嵌入式系统原理及应用：基于STM32和RT-Thread

　　本书以意法半导体（ST）的STM32L431系列微控制器为硬件核心，采用裸机开发和RT-Thread操作系统开发两条主线贯穿工作原理与实践应用，层层递进地介绍嵌入式系统的开发设计方法。全书共13章。第1~6章介绍STM32裸机开发，包括嵌入式系统概述、STM32硬件及软件基础、STM32通用功能输入输出、STM32外部中断、STM32定时器/计数器和STM32通用同步异步通信。第7~12章介绍RT-Thread操作系统开发，包括RT-Thread操作系统基础、RT-Thread线程管理、RT-Thread线程间同步、RT-Thread线程间通信、RT-Thread设备驱动和RT-Thread软件包。两种开发环境均适用于ST全系列微控制器，并且屏蔽了不同芯片的差异，用户掌握了STM32L431系列微控制器即掌握了ST全系列微控制器。第13章介绍基于STM32及OneNET的智能家居系统，通过综合应用案例，读者可以快速掌握基于STM32及RT-Thread的嵌入式系统设计与开发的方法。本书配有大量源于工程项目的应用实例，所有实例均经过调试和测试，可直接移植应用。此外，本书各章均配有思维导图和思考与练习，帮助读者巩固基础知识，提高综合应用能力。本书可作为普通高等院校电气、自动化、电子信息、机器人等专业的教材。本书配有以下教学资源：电子课件、源代码、教学大纲、视频。选用本书作教材的教师请登录wwwcmpeducom注册后下载，或加微信13910750469索取。

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前言
第1章嵌入式系统概述1
本章思维导图1
1.1嵌入式系统基本概念1
1.1.1嵌入式系统的定义及特点1
1.1.2嵌入式系统的发展历程及
发展趋势2
1.1.3嵌入式系统的应用3
1.1.4嵌入式系统的架构4
1.2嵌入式系统硬件4
1.2.1嵌入式系统硬件架构4
1.2.2嵌入式处理器4
1.2.3ARM微控制器5
1.3嵌入式系统软件6
1.3.1嵌入式系统软件架构6
1.3.2嵌入式系统软件编程思想9
思考与练习10
第2章STM32硬件及软件基础12
本章思维导图12
2.1STM32微控制器概述12
2.1.1STM32微控制器产品系列及命名
规则13
2.1.2STM32L431性能14
2.1.3STM32L431外部结构15
2.2最小系统设计16
2.3裸机开发环境搭建19
2.4C语言基础22
2.4.1文件结构22
2.4.2程序版式23
2.4.3C语言知识精编24
思考与练习35
第3章STM32通用功能输入输出37
本章思维导图37
3.1GPIO概念及应用场景37
3.1.1GPIO概念37
3.1.2GPIO应用场景38
3.2IO内部电路结构及工作模式39
3.2.1IO内部电路结构39
3.2.2IO工作模式41
3.2.3GPIO应用步骤42
3.3GPIO应用实例1——状态指示灯46
3.3.1电路原理及需求分析46
3.3.2实现过程46
3.4GPIO应用实例2——按键控制LED51
3.4.1电路原理及需求分析51
3.4.2实现过程52
思考与练习54
第4章STM32外部中断57
本章思维导图57
4.1中断基本概念57
4.2STM32外部中断系统59
4.2.1EXTI主要特征59
4.2.2EXTI内部电路结构59
4.2.3EXTI应用步骤59
4.3EXTI应用实例——按键控制LED62
4.3.1电路原理及需求分析62
4.3.2实现过程63
思考与练习64
第5章STM32定时器/计数器66
本章思维导图66
5.1定时器/计数器基本概念66
5.2STM32定时器系统68
5.2.1TIM内部电路结构68
5.2.2脉冲宽度调制70
5.2.3TIM精确定时应用步骤72
5.3TIM应用实例1——精确定时73
5.3.1电路原理及需求分析73
5.3.2实现过程74
5.4TIM应用实例2——PWM控制状态
指示灯77
5.4.1电路原理及需求分析77
5.4.2实现过程77
思考与练习81
第6章STM32通用同步异步通信83
本章思维导图83
6.1通信基础83
6.1.1通信分类83
6.1.2异步串行通信85
6.2STM32的串口系统87
6.2.1USART的特点87
6.2.2USART内部电路结构87
6.2.3USART应用步骤87
6.3USART应用实例1——串口打印
信息90
6.3.1电路原理及需求分析90
6.3.2实现过程91
6.4USART应用实例2——开关量远程
监控系统95
6.4.1电路原理及需求分析95
6.4.2实现过程96
思考与练习106
目录第7章RT-Thread操作系统基础108
本章思维导图108
7.1RT-Thread操作系统简介及架构108
7.1.1RT-Thread简介108
7.1.2RT-Thread操作系统架构109
7.2RT-Thread开发环境搭建111
7.2.1软件下载及安装111
7.2.2软件测试111
7.3RT-Thread内核基础114
7.3.1内核简介114
7.3.2启动流程116
7.3.3程序内存分布118
7.3.4自动初始化机制119
7.3.5内核对象模型119
思考与练习120
第8章RT-Thread线程管理122
本章思维导图122
8.1线程概念及管理方式122
8.1.1线程概念122
8.1.2线程管理方式及特点123
8.2线程工作机制124
8.2.1线程控制块124
8.2.2线程重要属性125
8.2.3系统线程128
8.3线程应用方法128
8.3.1线程管理方式128
8.3.2动态线程应用步骤130
8.4线程应用实例——状态指示灯131
思考与练习135
第9章RT-Thread线程间同步137
本章思维导图137
9.1信号量137
9.1.1信号量工作机制137
9.1.2信号量管理方式139
9.1.3信号量应用步骤140
9.2互斥量142
9.2.1互斥量工作机制142
9.2.2互斥量管理方式143
9.2.3互斥量应用步骤144
9.2.4优先级翻转146
9.3事件集148
9.3.1事件集工作机制148
9.3.2事件集管理方式149
9.3.3事件集应用步骤151
9.4线程间同步应用实例——多线程
同步152
9.4.1电路原理及需求分析152
9.4.2实现过程153
思考与练习157
第10章RT-Thread线程间通信159
本章思维导图159
10.1邮箱159
10.1.1邮箱工作机制159
10.1.2邮箱管理方式161
10.1.3邮箱应用步骤162
10.2消息队列164
10.2.1消息队列工作机制164
10.2.2消息队列管理方式165
10.2.3消息队列应用步骤166
10.3信号168
10.3.1信号工作机制168
10.3.2信号管理方式168
10.3.3信号应用步骤170
10.4线程间通信应用实例——多变量
通信171
思考与练习174
第11章RT-Thread设备驱动175
本章思维导图175
11.1IO设备模型及框架176
11.1.1IO设备模型176
11.1.2IO设备模型框架177
11.1.3IO设备访问178
11.2PIN设备驱动179
11.2.1获取引脚编号179
11.2.2PIN设备管理方式180
11.2.3PIN设备应用实例及步骤183
11.3UART设备驱动184
11.3.1UART设备管理方式184
11.3.2UART设备应用实例及步骤188
11.4TIM设备驱动189
11.4.1TIM设备管理方式189
11.4.2TIM设备应用实例及步骤192
11.5ADC设备驱动197
11.5.1ADC设备管理方式197
11.5.2ADC设备应用实例及步骤198
11.6设备驱动应用实例——远程监控
系统201
11.6.1电路原理及需求分析201
11.6.2实现过程202
思考与练习209
第12章RT-Thread软件包211
本章思维导图211
12.1软件包简介及应用步骤212
12