《嵌入式系统原理及应用》详解:单片机基础与发展历程

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《嵌入式系统原理及应用》是一本深入讲解嵌入式系统基础知识的教材,其中第一章主要介绍了单片机的相关概念和发展历程。单片机,也被称为微控制器或嵌入式控制器,是一种集成了微处理器、存储器和各种输入输出接口的集成电路,它的出现简化了系统的硬件设计。 章节内容详细解析: 1.2 单片机的其他名称和分类:除了常规的“单片机”外,还将其视为微控制器和嵌入式控制器,强调其在小体积设备中的应用和灵活性。 1.3 单片机与普通计算机的差异:单片机的独特之处在于其高度集成,使得整个系统在一个单一芯片上运行,这使得它在资源占用和体积上具有显著优势。 4. 单片机发展阶段:分为四个关键时期:初期(1974-1976)注重基础技术;低性能阶段(1976-1978)提高了性能;高性能阶段(1978至今)不断发展;16/32位单片机阶段(1982至今)则引入了更多位宽和功能。 1.5 单片机按位数分类:按照处理数据的位数,单片机可以划分为1位、4位、8位、16位和32位等类型,这反映了它们在处理能力上的区别。 1.6 MCS-51系列单片机介绍:如8031、8051和8751,它们之间存在存储器容量和外部扩展的不同。8031没有内置程序存储器,需要外接,而8051和8751分别集成了4KB ROM和EPROM,提供了更大的存储空间和程序可修改性。 1.7 MCS-51与80C51异同:相同点在于指令系统兼容,但80C51采用低功耗CMOS工艺,支持两种掉电工作模式,进一步增强了电源效率和稳定性。 1.8 8051与8751的区别:主要在于内部程序存储器类型的不同,8751增加了EPROM,允许程序固化和修改。 1.9 单片机在家用电器中的应用:在家庭电器中,单片机主要用于测量和控制应用,如温度控制、家电自动化等,体现了其在实时控制和小型化方面的优势。 通过学习这部分内容,学生可以对单片机的基础理论有深入理解,并能区分不同类型的单片机及其特点,这对于从事嵌入式系统设计和技术选型至关重要。
2021-10-21 上传
【目  录】: 第1篇系统篇 第1章嵌入式系统概述3 1.1嵌入式系统的定义和特点3 1.1.1嵌入式系统的定义3 1.1.2嵌入式系统和通用计算机比较4 1.1.3嵌入式系统的特点5 1.2嵌入式系统的硬件6 1.2.1嵌入式处理器7 1.2.2嵌入式存储器15 1.2.3嵌入式I/O设备18 1.2.4嵌入式I/O接口18 1.3嵌入式系统的软件21 1.3.1无操作系统的嵌入式软件22 1.3.2带操作系统的嵌入式软件24 1.4嵌入式系统的分类27 1.4.1按硬件(嵌入式处理器)划分27 1.4.2按软件复杂度划分27 1.4.3按实时性划分28 1.4.4按使用对象划分28 1.5嵌入式系统的应用28 1.5.1国防军事28 1.5.2工业控制29 1.5.3消费电子30 1.5.4办公自动化产品30 1.5.5网络和通信设备30 1.5.6汽车电子31◆嵌入式系统原理及应用目录1.5.7金融商业31 1.5.8生物医学32 1.5.9信息家电32 1.6本章小结34 习题134 第2章嵌入式系统开发35 2.1嵌入式系统的开发环境、开发工具和调试方式35 2.1.1嵌入式系统的开发环境35 2.1.2嵌入式系统的开发工具37 2.1.3嵌入式系统的调试方式43 2.2嵌入式系统的开发语言50 2.2.1嵌入式硬件开发语言50 2.2.2嵌入式软件开发语言51 2.3嵌入式系统的开发过程53 2.3.1需求分析54 2.3.2系统设计55 2.3.3系统实现61 2.3.4系统测试70 2.3.5系统发布73 2.4嵌入式开发工程师之路74 2.4.1嵌入式行业和人才的现状分析74 2.4.2嵌入式开发工程师的能力要求74 2.4.3嵌入式开发工程师的进阶之路75 2.5本章小结77 习题278 第2篇内核篇 第3章ARM CortexM3处理器81 3.1ARM CortexM3组成结构81 3.1.1CortexM3内核82 3.1.2调试系统84 3.2ARM CortexM3总线接口86 3.2.1CortexM3总线接口类型87 3.2.2CortexM3总线连接方案88 3.3ARM CortexM3编程模型89 3.3.1工作状态89 3.3.2数据类型89 3.3.3寄存器89 3.3.4指令系统93 3.3.5操作模式和特权分级96 3.3.6异常和中断98 3.3.7双堆栈机制105 3.4ARM CortexM3存储器系统107 3.4.1存储器映射107 3.4.2位带操作110 3.4.3存储格式112 3.5ARM CortexM3的低功耗模式113 3.6本章小结114 习题3115 第4章基于ARM CortexM3的STM32微控制器117 4.1从CortexM3到基于CortexM3的MCU117 4.2基于CortexM3的STM32系列微控制器概述118 4.2.1产品线118 4.2.2命名规则124 4.2.3生态系统125 4.2.4开发方法131 4.2.5学习之路134 4.3STM32F103微控制器基础136 4.3.1概述136 4.3.2主系统结构137 4.3.3功能模块139 4.3.4引脚定义140 4.3.5存储器组织141 4.4STM32F103微控制器的最小系统145 4.4.1电源电路145 4.4.2时钟电路148 4.4.3复位电路149 4.4.4调试和下载电路150 4.4.5其他151 4.5STM32F103微控制器的时钟系统153 4.5.1输入时钟153 4.5.2系统时钟155 4.5.3由系统时钟分频得到的其他时钟155 4.5.4STM32F10x时钟系统相关库函数157 4.6STM32F103微控制器的低功耗模式162