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| 編輯推薦： |
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（1）本书合理安排智能嵌入开发技术知识体系，结合嵌入式开发技术方向的先行课程和后续课程组织知识点与内容。（2）注重理论和实践结合，融入嵌入式软硬件开发过程和具有工程实践背景的项目案例，体现教、学、做一体化，以学生为主体、能力训练为目标，训练学生的模块设计理念和团队合作精神。（3）采用易于获得的实验开发平台，配套开发板采用USB供电，具有成本低、体积小、便于携带等特点，提高实验设备的利用率。（4）本书提供配套课件、实验案例的工程文件及源代码，读者可登录清华大学出版社网站下载使用。
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| 內容簡介： |
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《智能嵌入技术开发与实践》针对内核为ARM Cortex-M3的Cypress FM3微处理器，介绍ARM Cortex-M3架构、原理和应用。FM3微处理器具有丰富的内部外围资源，以此为基础结合实验例程由浅入深的讲解智能嵌入式开发技术。其中包括：（1）基于通用IO口外部设备驱动；（2）多任务信号采集系统的实现；（3）UART多任务串行通讯接口工程设计；（4）USB与PC端数据通讯的实现；（5）CAN总线局域网设计与多任务信息通讯；（6）I2C总线通讯技术；（7）SPI总线通讯技术；（8）多功能定时技术器的应用等。软件开发选择μCOS-II作为嵌入式操作系统，比较适合本科层次教学，因为μCOS-II系统具备了内核小、实时性好、易于移植等特点，具有经典操作系统的多任务通讯与同步机制，和LINUX、Android、Window CE等相对复杂的内核相比，代码容易理解和实现多任务程序设计。
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| 目錄：
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目录
第1章嵌入式系统开发概述1
1.1嵌入式系统概述1
1.1.1嵌入式系统的定义1
1.1.2嵌入式系统的特点1
1.1.3嵌入式微处理器2
1.1.4嵌入式操作系统4
1.2嵌入式系统的组成9
1.2.1嵌入式系统的硬件基础9
1.2.2板级支持包BSP硬件抽象层HAL11
1.2.3嵌入式系统的软件基础12
1.3嵌入式系统开发现状13
1.3.1简单的嵌入式系统开发13
1.3.2基于实时操作系统的嵌入式系统开发14
1.3.3基于片上系统的嵌入式系统开发14
小结15
习题15
第2章ARM CortexM3微处理器16
2.1ARM CortexM3的内核结构16
2.1.1ARM微处理器的内核演变16
2.1.2ARM CortexM3内核特点17
2.1.3寄存器组19
2.2ARM CortexM3的操作模式21
2.2.1操作模式22
2.2.2特权级别22
2.3中断和异常管理23
2.3.1概述23
2.3.2中断向量表24
2.3.3异常类型28
2.3.4中断控制29
2.4MB9BF506R微处理器简介31
2.4.1MB9BF506R系统概要31
2.4.2总线架构34
2.4.3存储器架构34
2.4.4MB9BF506R的外部总线接口39
2.4.5MB9BF506R的工作模式40
小结41
习题41
第3章嵌入式软件开发基础42
3.1CMSISCortex微控制器软件接口标准42
3.1.1Cortex系列微处理器的数据类型42
3.1.2CMSIS架构42
3.1.3关于启动代码45
3.1.4CMSIS编码规则46
3.1.5CMSIS支持的工具链46
3.2MB9BF506R的外设驱动库47
3.2.1概述47
3.2.2例程的使用方法47
3.3在线编程52
3.3.1Flash在线编程的程序设计53
3.3.2程序的在线升级BootLoader设计59
3.3.3烧写程序到MCU内部Flash63
3.4系统的低功耗设计65
3.4.1影响系统功耗的因素及处理措施65
3.4.2MB9BF506R的低功耗工作模式67
小结70
习题71
第4章基于COSⅡ的嵌入式软件开发特点72
4.1COSⅡ内核概述72
4.1.1COSⅡ的任务72
4.1.2COSⅡ的任务管理82
4.1.3COSⅡ的时钟节拍与时间管理86
