基于ARM Cortex-M3的STM32微控制器嵌入式系统教程

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资源摘要信息:"嵌入式系统原理与应用-基于ARM Cortex-M3的STM32微控制器ppt" 1. 嵌入式系统概念与发展历程 嵌入式系统是指嵌入在仪器、设备或者系统中,为了实现对设备的控制、监视或者管理等功能的一类专用计算机系统。它通常包括硬件和软件两部分。随着电子技术的进步和物联网的发展,嵌入式系统在各个领域扮演着越来越重要的角色,应用范围从家用电器到工业控制、航空航天等众多领域。 2. ARM架构概述 ARM(Advanced RISC Machines)架构是一种广泛应用于嵌入式领域的处理器架构,以高效能的RISC(精简指令集计算机)架构著称。ARM提供了一系列处理器核心,而Cortex系列是ARM设计的一种核心产品线,提供从高端到入门级的广泛解决方案。 3. Cortex-M3内核特征 ARM Cortex-M3是基于32位ARMv7-M架构的处理器核心,专为微控制器设计。它支持Thumb-2指令集,具有高性能、低功耗、高代码密度的特点。Cortex-M3特别适合要求实时响应和高能效比的应用场景。 4. STM32微控制器介绍 STM32是STMicroelectronics(意法半导体)公司基于ARM Cortex-M3核心开发的一系列微控制器产品。STM32系列以其丰富的外设、高性能、低功耗及易于开发等特性,被广泛应用于工业控制、汽车电子、通信设备等众多领域。 5. STM32F103系列特点 STM32F103系列微控制器是基于Cortex-M3内核的产品之一,具有高性能、高集成度的特点。它支持多种通信接口,包括USB、CAN、I2C和SPI等,并具备丰富灵活的时钟管理功能,可以满足各种复杂的实时应用需求。 6. STM32微控制器开发环境 开发基于STM32微控制器的应用需要相应的开发工具和环境。通常包括集成开发环境(IDE)、编译器、调试器、固件库和一系列标准软件驱动。Keil MDK-ARM和IAR Embedded Workbench是两款流行的针对STM32系列的开发工具。 7. STM32微控制器编程基础 STM32微控制器的编程通常涉及底层寄存器操作、中断管理、定时器配置、外设初始化等。开发者需熟悉STM32的硬件抽象层(HAL)库或者直接操作硬件寄存器。编程语言多为C语言,也可以使用汇编语言进行部分性能要求高的代码编写。 8. STM32微控制器的应用实例 STM32微控制器的应用实例非常多,包括嵌入式系统中的电机控制、传感器数据采集、无线通信等。在具体应用中,开发者可以根据需求选择合适的STM32产品,设计电路和编写程序来实现特定功能。 9. 实际操作与调试技巧 在STM32微控制器的开发过程中,使用调试工具如ST-Link进行程序调试是一个重要环节。调试技巧包括断点设置、单步执行、寄存器观察、内存查看等,这些都是确保程序正确运行和高效开发的关键技术。 10. 未来发展趋势 随着技术的不断演进,嵌入式系统和微控制器领域也在持续发展。ARM和STM32微控制器的技术也在不断更新,例如Cortex-M3将可能升级至更高效的M4或M7版本,以满足更高要求的处理能力、更低的功耗和更强的计算能力需求。 从以上知识点可以看出,该PPT课程是针对嵌入式系统原理和应用的深入讲解,主要以ARM Cortex-M3内核的STM32F103系列微控制器为例,涵盖了嵌入式系统的基本概念、处理器架构、微控制器特点、开发环境及编程基础等重要知识点,并提供了一些应用实例和开发技巧,最后展望了未来的发展趋势。对于希望深入学习嵌入式系统开发的人员来说,该课程是非常有帮助的资源。
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