32位MCU开发全攻略 - 基础篇

前 言

单片机可能是中国工程师最熟悉的一种器件了，几乎每个工科大学生都接触过这个器件，20多年前，在陈章龙、何立民、邵贝贝等我国单片机应用前辈的推动下，单片机走入中国，在工业控制、家庭应用等方面发挥出巨大的作用！目前，虽然8位单片机如51等依然是单片机应用的主体，但是32位单片机（也称MCU）的应用呈现出高速增长势态，有数据显示：仅在过去一年，基于ARM Cortex-M3的MCU的出货量增长率就达到200％！这些高性能、低功耗的MCU广泛应用于汽车电子、工业应用、医疗电子等领域，而据研究机构预测，中国MCU的可用市场总量（TAM）将从2009年的20亿美元增长到2013年的30亿美元以上，其增幅为全球水平的两倍。市场对稳定、可靠而又有着丰富外设集成的通用微控制器有着迫切需求，这也从侧面说明普及MCU开发知识有充足的必要性。

另一个有趣的现象是当我在书店查找有关书籍时，却发现在查找的400多本有关单片机的图书中，有95％左右的是关于51单片机的，还有3％左右是关于16位单片机的，只有2％左右的是关于32位MCU的，可见需求和供给之间出现了巨大的落差，这也是电子创新网推出《32位MCU开发全攻略》电子书的初衷之一。

基于上述原因，本电子书主要讲述32位MCU应用开发知识，对于8位单片机的开发，因为已经有大量书籍，这里不再赘述。本书的第一章主要介绍了嵌入式系统的背景知识、基本概念和目前发展状况，让大家对嵌入式系统的发展有大致的了解。第二章主要介绍了微控制器的基本原理、结构和32位ARM MCU供应商的信息。第三章主要介绍了ARM内核的一些特点及ARM指令集。第四章以恩智浦公司的MCU为例详细介绍了32位ARM MCU的具体结构、功能和特点。第五章是本书的重点内容，以恩智浦的LPC17xx系列MCU为例，分模块详细介绍了MCU的应用开发，这些介绍把软硬件结合在一起，这是本书和其他类似书籍的区别之一。第六章介绍了MCU开发工具及开发流程。第七章我们搜集了多个MCU开发应用实例，通过这些实例，进一步强化MCU开发技巧和系统设计方法。第八章我们以问答的形式介绍MCU开发的技巧，这些问答具有一定的基础性和代表性，可以帮助工程师解决MCU应用开发中遇到的难题。第九章我们罗列了一些MCU开发资源信息，工程师朋友可以通过链接获得所需的知识。第十章是有关本书的编委信息。第十一章是本书的版权声明，我们授权工程师朋友和媒体免费下载此书并进行推广，但是不得以本书进行商业活动。

本文因为内容很多，分为上下册，上册为基础知识篇，从第一章到第五章，下册为开发技巧篇，为第六章以后内容。

本书可以作为MCU应用工程师、大中专学生或MCU爱好者学习32位MCU开发的参考教材。

目 录
前言••••••••••••••••••••••
1.1 嵌入式系统概述•••••••••••••••••••••••••••6
1.2 嵌入式系统的定义•••••••••••••••••••••••••••7
1.3 嵌入式系统的发展历程••••••••••••••••••••8
1.4 嵌入式系统的特征•••••••••••••••••••••••••9
1.5 嵌入式系统的组成•••••••••••••••••••••••••10
1.6 嵌入式操作系统简介••••••••••••••••••••12
1.7 嵌入式系统在不同领域的应用•••••••••••••••••••17
第2章 微控制器（MCU）概述•••••••••••••••••••••••••••20
2.1 什么是哈佛结构和冯•诺伊曼结构•••••••••••••••20
2.2 微控制器的发展历程•••••••••••••••••••••21
2.3 微控制器的应用领域•••••••••••••••••••••22
2.4 微控制器的组成••••••••••••••••••••••••••24
2.5 微控制器内核体系结构•••••••••••••••••••26
第3章 ARM内核详解•••••••••••••••••••••••30
3.1 ARM嵌入式处理器简介••••••••••••••30
3.2 ARM9内核介绍•••••••••••••••••••••••••36
3.3 ARM Cortex-M3内核介绍••••••••••••••• ••••••38
3.4 ARM指令特点•••••••••••••••••••••••••50
第4章 典型MCU架构详解与主流MCU介绍•••••••••••••••••••••••••••••••••53
4.1 恩智浦LPC1000系列MCU••••••••••••••••••53
4.2 恩智浦LPC3000系列MCU••••••••••••••••••60
4.3 恩智浦LPC2000系列MCU••••••••••••••••••63
第5章 MCU软硬件基本知识••••••••••••••••••••77
5.1 LPC17xx系列处理器简介•••••••••••••••••••77
5.2 LPC17xx处理器引脚配置•••••••••••••••••••78
5.3 存储器管理••••••••••••••••••••••••••••••••80
5.4 中断向量控制器••••••••••••••••••••••••••••84
5.5 电源电路••••••••••••••••••••••••••••••••••86
5.6 复位电路•••••••••••••••••••••••••••••••••••87
5.7 时钟电路•••••••••••••••••••••••••••••••••••91
5.8 锁相环PLL0••••••••••••••••••••••••••••••••93
5.9 锁相环PLL1••••••••••••••••••••••••••••••••96
5.10 时钟分频••••••••••••••••••••••••••••••••••100
5.11 功率控制：低功耗模式•••••••••••••••••••102
5.12 通用输入/输出接口 GPIO••••••••••••••••106
5.13 定时器 0/1/2/3••••••••••••••••••••••••••••109
5.14 系统节拍定时器••••••••••••••••••••••••••113
5.15 看门狗•••••••••••••••••••••••••••••••••••115
5.16 实时时钟•••••••••••••••••••••••••••••••••117
5.17 UART串口通信•••••••••••••••••••••••••••121
5.18 I2C接口••••••••••••••••••••••••••••••••••127
5.19 SPI接口••••••••••••••••••••••••••••••••••131
5.20 CAN控制器••••••••••••••••••••••••••••••133
5.21 USB接口•••••••••••••••••••••••••••••••••136
5.22 以太网接口••••••••••••••••••••••••••••••141
5.23 数模转换器和模数转换器•••••••••••••••150
5.24 电机控制PWM•••••••••••••••••••••••••• 152
5.25 LPC17xx的调试手段•••••••••••••••••••••154
5.26 LCD接口简介••••••••••••••••••••••••••••156
5.27 基于Cortex-M3内核编程简述••••••••••••159
附录一 MCU开发资源总汇••••••••••••••••••••••160
附录二 编委信息与后记•••••••••••••••••••••••••••161
附录三 版权声明•••••••••••••••••••••••••••••••••••162
附录四 参考文献•••••••••••••••••••••••••••••••••163

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