微控制器原理與應用: 基於STM32 ARM Cortex-M4F處理器 (第2版) | 誠品線上

微控制器原理與應用: 基於STM32 ARM Cortex-M4F處理器 (第2版)

內容簡介

內容簡介 本書主要內容包括ARM Cortex-M4處理器與STM32F4微控制器簡介、STM32CubeMX、Keil MDK-ARM與STM-Studio開發工具的介紹、通用輸入輸出埠技術、中斷技術、串列通信技術、TFT LCD顯示與觸控控制技術、FATFS檔案系統與SD卡讀寫控制技術。本書附有完整的範例程式與詳盡的實驗步驟，帶領讀者逐步完成微控制器程式的設計撰寫，培養讀者微控制器系統的開發能力。

作者介紹

作者介紹 陳延華陳延華義守大學電機研究所博士目前任職於義守大學資工系專任教授，本書作者從事程式設計領域教學多年，廣泛接觸各種不同背景與程度的學生，對於毫無基礎或不同程度的初學者，學會如何撰寫程式，有獨特見解與教學方法。柯松源柯松源英國克倫菲爾大學博士從事嵌入式系統設計與分析的工作多年，對微處理器的架構有深入的研究。專長為數位信號處理、雷達工程。曾帶領學生獲得「全國大專院校嵌入式軟體設計競賽」多媒體應用組的優等獎，也曾獲得國科會自由軟體嵌入式系統計畫類績優計畫獎，擁有豐富的實務及教學經驗。廖冠雄廖冠雄清華大學資訊工程學博士現任義守大學資訊工程學系專任助理教授。其研究專長為無線網路、物聯網、網際網路電信、光波網路等。擁有多年網路相關課程授課經驗，參與過多項物聯網相關磨課師課程教材開發，對嵌入式系統軟體開發也具有相當的實務經驗。

產品目錄

產品目錄 第1章 ARM Cortex-M4處理器與STM32F4微控制器簡介 1-1 Cortex-M處理器家族 1-2 ARM Cortex-M4F處理器基本結構 1-3 STM32F412ZGT6微處理器 第2章 STM32F4系列微控制器開發平台與開發工具介紹 2-1 開發平台：STM32F412G-DISCO探索板 2-2 系統需求 2-3 開發工具 第3章 最小軟體系統 3-1 最小軟體系統製作 3-2 開機啟動程式 第4章 通用輸入輸出埠GPIO與LED顯示控制 4-1 GPIO簡介 4-2 GPIO埠基本結構介紹 4-3 LED閃爍的實驗：使用GPIO輸出控制LED顯示 4-4 LED_Blink專案程式碼解說 4-5 BSP函數庫：使用BSP函數控制LED顯示 第5章 JOYSTICK輸入控制 5-1 GPIO輸入模式 5-2 JOYSTICK單鈕控制LED燈（On Off） 5-3 JOYSTICK多鈕控制LED燈狀態 5-4 使用BSP函數實作多按鈕控制LED燈狀態 第6章 TFT LCD顯示控制 6-1 TFT LCD裝置 6-2 FSMC介面 6-3 利用STM32CubeMX創建TFT LCD專案 6-4 TFT LCD顯示文字的實驗 6-5 TFT LCD顯示棋盤圖案的實驗 6-6 TFT LCD顯示動態圖案的實驗 第7章 基本計時器（Timer） 7-1 基本計時器簡介 7-2 定時中斷控制LED燈閃爍 第8章 外部中斷控制 8-1 外部中斷控制器簡介 8-2 外部中斷控制專案配置與中斷處理程式設計與測試 8-3 JOYSTICK單鈕中斷觸發改變LED燈閃爍速度 8-4 JOYSTICK多按鈕中斷控制LED顯示 第9章 脈波寬度調變控制 9-1 計時器PWM模式 9-2 PWM控制的實驗 第10章 即時時鐘控制 10-1 RTC簡介 10-2 RTC日曆 10-3 RTC鬧鐘 10-4 RTC日曆與鬧鐘功能實驗 第11章 觸控螢幕控制 11-1 觸摸晶片簡介 11-2 I2C介面簡介 11-3 建立觸控螢幕專案 11-4 TFT LCD觸控螢幕控制的實驗 第12章 類比至數位轉換器（ADC） 12-1 逐次逼近型（SAR：Successive Approximation Register）ADC原理 12-2 ADC的主要參數 12-3 STM32F412ZGT6上的ADC 12-4 利用ADC量測MCU內部溫度 第13章 UART通訊界面 13-1 UART簡介 13-2 輪詢式（Polling）UART通訊 13-3 中斷式（Interrupt） UART通訊 13-4 直接記憶體存取式（DMA） UART通訊 第14章 音訊錄製與播放 14-1 原理簡介 14-2 音訊錄製與播放之STM32CubeMX配置 14-3 音訊錄製與播放的軟體設計 第15章 FATFS檔案系統與SD卡讀寫控制 15-1 SD SDIO MMC卡介面 15-2 FATFS簡介 15-3 利用STM32CubeMX創建SD卡讀寫控制的專案 15-4 SD卡讀寫控制的實驗 第16章 圖像播放器 16-1 利用STM32cubeMX創建圖像播放器 16-2 圖像播放的軟體設計

