）\t131

6．5．4 用户驱动层\t133

6．5．5 函数printf()重定向\t135

6．6 创建工程\t135

6．6．1 建立工程目录结构\t135

6．6．2 创建文件组和导入源文件\t136

6．6．3 编译执行\t137

第7章 USART综合应用：命令行外壳程序Shell\t138

7．1 实验结果预览\t138

7．2 基于USART的I/O函数\t139

7．2．1 字符及字符串获取函数：xgetc()和xgets()\t139

7．2．2 字符及字符串打印函数：xputc()和xputs()\t141

7．3 可变参数输出函数xprintf()\t142

7．3．1 可变参数\t142

7．3．2 可变参数宏的使用与作用\t143

7．3．3 用可变参数宏实现自己的格式化输出函数xprintf()\t144

7．4 Shell外壳\t145

7．4．1 Shell命令管理结构\t146

7．4．2 Shell命令解析过程\t147

7．4．3 命令函数之参数解析\t150

7．5 建立工程，编译和运行\t151

7．5．1 创建和配置工程\t151

7．5．2 编译执行\t153

第8章 I2C接口\t154

8．1 实验结果预览：轮询写入/读出EEPROM数据\t154

8．2 I2C总线协议\t155

8．2．1 总线特点\t155

8．2．2 I2C应用结构\t155

8．2．3 总线信号时序分析\t156

8．3 STM32 I2C模块\t158

8．3．1 I2C组成框图\t158

8．3．2 I2C主模式工作流程\t159

8．3．3 I2C中断及DMA请求\t161

8．4 I2C EEPROM读写示例及分析\t162

8．4．1 示例电路连接\t162

8．4．2 app．c文件中的main()函数\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，编译及运行\t175

