前言

ARM（Advanced RISC Machines）公司自1990年11月正式成立以來(lái)，從事并專注于市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)的對(duì)低成本、低功耗、高性能的32位RISC芯片的需求，選擇了設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技術(shù)并將其以知識(shí)產(chǎn)權(quán)的形式向客戶進(jìn)行授權(quán)。雖然誕生初期引來(lái)了業(yè)界許多懷疑，然而1991年ARM的第一次成功的商業(yè)交易，引來(lái)了SHARP、TI、SAMSUNG等公司加入授權(quán)行列，直接促使了新的RISC架構(gòu)的開發(fā)。目前全世界有200多家領(lǐng)先的半導(dǎo)體廠商獲得ARM授權(quán)，組成了一個(gè)牢靠的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，每秒可生產(chǎn)90個(gè)芯片。ARM公司最新的微控制器Cortex采用v7指令集體系結(jié)構(gòu)，為嵌入式市場(chǎng)提供了一個(gè)三管齊下的解決方案。Cortex-A系列提供高性能應(yīng)用處理器，Cortex-R系列專門針對(duì)實(shí)時(shí)、深度嵌入式解決方案，Cortex-M系列專注于低成本嵌入式微控制器。目前有Cortex-M0、Cortex-M1、Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-A5、Cortex-A8、Cortex-A9、Cortex-A15、Cortex-R4和Cortex-R4F等多種類型。

ARM Cortex?-M處理器系列是一系列可向上兼容的高能效、易于使用的處理器，可以幫助開發(fā)人員滿足將來(lái)的嵌入式應(yīng)用的需要，以更低的成本提供更多功能、不斷增加連接、改善代碼重用和提高能效。Cortex-M3作為Cortex-M系列的第一款處理器，集8位單片機(jī)的價(jià)格和32位ARM處理器的性能于一身，毫不夸張地說(shuō)，可以看做51時(shí)代的終結(jié)者。Cortex-M3時(shí)常被當(dāng)做在國(guó)內(nèi)使用比較廣泛的經(jīng)典處理器ARM7的繼承者來(lái)宣傳。Cortex-M3處理器提供出色的計(jì)算性能和對(duì)事件的卓越系統(tǒng)響應(yīng)，同時(shí)可以應(yīng)對(duì)低動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功率限制的挑戰(zhàn)。該處理器是高度可配置的，可以支持范圍廣泛的實(shí)現(xiàn)（從那些需要內(nèi)存保護(hù)和強(qiáng)大跟蹤技術(shù)的實(shí)現(xiàn)到需要極小面積的對(duì)成本非常敏感的設(shè)備）?？傮w而言，Cortex-M3的性能更為優(yōu)越，速度比ARM7快1/3，功耗低3/4，并且能實(shí)現(xiàn)更小的芯片面積，利于將更多功能整合在更小的芯片尺寸中，有助于單片售價(jià)降到1 美元。最新資料顯示，Cortex-M3 授權(quán)用戶數(shù)已達(dá)到29家，包括STMicroelectronics、Texas Instruments、Toshiba、NXP和ATMEL在內(nèi)的多家公司已經(jīng)出貨。

ST公司的STM32F10xx系列給用戶提供了全新的32位產(chǎn)品選項(xiàng)，結(jié)合了高性能、實(shí)時(shí)、低功耗、低電壓等特性，同時(shí)保持了高集成度和易于開發(fā)的優(yōu)勢(shì)。STM32F10xx系列分為基本型STM32F101xx、USB基本型STM32F102xx、增強(qiáng)型STM32F103xx、互聯(lián)型STM32F105/7xx和無(wú)線型STM32F108xx。本書主要以STM32F103x微處理器為硬件平臺(tái)，詳細(xì)介紹基于Cortex-M3處理器的開發(fā)技術(shù)。

第1章 簡(jiǎn)要介紹ARM處理器的基礎(chǔ)知識(shí)，包括ARM體系結(jié)構(gòu)和內(nèi)核分類，并列舉已出貨的Cortex-M3產(chǎn)品，為處理器的選型提供參考。

第2章 介紹Cortex-M3內(nèi)核，包括Cortex-M3處理器內(nèi)核結(jié)構(gòu)、編程模型和指令集知識(shí)，以及存儲(chǔ)器映射、異常和時(shí)鐘電源管理等內(nèi)容。通過(guò)本章的閱讀，可使讀者了解Cortex-M3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本工作原理。

第3 章 介紹STM32 系列微控制器，包括產(chǎn)品分類、存儲(chǔ)器總線結(jié)構(gòu)、電源管理、時(shí)鐘和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)本章的閱讀，讀者能夠開發(fā)簡(jiǎn)單的STM32最小系統(tǒng)。

第4 章 介紹STM32 函數(shù)庫(kù)，包括Cortex微控制器軟件接口標(biāo)準(zhǔn)、FWLib固件庫(kù)和STM32標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)。通過(guò)本章的閱讀，讀者可以掌握基于STM32固件函數(shù)的使用。

第5章 對(duì)嵌套中斷向量控制器和GPIO進(jìn)行介紹，包括其工作原理、相關(guān)寄存器和固件庫(kù)函數(shù)的使用，并給出實(shí)例詳細(xì)講解。

第6章～第8章 介紹STM32F103xx微控制器的USART、SPI、定時(shí)器等接口設(shè)計(jì)，包括相關(guān)寄存器和固件庫(kù)函數(shù)的使用，并給出實(shí)例詳細(xì)講解。通過(guò)閱讀這部分內(nèi)容，讀者能夠掌握STM32F103xx微控制器的主要內(nèi)部外設(shè)編程。

第9章 介紹基于STM32F103xx微控制器的操作系統(tǒng)移植技術(shù)，包括μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)介紹、應(yīng)用程序開發(fā)和移植，并對(duì)FreeRTOS和RT-Thread進(jìn)行介紹。

第10章 介紹溫濕度測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)，通過(guò)一個(gè)完成的工程實(shí)例，介紹STM32F10xx的應(yīng)用，以便加深讀者理解。

本書由范書瑞組織完成，具體執(zhí)筆如下：第1、2、9、10 章由范書瑞編寫，第3、4 章由趙燕飛編寫，第5、6章由蘇彥莽編寫，第7、8章由李琦編寫，最后由范書瑞統(tǒng)稿及定稿。本書主要參考了ST公司的RM0008、UM0427 User manual、AN2953 Application note，第2章主要參考ARM公司的DDI 0337G和DDI 0405C。出版過(guò)程中得到了ARM公司姜寧和意法半導(dǎo)體（上海）有限公司梁平先生的幫助，在此表示感謝！

鑒于Cortex-M3的強(qiáng)大功能和STM32F10xx的豐富外設(shè)，限于篇幅本書只對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行了介紹。由于編者的水平有限，書中的錯(cuò)誤在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正，歡迎讀者將批評(píng)和建議發(fā)到fansr@hebut.edu.cn中。

編 者