商品規格

試閱文字

自序 : 微控制器應用領域非常廣泛，它是物聯網、工業控制、嵌入式應用、車用電子、智慧醫療、消費性電子與通訊裝置等領域的核心。只要是具有智慧化的資訊電子產品，就一定需要微控制器技術，所以學好微控制器技術非常有用，對未來職涯的發展很有助益。那麼要如何學好微控制器呢？微控制器技術是一門實作的課程，如果僅學習理論知識而不動手操作是很難學會的。所以，學好微控制器技術必須做到理論知識與實驗操作兼顧，邊學邊做，方可達到最佳的學習效果。
本書作者在微控制器系統理論及實務經驗都相當豐富，為帶領讀者進入微控制器之應用領域，將多年教學經驗，花費許多時間，彙編成冊．本書撰寫是以意法半導體的STM32F412G-DISCO探索板為硬體開發平台，利用ST¬M32CubeMX軟體配置微控制器外部周邊，進而生成相應的初始化程式碼，簡化了系統開發的工作，所有應用程式以Ｃ語言為基礎來開發，讀者根據本書描述的實驗步驟可輕易上手，並藉此改進和擴充，從而開發出規模更大、效能更佳、更具智慧的微控制器系統。
本書再版主要內容包括ARM Cortex-M4處理器與STM32F4微控制器簡介、 STM32CubeMX、 Keil MDK-ARM與STM-Studio開發工具的介紹、通用輸入輸出埠技術、中斷技術、串列通信技術、TFT LCD顯示與觸控控制技術、FATFS檔案系統與SD卡讀寫控制技術。本書附有完整的範例程式與詳盡的實驗步驟，帶領讀者逐步完成微控制器程式的設計撰寫，培養讀者微控制器系統的開發能力。
本書能夠付梓要感謝五南圖書與協助校正的編輯小組成員。此外，本書涵蓋的內容廣泛，書中錯誤和疏漏之處在所難免，懇請讀者不吝給予指正。

