教材/教学参考用书《微处理器系统原理与应用设计》

《微处理器系统原理与应用设计》 

陈彦辉 冯磊 康槿 编著

西安电子科技大学出版社

2022年3月第一版

      本书可作为高等学校电子信息类专业“微机原理”和“嵌入式系统程序设计”等课程的教材或教学参考书，亦可供其他专业师生及相关工程技术人员参考学习。

      随着ARM系列微处理器的快速发展，基于ARM的微控器纷纷登场，不仅占领了大多数消费电子市场，在工业控制和专用领域也得到了广泛应用，特别是物联网时代的到来，使得嵌入式系统成为当代产业的“宠儿”。

      作为课程负责人，笔者深知讲授8086 与产业需求差别太大，现在的研发项目都在使用ARM 平台，而8086仅仅是为了满足课程需要，因此采用ARM处理器代替8086来讲解微机原理势在必行。

      使用ARM 处理器时面临两种选择:基于ARM7内核或Cortex-M3(简写为CM3)内核的处理器。如何做出选择呢?在构思本书时，尽管ARM7的资料非常完善，按理说应该是最佳选择，但考虑到CM3是ARM 公司的新产品，将来必定被广泛应用，且 CM3的生态会更好；而ARM7只是一款当时流行的处理器，不久将会退出历史舞台。另外，CM3的构架和指令操作相对简单易学，特别是存储访问和中断处理与8086相似；而ARM7的异常处理操作复杂且存储访问需要考虑字对齐，对于初学者有一定难度。经过对比斟酌，笔者最终选择了CM3。

……

本书分为七章，各章安排如下:

      第二章，从信息处理系统设计的角度，按照运算器、寄存器、控制器、指令产生与编码、指令读取与译码的顺序渐入式勾勒出微处理器架构和操作机制，最终给出常规微处理器的完整架构。通过分析目前流行的 Cortex-M4处理器的内核结构、存储系统和异常处理机制，可使读者对微处理器构造和指令运行机制有深入的认识，以便后面更好地理解和应用指令。

      第三章，介绍了与指令及其操作相关的概念和流程，并从数据传输、数据运算、流程控制和异常处理这四个方面介绍微处理器最为通用的指令；利用图表结合的方法分析了处理器的具体操作方法，使读者能够“见指令明操作，想操作知指令”；还介绍了常用的数字信号处理指令，便于从事信号处理和数据通信工作的读者进行程序设计。

      第四章，介绍了程序设计的基本方法，包括常规的变量定义、赋值、运算、分支跳转、调用等操作，同时对程序设计流程、异常处理编程和混合编程等内容进行了详细描述。大部分内容采用汇编语言和C语言两种方式对照描述，这样可以有效帮助读者建立C语句与微处理器操作之间的联系，让读者明白语句执行的原理和过程，能够从微处理器结构角度来理解软件的执行。

      第五章，介绍了片上微处理器系统的基本构架和系统原理、Cortex-M4 处理器的基本组成和关键部件、STM32F401的基本组成和典型外设原理、最为常用的中断系统结构与应用开发，使读者能够掌握微处理器系统的典型构架和组成以及典型外设的工作原理。

      第六章，介绍了外设操作，即如何通过对外设接口中的寄存器进行读写来实现操作控制、状态读取、参数配置、数据收发，并穿插介绍了轮询和中断的应用；以STM32F401为平台，介绍了时钟管理、GPIO、EXTI、定时器、USART、DMAC、ADC等常规外设的配置及应用设计。

      第七章，介绍了如何根据需求来设计和开发一个简易的典型微控制系统,对电路设计、设备驱动开发、功能调试以及模拟仿真等关键环节进行了详细描述，使读者能够掌握微处理器系统的设计开发方法、微控制系统的常规电路设计、驱动软件设计的基本框架、硬件调试与集成等。

      由于学习本书需要C语言基础，因此本书在附录中介绍了C语言程序设计入门。为了使读者掌握微处理器系统的应用开发，本书给出了编程和调试的基本思路、方法与应用实例，读者可以在相应的平台上进行练习，有助于提升实际动手能力。

内容节选

此书在“7.5功能测试”章节中，推荐使用软件测试平台为Proteus软件。

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