8．5．1 创建和配置工程\t175

8．5．2 编译执行\t176

第9章 DMA接口\t177

9．1 实验结果预览\t177

9．2 通用DMA的作用及特征\t178

9．3 STM32 DMA基本知识\t178

9．3．1 DMA与系统其他模块关系图\t178

9．3．2 STM32 DMA组成\t179

9．4 实验示例分析\t183

9．4．1 main．c文件中的main()函数\t184

9．4．2 USART1的初始化\t184

9．4．3 DMA通道中断处理函数\t189

9．4．4 sysTick中断处理函数\t190

9．4．5 DMA通道配置的其他寄存器\t191

9．4．6 DMA用户测试命令及其执行函数\t192

9．5 建立工程，编译和执行\t193

9．5．1 建立以下工程文件夹\t194

9．5．2 创建文件组和导入源文件\t194

9．5．3 编译运行\t194

第10章 实时时钟RTC\t195

10．1 实验结果预览\t195

10．2 STM32 RTC模块\t196

10．2．1 STM32后备供电区域\t196

10．2．2 RTC组成\t199

10．3 RTC实验设计与源码分析\t204

10．3．1 硬件连接和GPIO资源\t204

10．3．2 实验源代码逻辑结构\t204

10．3．3 源代码分析\t205

10．4 建立工程，编译和执行\t212

10．4．1 建立以下工程文件夹\t212

10．4．2 创建文件组和导入源文件\t212

10．4．3 编译执行\t213

第11章 系统定时器SysTick\t214

11．1 SysTick简述\t214

11．2 SysTick工作过程\t214

11．3 SysTick寄存器位功能定义\t215

11．3．1 控制和状态寄存器：STK_CTRL\t215

11．3．2 重载寄存器：STK_LOAD\t216

11．3．3 当前计数值寄存器：STK_VAL\t217

11．3．4 校正寄存器：STK_CALIB\t217

11．3．5 SysTick模块寄存器组\t217

11．3．6 配置SysTick定时器\t218

11．4 基于SysTick的延时函数代码分析\t220

11．4．1 实现原理\t220

11．4．2 实现代码分析\t220

11．4．3 基于SysTick延时的LED闪烁命令\t223

11．5 建立工程，编译和执行\t224

11．5．1 建立以下工程文件夹\t224

11．5．2 创建文件组和导入源文件\t224

11．5．3 编译运行\t226

第12章 SPI接口\t227

12．1 实验现象预览：轮询写入/读出SPI Flash数据\t227

12．2 SPI总线协议\t228

12．2．1 总线信号及其应用结构\t228

12．2．2 SPI内部结构与工作原理\t229

12．3 STM32 SPI模块\t231

12．3．1 SPI组成框图\t231

12．3．2 STM32 SPI主模式数据收发过程\t232

12．3．3 SPI中断及DMA请求\t234

12．4 W25Q128FV规格说明\t234

12．4．1 W25Q128FV状态和控制管理\t235

12．4．2 W25Q128FV常用指令\t236

12．5 程序入口与SPI初始化代码\t237

12．5．1 实验硬件资源\t237

12．5．2 工程入口文件main．c\t238

12．5．3 spiflash．c文件中的spiFlash_Init()函数\t239

12．6 SPI Flash测试代码分析\t243

12．6．1 spiflash．c文件中的SPI Flash测试函数spiTest()\t244

12．6．2 SPI Flash ID读取函数sFLASH_readID()\t245

12．6．3 扇区擦除函数sFLASH_eraseSector()\t246

12．6．4 Flash页写函数sFLASH_writePage()\t246

12．6．5 Flash读函数sFLASH_readBuffer()\t247

12．6．6 Flash字节发送函数sFLASH_SendByte()\t248

12．7 向Shell添加SPI测试指令spitest\t249

12．8 建立工程，编译和执行\t250

12．8．1 建立以下工程文件夹\t250

12．8．2 创建文件组和导入源文件\t250

12．8．3 编译运行\t252

第13章 网络接口：以太网\t253

13．1 网络体系结构简介\t253

13．1．1 三种网络模型\t253

13．1．2 以太网标准（Ethernet）\t256

13．2 ENC28J60知识\t257

13．2．1 ENC28J60概述\t257

13．2．2 控制寄存器\t259

13．2．3 以太网缓冲器\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收发数据\t268

13．2．8 ENC28J60驱动代码总结\t272

13．3 uIP协议栈简介\t274

13．3．1 uIP特性\t274

13．3．2 uIP应用接口\t275

13．3．3 uIP的初始化及配置函数\t277

13．3．4 uIP的主程序循环\t277

13．4 uIP移植分析\t279

13．4．1 下载uIP1．0版源码文件\t279

13．4．2 理解两个中间层文件与应用层和协议层之间的关系\t280

13．4．3 添加uIP协议栈后的工程文件组\t285

第14章 综合示例：基于uIP的Telnet服务\t286

14．1 实验现象预览\t286

14．2 Telnet远程登录协议\t287

14．2．1 Telnet概述\t287

14．2．2 Telnet协议主要技术\t288

14．2．3 Telnet命令\t288

14．3 Telnetd服务框架及实现\t290

14．3．1 本实验Telnetd服务框架\t290

14．3．2 Telnetd服务框架的实现\t291

14．4 上层应用与uIP协议的接口：telnetd_appcall()\t304

14．5 建立工程，编译和运行\t309