4.1.4COSⅡ的任务的通信与同步89
4.2实现COSⅡ的移植102
4.2.1COSⅡ移植的条件102
4.2.2COSⅡ移植工作102
4.3基于COSⅡ的多任务系统开发108
4.3.1COSⅡ的配置108
4.3.2基于COSⅡ的main函数设计110
4.3.3任务代码的实现112
小结113
习题113
第5章嵌入式系统开发流程114
5.1硬件开发平台114
5.1.1JX MB9BF506R开发板115
5.1.2开发板硬件配置115
5.2嵌入式系统开发环境118
5.2.1安装IAR Embedded
Workbench开发环境118
5.2.2安装JLink驱动程序118
5.3在IAR EWARM Workbench中使用JLink调试120
5.3.1程序包的目录结构121
5.3.2打开现有工程进行调试121
5.3.3项目选项的设置123
小结131
习题131
第6章基于COSⅡ的嵌入式系统实验132
6.1流水灯控制132
6.1.1实验目的132
6.1.2实验内容132
6.1.3实验原理及说明132
6.1.4相关初始化寄存器介绍133
6.1.5设备驱动程序介绍134
6.1.6程序设计135
6.1.7实验步骤139
6.2点阵LCD显示控制139
6.2.1实验目的139
6.2.2实验内容139
6.2.3实验原理及说明139
6.2.4相关寄存器介绍143
6.2.5设备驱动程序介绍143
6.2.6程序设计145
6.2.7实验步骤149
6.3基于消息邮箱机制的按键扫描和LED显示控制149
6.3.1实验目的149
6.3.2实验内容149
6.3.3实验原理及说明149
6.3.4相关初始化寄存器介绍151
6.3.5设备驱动程序介绍152
6.3.6程序设计154
6.3.7实验步骤160
6.4基于消息队列机制的温湿度模拟数据采集及显示160
6.4.1实验目的160
6.4.2实验内容160
6.4.3实验原理及说明160
6.4.4AD相关寄存器163
6.4.5设备驱动程序介绍163
6.4.6程序设计164
6.4.7实验步骤169
6.5利用RS232串口实现与PC通信169
6.5.1实验目的169
6.5.2实验内容169
6.5.3实验原理及说明170
6.5.4UART相关寄存器171
6.5.5设备驱动程序介绍173
6.5.6程序设计174
6.5.7实验步骤177
6.6基于信号量机制的局域网CAN总线通信179
6.6.1实验目的179
6.6.2实验内容179
6.6.3实验原理及说明179
6.6.4CAN的相关寄存器184
6.6.5CAN驱动程序介绍184
6.6.6程序设计190
6.6.7实验步骤200
6.7USB Function实验201
6.7.1实验目的 201
6.7.2实验内容201
6.7.3实验原理及说明201
6.7.4USB Function相关寄存器203
6.7.5设备驱动程序介绍204
6.7.6程序设计205
6.7.7实验步骤213
6.8USB HOST实验214
6.8.1实验目的214
6.8.2实验内容214
6.8.3实验原理及说明214
6.8.4USB HOST相关寄存器217
6.8.5设备驱动程序介绍218
6.8.6程序设计220
6.8.7实验步骤223
6.9综合实例虚拟示波器224
6.9.1实验目的224
6.9.2实验内容224
6.9.3实验原理及说明224
6.9.4相关初始化寄存器介绍225
6.9.5设备驱动程序介绍227
6.9.6程序设计230
6.9.7实验步骤241
6.10综合实例多功能数据采集显示系统241
6.10.1实验目的241
6.10.2实验内容241
6.10.3实验原理及说明241
6.10.4实验相关寄存器242
6.10.5设备驱动程序介绍243
6.10.6程序设计243
6.10.7实验步骤251
第7章FM4应用扩展253
7.1FM4介绍253
7.2FM4 S6E2G系列开发套件概述255
7.2.1开发板概述255
7.2.2FM4 S6E2G系列开发套件的跳线设置255
7.3FM4 S6E2G系列开发套件硬件构成257
7.3.1FM4 S6E2G系列开发套件的原理257
7.4FM4 S6E2G系列开发套件的开发环境配置270
7.4.1软件安装270
7.4.2卸载软件273
7.4.3测试操作273
7.5FM4 S6E2G系列开发套件的开发实训275
7.5.1概述275
7.5.2实验背景276
7.5.3实验A： 使用PDL的ADC278
7.5.4实验B： 不使用PDL的ADC282