試閱文字

內文 : ARM Cortex-M4處理器與STM32F4微控制器簡介

ARM Cortex處理器屬於ARMv7架構，如圖1-1，分為Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M三子系列。Cortex-A是一種應用處理器（application processor），它是針對高效能應用平台系統而設計，通常用於行動運算、智慧型手機、高能效伺服器等。Cortex-R是一種即時處理器（real-time processor），其設計強化了即時應用系統的性能與可靠度，適用於硬碟控制器、汽車傳動系統和無線通訊的基頻控制等領域。Cortex-M是一種微控制處理器（microcontroller processor），專門用於嵌入式微控制領城，具有高成本效益比的優勢，通常用於智能電表、穿戴式裝置、汽車與工業控制系統、消費電子產品和物聯網等。
本書選擇一款STMicroelectronics（意法半導體）STM32F412G-DISCO探索板作為開發平台（如圖1-2），此探索板含有STM32F412ZGT6高效能微控制器與豐富的周邊介面，如TFT LCD觸控螢幕、LED、I2S音訊編解碼器、數位MEMS麥克風、搖桿、USB OTG FS、四路SPI快閃記憶體及microSD記憶卡連接器。其中，STM¬32F412ZGT6微控制器（如圖1-3）是基於高性能ARM Cortex-M4F 32位元RISC內核的高效能微控制器，工作頻率高達100 MHz，125 DMIPS性能，Cortex-M4F內核具有單精確度浮點單元（Floating Point Unit, FPU），支援多有ARM單精確度資料處理指令和資料類型，嵌入高速記憶體（1MB快閃記憶體，256 KB SRAM）。此探索板售價在台幣1000元以下，讀者可於以下網站購得。
https://www.mouser.tw/、https://www.digikey.tw/
本章將介紹Cortex-M處理器家族、Cortex-M4F內核的基本結構，以及基於Cortex-M4F內核的高效能STM32F412ZGT6微處理器。

1-1 　Cortex-M處理器家族
ARM Cortex-M架構，依照系統功能需求分成M0至M4與M7的等級，Cortex-M0 用於初階8/16位元應用，Cortex-M3針對中階的16/32位元應用，Cortex-M4主打高階32位元與數位信號控制應用，而Cortex-M7是Cortex-M家族最新和最高性能的處理器內核，適合用於旗艦級消費者、工業、醫療和物聯網（IoT）設備。因此，Cortex-M處理器家族包含各式功能的處理器類型來滿足不同的需求：

1-2 　ARM Cortex-M4F處理器基本結構
Cortex-M4F處理器是基於ARMv7-M架構的32位元高性能處理器內核，採用三級管線（three-stage pipeline）的哈佛架構，支援Thumb-2技術的指令集，確保高代碼密度和降低程式存儲需求，該處理器提供符合IEEE754的單精確度浮點運算單元、一系列單週期乘加（MAC）指令、單指令多資料（SIMD）指令和飽和運算，以及專用的硬體除法器，大大減少數位信號分析、濾波、波形合成等功能所需要的執行週期數，用以滿足需要高效的控制和數位信號處理（DSP）功能混合的嵌入式微控制器應用的市場。
Cortex-M4F處理器基本結構如圖1-4所示，包含處理器內核、FPU、DSP、巢狀向量中斷控制器（ Nested Vectored Interrupt Controller，NVIC）、記憶體保護單元（ Memory Protection Unit，MPU ）、匯流排介面單元和追蹤除錯單元等。

1-2-1 　處理器內核
一、處理器工作模式和軟體執行的特權級別
Cortex-M4F處理器具有兩種工作模式，如圖1-5：
1. 執行緒模式（thread mode）
用於執行應用程式軟體。處理器重置後，進入執行緒模式。
2. 處理器模式（handler mode）
用於處理異常。當處理器完成異常的處理之後返回到執行緒模式。
Cortex-M4F有兩種許可權級別：特權級（privileged）與非特權級（unprivileged）。

最佳賣點

最佳賣點 : 本書主要內容包括ARM Cortex-M4處理器與STM32F4微控制器簡介、STM32CubeMX、Keil MDK-ARM與STM-Studio開發工具的介紹、通用輸入輸出埠技術、中斷技術、串列通信技術、TFT LCD顯示與觸控控制技術、FATFS檔案系統與SD卡讀寫控制技術。本書附有完整的範例

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