14．5．1 创建和配置工程\t309

14．5．2 编译执行\t311

第15章 SDIO总线协议与SD卡操作\t312

15．1 SD卡简介\t312

15．1．1 SD卡家族\t312

15．1．2 SD卡引脚功能定义\t313

15．1．3 SD卡内部组成\t314

15．1．4 SD卡容量规格\t315

15．1．5 SDIO接口规范和总线应用拓扑\t315

15．2 SD协议\t316

15．2．1 工作模式与状态\t316

15．2．2 命令和响应格式\t316

15．2．3 卡识别模式\t317

15．2．4 数据传输模式\t320

15．3 STM32 SDIO控制器\t322

15．3．1 控制器总体结构描述\t322

15．3．2 SDIO适配器模块\t323

15．3．3 SDIO AHB接口\t325

15．4 工程入口及配置\t326

15．4．1 实验硬件资源\t326

15．4．2 工程入口文件main．c\t327

15．5 SDIO初始化\t328

15．5．1 SD卡上电初始化函数SD_PowerON()\t330

15．5．2 SD卡规格信息获取函数SD_InitializeCards()\t336

15．6 SDIO卡测试代码分析\t339

15．6．1 块擦除\t340

15．6．2 多块写\t342

15．6．3 多块读\t345

15．7 建立工程，编译和运行\t348

15．7．1 建立以下工程文件夹\t348

15．7．2 创建文件组和导入源文件\t348

15．7．3 编译执行\t349

第16章 移植文件系统FatFs\t350

16．1 实验现象预览：基于Shell的文件系统命令\t350

16．2 FatFs文件系统\t351

16．2．1 FatFs特点\t351

16．2．2 FatFs在设备系统中的层次与接口\t351

16．3 移植FatFs文件系统\t352

16．3．1 FatFs源代码结构\t352

16．3．2 基于FatFs应用的常用数据类型说明\t353

16．3．3 FatFs的移植\t355

16．4 FatFs文件系统应用示例分析\t357

16．4．1 工程源代码逻辑\t357

16．4．2 工程源代码分析\t358

16．5 建立工程，编译和运行\t363

16．5．1 创建和配置工程\t363

16．5．2 编译执行\t364

第17章 无线接入：Wi-Fi模块ESP8266应用\t365

17．1 无线技术标准：IEEE 802．11\t365

17．1．1 IEEE 802．11简介\t365

17．1．2 无线局域网的组网拓扑\t366

17．1．3 无线接入过程的三个阶段\t367

17．2 ESP-WROOM-02模组\t368

17．2．1 ESP-WROOM-02性能参数\t368

17．2．2 ESP-WROOM-02与主机系统的电路连接\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进行真实通信\t373

17．4 封装ESP-WROOM-02的配置函数\t375

17．4．1 ESP-WROOM-02的初始化函数\t375

17．4．2 ESP-WROOM-02的配置函数\t377

17．4．3 优化USART接收缓存的数据结构\t379

17．4．4 ESP-WROOM-02的Shell操作命令\t381

17．5 建立工程，编译和运行\t384

17．5．1 工程程序文件\t384

17．5．2 创建和配置工程\t384

17．5．3 编译执行\t385

第18章 移植?C/OS-III操作系统\t387

18．1 ?C/OS-III基础\t387

18．1．1 ?C/OS-III简介\t387

18．1．2 ?C/OS-III内核组成架构\t388

18．2 ?C/OS-III任务基础\t390

18．2．1 任务状态\t390

18．2．2 任务控制块和就绪任务表\t391

18．2．3 创建任务\t391

18．2．4 任务同步与通信\t393

18．3 ?C/OS-III的信号量\t393

18．3．1 信号量分类及其应用\t393

18．3．2 信号量工作方式\t394

18．3．3 信号量应用操作步骤\t396

18．4 ?C/OS-III的消息队列\t396

18．4．1 消息队列工作模型\t397

18．4．2 消息队列应用操作步骤\t397

18．5 ?C/OS-III的事件标志组\t398

18．5．1 事件标志组工作模型\t398

18．5．2 事件标志组应用操作步骤\t399

18．6 信号量、消息队列和事件标志组综合示例\t399

18．6．1 综合示例任务关系图\t400

18．6．2 任务代码头文件task．h\t400

18．6．3 任务代码C文件task．c\t402

18．6．4 中断异常处理文件stm32f10x_it．c\t409

18．7 ?C/OS-III移植\t410

18．7．1 ?C/OS-III源码组织架构\t410

18．7．2 简化?C/OS-III源码组织架构\t411

18．7．3 建立基于?C/OS-III的工程\t412

18．7．4 ?C/OS-III综合示例运行效果\t414

第19章 基于?C/OS-III的信息系统\t415

19．1 系统功能描述\t415

19．1．1 系统任务划分\t415

19．1．2 系统实际运行效果\t415

19．2 系统任务设计分析\t417

19．2．1 Shell任务\t417

19．2．2 LED灯闪烁任务\t420

19．2．3 事件监测任务\t420

19．2．4 系统统计任务\t422

19．2．5 无线通信处理任务\t425

19．3 工程源代码（文件）整合\t428

19．3．1 主文件main．c\t428

19．3．2 任务头文件task．h\t428

19．3．3 includes．h文件\t429

19．3．4 任务实现文件task．c\t430

19．4 建立工程，编译和运行\t430

19．4．1 建立工程源代码结构\t430

19．4．2 建立文件组，导入源文件\t430

19．4．3 编译执行\t431

参考文献\t432