目    錄

第1章  緒論 1
1.1  嵌入式繫統應用概述 2
1.1.1  嵌入式繫統的發展歷程 2
1.1.2  嵌入式繫統的典型應用 2
1.1.3  嵌入式繫統的特點 4
1.2  嵌入式微處理器 5
1.2.1  單片機 5
1.2.2  數字信號處理器 6
1.2.3  片上繫統 6
1.2.4  微處理器的選型 6
1.3  操作繫統概述 7
1.3.1  操作繫統的主要特點 7
1.3.2  常見的嵌入式操作繫統 8
本章小結 10
習題 10
第2章  嵌入式ARM微處理器 11
2.1  ARM微處理器基礎 11
2.1.1  ARM微處理器簡介 11
2.1.2  ARM微處理器的版本發展 13
2.1.3  ARM微處理器各版本的
主要特點 14
2.1.4  ARM微處理器的工作模式 15
2.1.5  ARM微處理器的工作模式
切換 16
2.2  ARM繫統中的存儲器 16
2.2.1  ARM繫統中的存儲方式 16
2.2.2  存儲器基礎 17
2.2.3  存儲器的分類 18
2.2.4  存儲器的性能指標 19
2.3  動態隨機存儲器 19
2.3.1  DRAM 20
2.3.2  SDRAM 20
2.4  嵌入式繫統硬件及軟件結構 22
2.4.1  小硬件繫統 22
2.4.2  嵌入式繫統軟件結構 23
2.4.3  嵌入式繫統軟件開發工具 24
2.5  SWM1000S微處理器 25
2.5.1  SWM1000S微處理器的
特點 25
2.5.2  SWM1000S微處理器產品
特性 27
2.5.3  SWM1000S微處理器產品
內核功能描述 29
本章小結 30
習題 30
第3章  中斷及繫統控制器 31
3.1  ARM中斷類型及處理方式 31
3.1.1  中斷類型 32
3.1.2  中斷處理 36
3.1.3  SWI中斷處理 39
3.2  中斷控制器 40
3.2.1  中斷向量表 41
3.2.2  寄存器映射 41
3.2.3  外部中斷示例分析 44
3.3  繫統定時器 47
3.3.1  繫統定時器簡介 47
3.3.2  定時器寄存器映射 47
3.4  繫統控制器 48
3.4.1  CPUID寄存器 48
3.4.2  ICSR寄存器 48
3.4.3  AIRCR寄存器 49
3.4.4  SCR寄存器 49
3.4.5  繫統處理優先級寄存器 50
3.5  繫統控制 50
3.5.1  時鐘控制 51
3.5.2  端口設置 52

3.5.3  繫統功能設置 60
本章小結 61
習題 61
第4章  輸入/輸出與定時(計數)器 62
4.1  通用輸入/輸出端口 62
4.1.1  數據控制 62
4.1.2  中斷控制 63
4.1.3  濾波功能設置 65
4.1.4  初始化配置 66
4.1.5  GPIO操作 68
4.2  通用定時(計數)器 69
4.3  專用定時(計數)器 76
4.3.1  Timer/Counter模式 76
4.3.2  PWM輸出模式 77
4.3.3  脈衝及占空比模式 78
4.4  看門狗定時器 82
本章小結 85
習題 85
第5章  通信接口 86
5.1  通用異步收發器 86
5.1.1  基本結構 87
5.1.2  UART的工作原理 88
5.1.3  UART通信協議 91
5.1.4  UART中斷控制 93
5.1.5  寄存器映射 94
5.2  I2C總線 99
5.2.1  I2C總線功能概述 99
5.2.2  I2C總線的初始化配置 101
5.2.3  寄存器映射 102
5.3  同步串行接口 112
5.3.1  FIFO操作 113
5.3.2  SSI中斷 113
5.3.3  幀格式 113
5.3.4  SSI初始化配置 118
5.3.5  寄存器映射 120
本章小結 125
習題 125
第6章  PWM及Flash操作 126
6.1  PWM 126
6.1.1  PWM結構模塊 127
6.1.2  PWM初始化配置 128
6.1.3  PWM剎車模塊 130
6.1.4  寄存器映射 131
6.2  模數轉換器 132
6.2.1  ADC的工作模式 134
6.2.2  ADC工作模式程序設計 135
6.2.3  轉換結果比較 136
6.2.4  PWM觸發ADC采樣 138
6.2.5  寄存器映射 139
6.2.6  ADC轉換 140
6.3  比較器/放大器 143
6.3.1  結構及功能 143
6.3.2  典型配置 144
6.4  Flash操作 147
6.4.1  加密 147
6.4.2  操作函數 147
本章小結 150
習題 150
第7章  嵌入式軟件開發基礎 151
7.1  ARM指令及尋址 151
7.1.1  ARM的指令編碼方式 151
7.1.2  ARM的尋址方式 154
7.2  ARM指令集 156
7.2.1  數據處理指令 157
7.2.2  跳轉處理指令 160
7.2.3  程序狀態寄存器處理指令 161
7.2.4  協處理器指令 162
7.3  Thumb指令集 163
7.4  ARM程序開發基礎 165
7.4.1  ARM彙編程序設計介紹 165
7.4.2  ARM彙編語言與C/C 語言
混合編程 167
7.5  Keil編程環境 173
7.5.1  RealView概述 174

