目 錄
項目1 流水燈的設計與實現 1
任務1.1 熟悉嵌入式繫統、明確課程學習方法 1
1.1.1 嵌入式繫統的由來和分類 1
1.1.2 嵌入式繫統的知識體繫和學習建議 3
任務1.2 熟悉KEA128資源和硬件小繫統 5
1.2.1 KEA繫列MCU簡介 5
1.2.2 KEA128存儲映像、引腳功能與硬件小繫統 6
任務1.3 學習GPIO底層驅動構件設計及使用方法 11
1.3.1 GPIO的通用知識 11
1.3.2 KEA128的GPIO底層驅動構件設計及使用方法 12
任務1.4 閃燈和流水燈的設計與實現 15
1.4.1 小燈硬件構件和軟件構件的設計及使用方法 15
1.4.2 嵌入式軟件小繫統及閃燈的實現 19
項目2 開關狀態指示燈的設計與實現 23
任務2.1 學習開關硬件構件和軟件構件的設計及使用方法 23
任務2.2 學習開關狀態指示燈的應用層程序設計 26
項目3 利用定時中斷實現頻閃燈 28
任務3.1 理解中斷的基本概念及基本過程 28
3.1.1 中斷的基本概念 28
3.1.2 中斷的基本過程 31
任務3.2 利用FTM定時中斷實現頻閃燈 31
3.2.1 FTM基本定時底層驅動構件設計及使用方法 32
3.2.2 利用FTM定時中斷實現頻閃燈的應用層程序設計 34
任務3.3 利用內核定時器（SysTick）中斷實現頻閃燈 36
3.3.1 SysTick定時器底層驅動構件頭文件 37
3.3.2 利用SysTick中斷實現頻閃燈的應用層程序設計 38
項目4 利用數碼管顯示數字 40
任務4.1 學習數碼管通用知識及數碼管硬件構件設計 40
4.1.1 數碼管的結構 40
4.1.2 數碼管的硬件構件設計 41
4.1.3 數碼管的筆形碼 42
任務4.2 學習數碼管軟件構件設計及使用方法 43
4.2.1 數碼管軟件構件頭文件 44
4.2.2 數碼管軟件構件源文件 45
任務4.3 數碼管顯示的應用層程序設計 47
4.3.1 使某位數碼管顯示數據 48
4.3.2 使多位數碼管輪流顯示數據 49
4.3.3 使多位數碼管“同時”顯示數據 50
4.3.4 利用定時中斷實現數碼管動態顯示效果 51
項目5 鍵盤的檢測與控制 56
任務5.1 學習鍵盤通用知識及鍵盤硬件構件設計 56
5.1.1 鍵盤通用知識 56
5.1.2 獨立式鍵盤硬件構件設計 57
5.1.3 矩陣式鍵盤硬件構件設計 58
任務5.2 學習鍵盤軟件構件設計及使用方法 59
5.2.1 獨立式鍵盤軟件構件設計及使用方法 59
5.2.2 矩陣式鍵盤軟件構件設計及使用方法 61
任務5.3 鍵盤檢測與控制的應用層程序設計 66
5.3.1 獨立式鍵盤檢測與控制的應用層程序設計 66
5.3.2 矩陣式鍵盤檢測與控制的應用層程序設計 68
項目6 利用UART實現上位機和下位機的通信 75
任務6.1 學習UART的通用知識 75
任務6.2 學習UART底層驅動構件設計及使用方法 78
任務6.3 學習PC與MCU的串口通信與調試方法 81
6.3.1 UART通信的應用層程序設計 81
6.3.2 UART通信的測試方法 84
6.3.3 使用printf函數輸出數據 84
項目7 利用PWM實現小燈亮度控制 88
任務7.1 學習PWM的通用知識 88
任務7.2 學習FTM_PWM底層驅動構件設計及使用方法 90
任務7.3 利用PWM實現小燈亮度控制的應用層程序設計 93

