微控制器原理與應用：基於STM32 ARM Cortex-M4F處理器-FindBook 找書網 ISBN:9789577635891

圖書名稱：微控制器原理與應用：基於STM32 ARM Cortex-M4F處理器

本書主要內容包括ARM Cortex-M4F處理器與STM32L4微控制器簡介、STM32CubeMX、Keil MDK-ARM與STM-Studio開發工具的介紹、通用輸入輸出埠技術、中斷技術、脈波寬度調變技術、即時時鐘控制技術、A/D與D/A控制技術、串列通信技術、慣性感測器（陀螺儀、加速度計、指南針）技術。本書附有完整的範例程式與詳盡的實驗步驟，帶領讀者逐步完成微控制器程式的設計撰寫，培養讀者微控制器系統的開發能力。

作者簡介：

張國清
臺灣大學電機工程學博士
現任義守大學資訊工程學系專任副教授。其研究專長為微處理器架構、嵌入式系統、作業系統、物聯網、人工智慧等。曾參與過中華電信多項專案研究計畫，曾榮獲Altera亞洲創新設計大賽卓越指導老師獎，也曾獲得義守大學電機資訊學院傑出教學獎，擁有豐富的實務及教學經驗。

陳延華
義守大學電機研究所博士
目前任職於義守大學資工系專任教授，本書作者從事程式設計領域教學多年，廣泛接觸各種不同背景與程度的學生，對於毫無基礎或不同程度的初學者，學會如何撰寫程式，有獨特見解與教學方法。

柯松源
英國克倫菲爾大學博士
從事嵌入式系統設計與分析的工作多年，對微處理器的架構有深入的研究。專長為數位信號處理，雷達工程。曾帶領學生獲得「全國大專院校嵌入式軟體設計競賽」多媒體應用組的優等獎，也曾獲得國科會自由軟體嵌入式系統計畫類績優計畫獎，擁有豐富的實務及教學經驗。

廖冠雄
清華大學資訊工程學博士
現任義守大學資訊工程學系專任助理教授。其研究專長為無線網路、物聯網、網際網路電信、光波網路等。擁有多年網路相關課程授課經驗，參與過多項物聯網相關磨課師課程教材開發，對嵌入式系統軟體開發也具有相當的實務經驗。