7.5.2  軟件開發流程 180
7.5.3  開發工具 181
7.5.4  仿真開發工具 182
本章小結 182
習題 182
第8章  創建應用程序 184
8.1  創建工程基礎 184
8.1.1  創建工程 184
8.1.2  編譯工程 193
8.2  使用μVision調試器測試程序 194
8.2.1  配置調試參數 195
8.2.2  仿真調試 198
本章小結 203
習題 203
第9章  SWM1000S開發板介紹 204
9.1  開發板資源 204
9.1.1  開發板資源介紹 204
9.1.2  硬件電路介紹 205
9.2  基礎程序設計 209
9.2.1  基礎功能分類 209
9.2.2  基礎程序設計 210
9.3  擴展功能程序設計 214
9.3.1  DHT-11溫濕度測量程序
設計 214
9.3.2  DS18B20溫度傳感器測量
程序設計 218
9.3.3  夏普GP2Y1010AU0F環境
PM2.5測量程序設計 222
9.3.4  E18-D80NK漫反射式避障
傳感器程序設計 226
9.3.5  ULN2003步進電機驅動
程序設計 227
9.3.6  HC-SR04超聲波傳感器程序
設計 229
本章小結 231
習題 232
第10章  SWM1000S應用開發實例 233
10.1  溫度采集節點設計 233
10.1.1  功能介紹 233
10.1.2  繫統結構設計 233
10.1.3  電路原理設計 234
10.1.4  程序設計 237
10.2  智能LED燈控制繫統設計 240
10.2.1  功能介紹 241
10.2.2  繫統結構設計 241
10.2.3  電路原理設計 241
10.2.4  程序設計 244
10.3  無刷直流電機驅動設計 250
10.3.1  工作原理 250
10.3.2  繫統結構設計 251
10.3.3  電路原理設計 252
10.3.4  程序設計 253
本章小結 255
習題 255
第11章  智能掃地機器人開發實例 256
11.1  掃地機器人(T271)開發 256
11.1.1  機器人(T271)硬件設計 256
11.1.2  機器人(T271)軟件開發 265
11.2  掃地機器人(610D)開發 273
11.2.1  機器人(610D)硬件設計 274
11.2.2  機器人(610D)軟件開發 277
本章小結 280
習題 281
附錄A  SWM1000S電氣特性 282
附錄B  SWM1000S的封裝特性 285
附錄C  Cortex-M0處理器指令集 286
附錄D  T271機器人吸塵器功能  
規劃與電路原理 288

