前言

嵌入式計算機系統簡稱為嵌入式系統，其概念最初源于傳統測控系統對計算機的需求。隨著以微處理器（MPU）為內核的微控制器（MCU）制造技術的不斷進步，計算機領域在通用計算機系統與嵌入式計算機系統這兩大分支分別得以發展。通用計算機已經在科學計算、事務管理、通信、日常生活等各個領域產生重要的影響。在后PC時代， 嵌入式系統的廣闊應用將是計算機發展的重要特征。一般來說，嵌入式系統的應用范圍可以粗略分為兩大類：一類是電子系統的智能化（如工業控制、現代農業、家用電器、汽車電子、測控系統、數據采集等）；另一類是計算機應用的延伸（如 MP4、手機、通信、網絡、計算機外圍設備等）。不論如何分類，嵌入式系統的技術基礎是不變的，即要完成一個以MCU為核心的嵌入式系統應用產品設計，需要有硬件、軟件及行業領域相關知識。但是，隨著嵌入式系統中軟件規模日益增大，對嵌入式底層驅動軟件的封裝提出了更高的要求，可復用性與可移植性受到特別的關注，嵌入式軟件構件化開發方法逐步被業界所重視。本書以嵌入式硬件構件與底層軟件構件設計為主線，按照嵌入式軟件工程的要求，以飛思卡爾半導體公司的32位ColdFire系列微控制器中帶以太網接口的MCF52233、帶CAN總線接口的MCF52235、帶USB2.0接口的MCF52223三個型號為藍本，按照“通用知識—芯片編程結構概要—基本編程方法—底層驅動構件封裝—應用方法與舉例”的線條，逐步闡述電子系統智能化嵌入式應用的軟件與硬件設計。

關于飛思卡爾ColdFire系列微控制器

飛思卡爾半導體是全球最大半導體公司之一，在微控制器領域長期居全球市場領先地位，以高可靠性獲得業界的一致贊譽。該公司的微控制器產品系列齊全，由不同位數（如8位、16位、32位等）、不同封裝形式（如DIP、SOIC、QFP等）、不同溫度范圍、所含模塊不同等構成了龐大的飛思卡爾微控制器產品系列，廣泛地應用于汽車電子、消費電子、工業控制、網絡和無線市場等嵌入式系統各個領域。該公司每年的研發投入超過 12 億美元。飛思卡爾公司的ColdFire系列單芯片微控制器解決方案主要面向工業/家庭自動化、遠程數據采集與控制、醫療儀表、照明控制節點、以太網應用、USB應用、ZigBeeTM控制節點等領域。該公司自2006年開始提供32微控制器MCF5223x、MCF5222x部分樣片以來，已經逐步形成了不同的功能、價格、集成度和調試能力的 32 位單芯片嵌入式應用的解決方案，使得用戶可以各取所需。也就是說，面向電子系統智能化嵌入式應用的設計，無論需要怎樣的系統功能和集成度，總能從ColdFire龐大產品系列中選取一款合適的芯片進行應用開發。這正是嵌入式系統產品設計者所期望的。本書是第一本以完整實例方式闡述飛思卡爾MCF5223x與MCF5222x應用設計的著作。

本書特點

（1）把握通用知識與芯片相關知識之間的平衡。書中對于嵌入式“通用知識”的基本原理，以應用為立足點，進行語言簡潔、邏輯清晰的闡述，同時注意與芯片相關知識之間的銜接，使讀者在更好地理解基本原理的基礎上，理解芯片應用的設計，同時反過來，加深對通用知識的理解。

（2）把握硬件與軟件的關系。嵌入式系統是軟件與硬件的綜合體，嵌入式系統設計是一個軟件、硬件協同設計的工程，不能像通用計算機那樣，軟件、硬件完全分開來看。特別是對電子系統智能化嵌入式應用來說，沒有對硬件的理解就不可能寫好嵌入式軟件，同樣沒有對軟件的理解也不可能設計好嵌入式硬件。因此，本書注重把握硬件知識與軟件知識之間的關系。

（3）對底層驅動進行構件化封裝。書中對每個模塊均給出根據嵌入式軟件工程基本原則并按照構件化封裝要求編制底層驅動程序，同時給出詳細、規范的注釋及對外接口，為實際應用提供底層構件，方便移植與復用，可以為讀者進行實際項目開發節省大量時間。

（4）設計合理的測試用例。書中所有源程序均經測試通過，并保留測試用例在本書的網絡光盤中，避免了因例程的書寫或固有錯誤給讀者帶來煩惱。這些測試用例，也為讀者驗證與理解帶來方便。

（5）網絡光盤提供了所有模塊完整的底層驅動構件化封裝程序、文檔與測試用例，同時網絡光盤中還包含芯片參考手冊、寫入器安裝與使用方法、工具軟件（如開發環境、程序寫入與讀出軟件、串口調試工具、USB 工具、以太網工具）、有關硬件原理圖及其他技術資料。

（6）提供硬件評估版、寫入調試器，并給出單獨進行程序寫入與讀出的軟件工具，方便讀者進行實踐與應用。

主要內容

全書共16章，其中第1章為概述，闡述嵌入式系統的知識體系、學習誤區、學習建議。第2～3章概述ColdFire系列微處理器特點，給出MCF52233的引腳功能與硬件最小系統電路，同時給出了第一個樣例程序及ColdFire工程組織，完成第一個ColdFire工程的入門。第4～10章分別給出UART、鍵盤、LED與LCD、A/D、定時器、QSPI、I2C與Flash存儲器在線編程等。第11～15分別給出MCF52235的CAN總線、基于MCF52233嵌入式以太網、MCF52233的其他模塊、 MCF52223的USB 2.0編程、μC/OS-Ⅱ在ColdFire上的移植與應用，第16章給出基于硬件構件的嵌入式系統開發方法。附錄A給出了本書使用的ColdFire系列MCU芯片封裝；附錄B給出了寫入器、評估板及購買方法；附錄C給出了常見實踐問題解答。

本書網絡光盤下載地址

為方便讀者，本書網絡光盤可從下列地址之一進行下載，給出多個地址的目的是防止從某一地址下載不成功。作者可能每半年對下載內容進行更新，敬請讀者關注。

電子工業出版社華信教育資源網（教育網：http://www.huaxin.edu.cn或公共網：http://www.huaxin.com.cn）免費注冊后下載；蘇州大學飛思卡爾嵌入式系統研發中心：http://sumcu.suda.edu.cn；蘇州蘇大萬佳技術有限公司：http://sueee.com.cn；昆山鑫盛盟創科技有限公司：http://www.xsmc.net；上海卓嘉電子有限公司：http://www.can-lin.com。

致謝

本書除封面署名作者外，還有蘇州大學計算機科學與技術學院嵌入式應用方向研究生王玉麗、屯娜、姚鍵東、王鳳林、錢仇圣、舒勝強、鐘海林等協助書稿整理及程序調試工作，他們卓有成效的工作，使本書更加實用。飛思卡爾半導體有限公司的Andy Mastronardi先生、馬莉女士一直關心支持蘇州大學飛思卡爾嵌入式系統研發中心的建設，為本書的撰寫提供了硬件及軟件資料，并提出了許多寶貴建議。飛思卡爾半導體有限公司的許多技術人員提供了技術支持。電子工業出版社的高買花女士、田宏峰先生為本書的出版付出了大量細致的工作。在此一并表示誠摯的謝意。

鑒于作者水平有限，書中難免存在不足和錯誤之處，懇望讀者提出寶貴意見和建議，以便再版時改進。

作者

2009年7月于蘇州大學