7.5.5实验测试285
小结286
习题286
参考文献288
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| 內容試閱：
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全国高等学校智能科学与技术专业规划教材
编审委员会顾问： 涂序彦何华灿韩力群
主任： 钟义信
副主任： 蔡自兴卢先和邓志鸿
秘书长： 王万森
委员： （按姓名拼音排序）
陈雯柏
（北京信息科技大学）程洪
（电子科技大学）
党选举
（桂林电子科技大学）何建忠
（上海理工大学）
蒋川群
（上海第二工业大学） 焦李成 （西安电子科技大学）
李绍滋
（厦门大学）李晓东
（中山大学）
李智勇
（湖南大学） 刘冀伟 （北京科技大学）
刘丽珍
（首都师范大学） 彭岩 （首都师范大学）
申华
（大连东软信息学院） 谭新全 （青岛大学）
唐琎
（中南大学） 唐菀 （中南民族大学）
王国胤
（重庆邮电大学） 王文庆 （西安邮电大学）
王小捷
（北京邮电大学）王艳红 （沈阳工业大学）
许林
（南开大学） 俞祝良 （华南理工大学）
张俊
（大连海事大学） 张磊 （河北工业大学）
张彦铎
（武汉工程大学）
出
版 说 明随着时代的发展和进步，以智慧地球、智能制造、智能城市等为信息化社会智能标志的智能化进程在稳步推进，智能机器人、互联网 与各行各业的结合，在新的领域创造新的生态活动，使信息技术和传统产业形成生态融合。随着智能化时代的到来，智能科学与技术已经登上历史舞台，渗透到社会生活的各方面，在信息社会中扮演了极其重要的角色。
随着智能产业的快速发展，社会对智能科学与技术人才的需求不断增长，但我国的人才储备极度匮乏，远不能满足社会需求。为了加快智能科学与技术人才的培养速度，提高培养质量，为智能产业输送合格毕业生，2004年，北京大学首次设立智能科学与技术本科专业，随后的十几年时间内，教育部又批准多所高等院校设立智能科学与技术专业，众多高校在本校现有一级学科下增设了智能科学与技术方面的二级学科，一个包括本科生、硕士生、博士生在内的智能科学技术教育体系逐步形成。
智能科学是21世纪现代科技的前沿和创新点，智能科学与技术是高等学校的年轻专业。对于该专业的培养模式、专业建设、课程教学、教材编写等，各校进行了探索和实践，但成熟的经验较少。在一年一度的全国智能科学技术教育暨教学学术研讨会上，中国人工智能学会教育工作委员会组织了一系列研讨活动，并与清华大学出版社开展了系列教材的编写合作，于2013年成立了全国高等学校智能科学与技术专业规划教材编委会，由我国信息科学、人工智能专家，北京邮电大学钟义信教授担任编委会主任，智能控制、机器人学专家，中南大学蔡自兴教授和清华大学出版社卢先和编审担任编委会副主任，共同指导全国高等学校智能科学与技术专业规划教材的编写工作。编委会每年召开一次会议，认真研讨国内外高等院校智能科学与技术专业的教学体系和课程设置，制定了编委会工作简章、编写规则和注意事项，规划了核心课程和自选课程。经过编委会全体委员及专家的推荐和审定，本套丛书首批教材的作者应运而生，他们大多是在本专业领域有深厚学术积累的骨干教师，在科研的同时从事一线教学工作，有很深的研究功底和丰富的教学经验。
本套教材是国内智能科学与技术专业第一套较为完整的规划教材，具有以下特色：
1 体系结构完整，内容具有开放性和先进性，结构合理。
2 除满足智能科学与技术专业的教学要求外，还能够满足计算机、自动化等相关专业对智能科学与技术领域课程的教学需求。
3 既有核心课程教材，又有选修课程教材，内容丰富，特色鲜明。
4 除主教材外，每本书还提供配套的多媒体电子教案、习题和实验指导等。
5 紧跟科学技术的新发展，及时更新版本。
为了保证出版质量，满足教学需要，我们坚持成熟一本，出版一本的原则。对每一本教材，都要求作者努力将智能科学与技术领域的最新成果和成熟经验反映到教材中，还邀请了本专业专家学者对书稿进行审定，对符合规划要求的书稿提出修改意见和建议，以提高本套丛书的内容质量。热切期望广大教师和科研工作者加入我们的编写队伍，并欢迎广大读者对本系列教材提出宝贵意见，以便我们不断改进策划、组织、编写与出版工作，为我国智能科学与技术人才的培养做出更多的贡献。
我们的联系方式是： jsjjc_zhangy@126.com，联系人： 张玥。
清华大学出版社2016年5月
总序在全国高等学校智能科学与技术专业规划教材出版之际，编审委员会以下简称编委会愿借此机会阐明规划出版这套教材的学理构思。