章節試閱

ARM Cortex處理器屬於ARMv7架構，如圖1-1，分為Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M三子系列。Cortex-A是一種應用處理器（application processor），它是針對高效能應用平台系統而設計，通常用於行動運算、智慧型手機、高能效伺服器等。Cortex-R是一種即時處理器（real-time processor），其設計強化了即時應用系統的性能與可靠度，適用於硬碟控制器、汽車傳動系統和無線通訊的基頻控制等領域。Cortex-M是一種微控制處理器（microcontroller processor），專門用於嵌入式微控制領城，具有高成本效益比的優勢，通常用於智能電表、穿戴式裝置、汽車與工業控制系統、消費電子產品和物聯網等。
本書選擇一款STMicroelectronics（義法半導體）STM32L476G-DISCO探索板作為開發平台（如圖1-2），此探索板含有STM32L476VG超低功耗微控制器與豐富的周邊介面，如LCD顯示器、LED、音訊DAC、麥克風、慣性感測器（陀螺儀、加速度計、指南針）、搖桿、USB OTG及四路SPI快閃記憶體。其中，STM32L476VGT6微控制器（如圖1-3）是基於高性能ARM Cortex-M4F 32位元RISC內核的超低功耗微控制器，工作頻率高達80 MHz，100 DMIPS性能，Cortex-M4F內核具有單精確度浮點單元（floating point unit, FPU），支援多有ARM單精確度資料處理指令和資料類型，嵌入高速記憶體（1MB快閃記憶體，128KB SRAM）。此探索板售價在臺幣1000元以下，讀者可於以下網站購得。
https://www.mouser.tw/、https://www.digikey.tw/
本章將介紹Cortex-M處理器家族、Cortex-M4F內核的基本結構，以及基於Cortex-M4F內核的超低功耗STM32L476VG系列的微處理器。
1-1　Cortex-M處理器家族
ARM Cortex-M架構，依照系統功能需求分成M0至M4與M7的等級，Cortex-M0用於初階8/16位元應用，Cortex-M3針對中階的16/32位元應用，Cortex-M4主打高階32位元與數位信號控制應用，而Cortex-M7是Cortex-M家族最新和最高性能的處理器內核，適合用於旗艦級消費者、工業、醫療和物聯網（IoT）設備。因此，Cortex-M處理器家族包含各式功能的處理器類型來滿足不同的需求。
Cortex-M處理器特性描述
Cortex-M0 用於低成本，超低功耗的微控制器和深度嵌入式應用的處理器。
Cortex-M0+ 針對小型嵌入式系統的最高能效的處理器，與Cortex-M0處理器接近的尺寸大小和架構，但有額外擴展的功能，如單週期I/O介面和向量表重定位功能。
Cortex-M1 專為FPGA中的實現設計的ARM處理器，與Cortex-M0有相同的指令集。
Cortex-M3 針對低功耗微控制器設計的處理器，採用哈佛結構，指令匯流排和資料匯流排分開，指令與資料可並行存取，三級Pipeline，且增加了分支預測功能，大部分指令皆可依週期完成，具有硬體除法器和乘加指令（MAC）。
Cortex-M4 具備Cortex-M3的所有功能，並且增加數位信號處理（DSP）的指令集，如單指令多資料指令（SIMD）和更快的單週期MAC操作。此外，它還有一個可選的支持IEEE754浮點標準的單精確度浮點運算單元。
Cortex-M7 針對高階微控制器和數位訊號處理的應用開發的高性能處理器。具備Cortex-M4支持的所有指令功能，擴展支持雙精確度浮點運算與記憶體的功能，例如Cache和緊耦合記憶體（TCM）。
1-2　ARM Cortex-M4F處理器基本結構
Cortex-M4F處理器是基於ARMv7-M架構的32位元高性能處理器內核，採用三級管線（three-stage pipeline）的哈佛架構，支援Thumb-2技術的指令集，確保高代碼密度和降低程式存儲需求，該處理器提供符合IEEE754的單精確度浮點運算單元、一系列單週期乘加（MAC）指令、單指令多資料（SIMD）指令和飽和運算，以及專用的硬體除法器，大大減少數位信號分析、濾波、波形合成等功能所需要的執行週期數，用以滿足需要高效的控制和數位信號處理（DSP）功能混合的嵌入式微控制器應用的市場。
Cortex-M4F處理器基本結構如圖1-4所示，包含處理器內核、FPU、DSP、巢狀向量中斷控制器（nested vectored interrupt controller, NVIC）、記憶體保護單元（memory protection unit, MPU）、匯流排介面單元和追蹤除錯單元等。

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作者序

微控制器應用領域非常廣泛，它是物聯網、工業控制、嵌入式應用、車用電子、智慧醫療、消費性電子與通訊裝置等領域的核心。只要是具有智慧化的資訊電子產品，就一定需要微控制器技術，所以學好微控制器技術非常有用，對未來職涯的發展很有助益。那麼要如何學好微控制器呢？微控制器技術是一門實作的課程，如果僅學習理論知識而不動手操作是很難學會的。所以，學好微控制器技術必須做到理論知識與實驗操作兼顧，邊學邊做，方可達到最佳的學習效果。
本書作者在微控制器系統理論及實務經驗都相當豐富，為帶領讀者進入微控制器之應用領域，將...

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目錄
第1章　ARM Cortex-M4處理器與STM32L4微控制器簡介
1-1　Cortex-M處理器家族
1-2　ARM Cortex-M4F處理器基本結構
1-3　STM32L476VGT6微處理器
第2章　STM32L4系列微控制器開發平台與開發工具介紹
2-1　開發平台：STM32L476G-DISCO探索板
2-2　系統需求
2-3　開發工具
第3章　最小軟體系統
3-1　最小軟體系統製作
3-2　開機啟動程式
第4章　通用輸入輸出埠GPIO與LED顯示控制
4-1　GPIO簡介
4-2　GPIO埠基本結構介紹
4-3　LED閃爍的實驗：使用GPIO輸出控制LED顯示
4-4　LED_Blink專案程式碼解說
4-5　BSP...

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