項目8 利用輸入捕捉測量脈衝信號的周期和脈寬 95
任務8.1 學習輸入捕捉的通用知識 95
任務8.2 學習FTM輸入捕捉底層驅動構件設計及使用方法 96
任務8.3 學習FTM輸入捕捉功能的應用層程序設計方法 99
項目9 利用ADC設計簡易數字電壓表 103
任務9.1 學習ADC的通用知識 103
任務9.2 學習ADC底層驅動構件設計及使用方法 106
任務9.3 簡易數字電壓表的設計 108
9.3.1 簡易數字電壓表的硬件電路組成和工作原理 108
9.3.2 簡易數字電壓表的應用層程序設計 108
項目10 利用CAN總線實現多機通信 111
任務10.1 學習CAN的通用知識 111
10.1.1 CAN總線繫統的總體構成 111
10.1.2 CAN節點的硬件結構和網絡通信原理 112
10.1.3 CAN總線的優點 120
任務10.2 學習CAN底層驅動構件設計及使用方法 121
任務10.3 學習多機之間的CAN通信與調試方法 127
附錄A 80LQFP封裝S9KEAZ128AMLK引腳功能分配表 131
附錄B Keil MDK集成開發環境使用方法 134
附錄C 下載軟件J-Flash簡明使用方法 143
附錄D 繫統時鐘 146
附錄E 公共要素構件文件 150
附錄F KEA128底層驅動構件源文件（.c文件） 156
參考文獻 194

前    言
“單片機與嵌入式繫統”是電子信息類、自動化類等專業的核心課程，該課程面向嵌入式繫統設計師工作崗位，目的是為社會培養嵌入式智能產品設計、分析、調試與創新能力的高素質技術技能型人纔。
目前，以ARM微處理器為核心的嵌入式繫統應用越來越廣泛，越來越多的高校開始以基於ARM內核的微控制器為藍本開展嵌入式技術教學。目前不少ARM嵌入式繫統教材主要存在以下問題：
（1）過於依賴具體的ARM芯片資料，直接將芯片手冊翻譯成對應的章節，沒有對嵌入式繫統涉及的通用知識進行提取和總結，很難體現教學重點，沒有很好地遵循“循序漸進、由簡到難”的教學原則；
（2）直接將芯片廠家配套的軟件開發工具包中的代碼作為教材對應章節的樣例程序，但軟件開發工具包中的代碼並沒有按照軟件工程的要求很好地進行工程組織，這會使初學者望而生畏。
基於上述兩個主要問題，很難實現在不同嵌入式芯片和不同嵌入式應用繫統之間的軟硬件可移植性和可復用性，並且會導致課程教學難度大、教學效果不理想等。
針對上述問題，我們在嵌入式繫統課程教學中進行了改革，為了實現嵌入式繫統設計的可移植性和可復用性，嵌入式硬件和嵌入式軟件均采用構件化的設計思想，即對嵌入式硬件和嵌入式軟件進行封裝，供繫統設計者調用，並倡導嵌入式軟件分層設計的理念，以降低嵌入式技術教學難度和開發難度，為分層教學、因材施教提供有效可行的途徑，有效突出學生的學習主體地位，充分調動學生的學習積極性，使學生具有一定的辯證唯物主義運用能力、產品成本意識、勞動意識、創新意識和創新能力。
本教材在編寫過程中，牢固樹立以學習者為中心的教學理念，按照“以學生為中心、學習成果為導向、促進自主學習”的思路進行教材開發設計，充分體現“做中學、學中做”“教、學、做一體化”等教育教學特色，使學校教學過程與企業的生產過程相對接。以實際、實用、必需、夠用為原則，本教材采用項目化教學方式，以“項目、任務、活動”等理實一體教學模式呈現教學內容。
本教材按照循序漸進、搭積木的設計思想，共設計了10個項目，每個項目均基於構件化設計，且均采用了“通用知識”→“硬件構件設計”→“軟件構件設計”→“應用層程序設計”的學習流程。後可根據學生的基礎層次，利用10個項目中的部分項目或全部項目進行綜合應用繫統設計和課程考核。
為了方便教學和讀者自學，本教材配套學習任務手冊、電子教案、電子課件、基於構件化的嵌入式軟件工程源程序模擬試卷及答案等教學資源。
本教材由索明何、王宜懷、邢海霞及李妙然共同編著。索明何負責全書的策劃、內容安排、案例選取和統稿工作。
本教材在編寫過程中，得到了蘇州大學ARM嵌入式與物聯網技術中心、北京龍邱智能科技有限公司、北京和緒科技有限公司的熱心幫助和指導，在此一並表示衷心的感謝。
由於編者水平有限，疏漏之處在所難免，懇請廣大專家和讀者提出寶貴的修正意見和建議。編者聯繫方式：1043510795@qq.com。
注：因程序中字體不全，為與程序顯示一致，本書用“us”表示“μs”。
 
                                                                  索明何
2020年7月