前    言
本書內容分為兩大部分，前半部分以北京華芯微特科技有限公司研發生產的SWM1000S微控制器為基礎，圍繞ARM? CortexTM-M0內核設計的32位ARM來介紹ARM芯片(SOC)的資源與功能模塊、嵌入式繫統軟硬件技術及設計開發基礎；後半部分以該型號ARM芯片為核心，配合相應的開發板，來介紹嵌入式繫統軟件開發基礎，並以湖南格蘭博智能科技有限責任公司量產銷售的某型號智能掃地吸塵機器人為例，介紹智能掃地吸塵機器人軟件、硬件的具體開發過程。
本書以應用為主，取材新穎，內容豐富，結合配套試驗開發板，可以在開展理論教學的同時，完成實驗教學，對學生和開發人員快速掌握開發技巧、提高動手能力具有重要意義。特別是應用開發部分，配置了大量的應用實例，從常見的模塊程序到簡單的應用項目開發，再到復雜的產品項目開發，由淺入深，廣深兼顧，適合不同層次的開發者使用，可以作為機電、計算機、自動化、電子工程等專業的教材，也可以作為有關工程技術人員的參考書。
受益讀者
在學習本課程之前好先學習單片機、C語言、傳感器技術、數電模電及電子電路設計等課程。本書面向的讀者是繫統軟件開發人員、硬件設計人員和應用設計人員，以及高校相關專業的教師及學生。
相關文檔
以下文檔可以作為本書的參考文檔。
* ARM? CortexTM-M0 技術參考手冊。
* ARM? CoreSight技術參考手冊。
* ARM? v6-M結構應用層參考手冊。
* ARM? debug interface v5 技術參考手冊。
本書約定
本書的約定如下表所示。

表 示 法 含  義 通用寄存器 寄存器 寄存器用大寫的粗體表示 位 寄存器的一個位 位域 兩個或者更多連續和相關聯的位 偏移量0xnnn 寄存器地址的一個十六進制增量，增量是相對“存儲器映射”制定的模塊基址而言的 保留 標注保留下來供將來使用的寄存器位。在大多數情況下，保留位被設置成0；但使用用戶軟件也可以修改保留位的值

                  續表
表 示 法 含  義 yy:xx 寄存器位的範圍從xx到yy(xx和yy包括在內)。例如，31:24表示相應寄存器的位為31到24 寄存器 位/域 類型 RC 軟件可以讀取這個域。位/域被讀取之後由硬件清零 RO 軟件可以讀取這個域 R/W 軟件可以讀或寫這個域 WO 隻有軟件的寫操作有效；讀寄存器返回的數據無任何意義 關於開發板
開發板硬件資源 開發板軟件環境搭建(例程)  4位一體數碼管一個 ADC 8×8點陣一個 BOD 無源蜂鳴器一個 CMP 1602液晶顯示屏一個 EXIT ADC 實驗的電位器一個 FLASH 按鍵 16個 GPIO 實時時鐘模塊 I2C FLASH 模塊 OPA EEPROM 模塊 PWM PL2303模塊 UART JTAG接口一個 TIMR USB 接口一個 SSI DB9接口一個 ……(具體參考例程) 技術支持
本書配套源程序及項目設計文件資料，包含安卓及IOS版機器人控制APP源代碼等，讀者可自行下載，下載地址為https://pan.baidu.com/s/1bkiQU。
本書由陳海初(佛山科學技術學院)主持編寫，參編人員有謝小輝(蘇州大學)和熊根良(南昌大學)。第1章、第2章由熊根良負責編寫。第3～8章、第10章、第11章由陳海初負責編寫。第9章由謝小輝負責編寫，同時，還負責了配套試驗開發板的硬件電路原理設計。
羅威協助完成了第9章試驗開發板配套示例軟件程序的設計、開發、調試及驗證，累計編寫軟件測試代碼程序20000餘行，總計代碼超過50萬字符數，同時還參與智能掃地機器人T271行走運動子程序大約5000行共12萬字符數軟件代碼程序的編寫與測試。
羨浩博協助完成了掃地機器人移動APP安卓版控制軟件的開發及擴展應用程序開發，累計編寫軟件代碼程序17000餘行，總計代碼超過45萬字符數。

李強協助完成了掃地機器人移動IOS版控制軟件的開發，累計編寫軟件代碼程序15000餘行，總計代碼超過40萬字符數。此外，研究生們還協助完成了本書的初稿校對。
本書得到了蘇州大學機電工程學院院長、長江學者孫立寧的指導以及北京華芯微特公司工程師的技術支持，在此表示衷心的感謝。
本書得到了湖南格蘭博智能科技有限責任公司、長虹格蘭博科技股份有限公司、湖南省家居智能機器人工程技術研究中心的支持，在此表示衷心的感謝。
限於編者水平，加之時間倉促，書中難免有疏漏和錯誤之處，敬請讀者批評指正。



編  者