嵌入式系统原理及应用——基于STM32和RT-Thread_胡永涛_9787111733003

本书以意法半导体（ST）的STM32L431系列微控制器为硬件核心，采用裸机开发和RT-Thread操作系统开发两条主线贯穿工作原理与实践应用，层层递进地介绍嵌入式系统的开发设计方法。全书共13章。第1~6章介绍STM32裸机开发，包括嵌入式系统概述、STM32硬件及软件基础、STM32通用功能输入输出、STM32外部中断、STM32定时器/计数器和STM32通用同步异步通信。第7~12章介绍RT-Thread操作系统开发，包括RT-Thread操作系统基础、RT-Thread线程管理、RT-Thread线程间同步、RT-Thread线程间通信、RT-Thread设备驱动和RT-Thread软件包。两种开发环境均适用于ST全系列微控制器，并且屏蔽了不同芯片的差异，用户掌握了STM32L431系列微控制器即掌握了ST全系列微控制器。第13章介绍基于STM32及OneNET的智能家居系统，通过综合应用案例，读者可以快速掌握基于STM32及RT-Thread的嵌入式系统设计与开发的方法。
本书配有大量源于工程项目的应用实例，所有实例均经过调试和测试，可直接移植应用。此外，本书各章均配有思维导图和思考与练习，帮助读者巩固基础知识，提高综合应用能力。
本书可作为普通高等院校电气、自动化、电子信息、机器人等专业的教材。本书配有以下教学资源：电子课件、源代码、教学大纲、视频。选用本书作教材的教师请登录wwwcmpeducom注册后下载，或加微信13910750469索取。

STM32系列微控制器是ST公司生产的基于Cortex-M内核的嵌入式微控制器，具有外设丰富、集成度高、外围电路简单等优点，是目前应用最为广泛的微控制器之一。因此，基于STM32的嵌入式系统开发是目前众多高等院校电气、自动化、电子信息、机器人等专业学生必须掌握的技术之一。ST公司提供了用于STM开发的集成开发工具STM32CubeIDE，降低了学习门槛，开发者利用STM32CubeIDE可快速掌握STM32裸机开发的方法，设计开发简单的嵌入式产品。然而，随着物联网、云计算、大数据、人工智能等高新技术的快速发展及广泛应用，单纯地掌握裸机开发方法已不能满足技术发展及企业用人需求，因此本书在STM32裸机开发的基础上，详细介绍基于RT-Thread操作系统的嵌入式系统开发方法。RT-Thread是上海睿赛德电子科技有限公司推出的一款开源的嵌入式实时操作系统，具有完全的自主知识产权，经过近20年的沉淀，已演变成一个功能强大、组件丰富的物联网操作系统，是目前开发者最多、装机量最大、社区最活跃的国产嵌入式实时操作系统之一。开发者利用睿赛德提供的集成开发工具RTThread Studio可方便快速地开发稳定、可靠、复杂的嵌入式产品。本书以STM32L431RCT6为硬件平台，介绍STM32系列微控制器基本外设及RT-Thread操作系统主要功能的工作原理及应用方法，由于集成开发环境屏蔽了不同型号微控制器的差异，读者掌握了STM32L431RCT6后，即可利用任意型号的STM32微控制器设计开发嵌入式系统。
本书内容可分为STM32裸机开发、RT-Thread操作系统开发和综合应用三部分。STM32裸机开发包括第1~6章：前两章介绍了嵌入式系统及STM32微控制器相关基础知识，如嵌入式系统基本概念、软硬件架构、STM32微控制器最小系统、裸机开发环境搭建等；第3~6章分别针对STM32核心外设GPIO、EXTI、TIM和USART，阐述其内部电路结构及应用方法，并配有相应的应用实例及详细的开发过程。RT-Thread操作系统开发包括第7~12章：第7章介绍了RT-Thread操作系统基础；第8~10章为RT-Thread操作系统的内核功能，详细介绍了线程管理、线程间同步和线程间通信的工作原理及应用方法，并配有简单的应用实例，帮助读者掌握基本应用方法；第11章为RT-Thread的设备管理，详细介绍了IO设备模型框架，在此基础上概括了PIN设备、UART设备、TIM设备和ADC设备的管理方式及应用方法，每种设备均给出了应用案例，读者在掌握上述设备应用后可根据需要自行学习其他设备；第12章为RT-Thread软件包，以AHT10、AT Device、MQTT和cJSON为例详细介绍了不同类型软件包的应用方法，读者在此基础上可根据应用需求快速掌握其他软件包的使用方法。第13章为综合应用，通过基于STM32和OneNET的智能家居系统介绍了基于STM32及RT-Thread的嵌入式系统开发设计流程，帮助读者全面掌握嵌入式系统设计开发的方法。
本书各章内容通过裸机开发和操作系统开发两条主线贯穿工作原理与应用实践两个主题，层次递进地讲解STM32微控制器基本外设的工作原理及应用和RT-Thread操作系统的工作原理及应用。为了便于读者掌握理论及设计开发方法，相关章节根据内容安排给出大量的应用实例，所有实例均经过测试验证，且大部分源于工程项目实践，读者参考案例可快速掌握嵌入式系统设计开发的方法。此外，本书每章前配有简化版思维导图，建议读者在完成本章内容学习后及时完善思维导图，在此基础上完成每章后的思考与练习，包括理论基础题和编程应用题，以巩固理论知识，拓展提高应用实践能力，最终形成完整的嵌入式课程体系。
前言本书是编者多年教学经验和工程实践经验的总结，由浅入深，难易适中，突出前沿，强调系统的学习路线，使读者在快速掌握裸机开发方法的基础上，进阶操作系统开发，培养结构化、模块化、面向对象的编程思想和思维方式，具备独立开发复杂嵌入式系统的能力。本书不仅是一本教科书和教学参考书，而且可作为物联网、仪器仪表、自动控制等工程技术人员及科技工作者的技术参考书。
本书由胡永涛任主编，李婕和董明如任副主编，赵新蕖、高雅昆、田效伍参编。其中，胡永涛编写第1、2、12、13章，李婕编写第3～5章，董明如编写第6、7、11章，赵新蕖编写第8章，高雅昆编写第9章，田效伍编写第10章。本书的程序调试和实验工作由李婕、董明如、卢亚娟等完成。
本书在编写过程中参考和借鉴了大量相关资料，并引用了部分文字和代码，谨对各位作者表示衷心的感谢。特别鸣谢意法半导体（中国）投资有限公司和上海睿赛德电子科技有限公司，本书获产学合作协同育人项目支持，在编写过程中得到了意法半导体大学计划负责人丁晓磊女士和睿赛德大学计划负责人罗齐熙先生大量无私的帮助。杜志勇、常文平、赵斌、杨捷、杨晓、张超、李金玉等为本书的编写提出了许多宝贵的意见，在此一并表示感谢。
由于编者水平有限，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请读者批评指正，相关建议可以发送至邮箱hythait@163com。

编者

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