信息化和智能化是人类社会发展的大趋势。信息化的发展正在日益走向成熟，智能化的发展正在成为关注的焦点。战胜国际象棋世界冠军的Deeper Blue，战胜危险边沿问题抢答竞赛全美冠军的Watson，以及战胜围棋世界冠军的AlphaGo，都是智能科学技术突飞猛进的象征。
科技发展，人才必须先行。为了适应智能化的社会需求，我国高等学校设置了智能科学与技术本科专业。经过十多年的实践探索，各校在学科建设中积累了丰富的经验。在此基础上，编委会对本专业的教学计划和课程设置展开了深入分析，形成以下共识。
第一，注意到本专业的崭新性、高难性、重要性的特点，为了使那些刚刚脱离中学学习环境、初次踏进陌生而又神往的大学校门的莘莘学子真正学好这个专业，设置一门高屋建瓴而又深入浅出的智能科学与技术导论课程，在专业理念和学习规律两方面实施循循善诱的入门引导，是至关重要的举措。
第二，智能科学与技术的学科目的，是探索自然智能的机理，并根据自然智能机理的启示研究具有一定智能水平的机器。前者是自然智能研究，后者是机器智能（也称人工智能）研究，两者互相联系，相辅相成。因此，智能科学与技术专业直接需要的自然科学基础是脑与认知科学基础。
第三，当今时代面临越来越多复杂问题的挑战。复杂问题的共同特点是不仅存在随机型的不确定性，而且存在多种类型的不确定性因素。认识和克服这些不确定性因素所造成的影响，是智能科学与技术不可回避的特殊任务。因此，智能科学与技术专业需要掌握不确定性数学基础。
第四，完整的智能过程包括信息获取（传感）、信息传递（通信）、信息处理（计算）、知识生成（认知）、策略创建（决策）和策略执行（控制）。其中，作为核心智能过程的知识生成和策略创建是本专业的基本内涵。因此，设置机器智能来阐述核心智能的理论和方法就成为顺理成章的选择。
第五，由于智能奥秘本身所具有的基础性和深刻性，智能科学技术的研究注定需要科学研究方法论的指导，而且，智能科学技术的发展本身就是一部科学方法论的生动教材。因此，为了使本专业学生具有驾驭未来智能科学技术的创新意识，设置科技史与方法论的课程是富有远见的明智之举。
根据以上分析，编委会建议我国高等学校智能科学与技术专业的核心课程包括智能科学与技术导论（第一学期）、脑与认知科学基础（第三学期）、不确定性数学基础（第四学期）、机器智能（第五学期）、科技史与方法论（第六学期），它们是本专业教学的公共必修课程。当然，随着智能科学技术的发展，核心课程会相应地推陈出新。
深刻性，复杂性，源源不断的创新性，无处不在的广泛应用性，这些都是智能科学技术的基本特征。因此，除了核心课程教材，编委会还规划了一系列配套课程教材，如《自然语言理解》、《机器学习》、《智能决策》、《知识处理》、《智能机器人》和《智能游戏》等。编委会同时呼吁广大教师自主编写和推荐具有各校个性化特色的专业课程教材。
编委会对于本套教材的编写提出了以下要求，在取材范围上要符合课程定位，符合大纲要求；在内容上要强调体系性、开放性和前瞻性；在章节安排上要体现认识规律；在叙述方式上要引导读者积极思维；在文字风格上要采用规范语言，在语言格调上要亲和、清新、简练。
编委会相信，通过作者们的共同努力，编写好以上核心课程教材和丰富多彩的配套课程教材，就可以较好地满足智能科学与技术专业的教学需要，为培养高质量的智能科学与技术专门人才提供优良的服务。
饮水思源，在全国高等学校智能科学与技术专业规划教材问世之际，编委会对为这套教材的出版做出贡献的各有关方面表示崇高的敬意和衷心的感谢。
2001年，中国人工智能学会及其教育工作委员会开始积极推动在我国高校设立智能科学与技术本科专业。2004年，北京大学自设的本科专业开始招生。2005年，国家教育部正式批准一批高校设立本专业。自此，智能科学与技术专业开始在祖国的大地上茁壮成长。
清华大学出版社对本系列教材的编辑出版给予了高度重视和大力帮助，主动与中国人工智能学会教育工作委员会开展合作，组织和支持了全国高等学校智能科学与技术专业规划教材的策划与编审委员会的组建和运转。
智能科学技术正处在迅速发展和不断创新的阶段。编委会真诚地希望，本套规划教材的出版不仅对我国高等学校智能科学与技术专业的学科建设发挥积极的作用，而且对世界智能科学技术的研究与教育做出积极的贡献。
同时，正因为智能科学技术处在快速发展的阶段，我国高校智能科学与技术专业还处在成长时期，本套教材难免存在错误和不足。为此，恳切希望广大读者对本套教材中的问题提出批评意见，以便我们不断改进和完善。
全国高等学校智能科学与技术专业规划教材编审委员会2016年4月智能嵌入式技术开发涉及电子、计算机、自动控制等诸多专业知识,是软件、硬件设计的完美结合,需要具备数字电路、计算机原理、C语言相关知识和技能。因此,初学者选择适合的硬件环境和难度适中的嵌入式操作系统学习嵌入式技术开发尤为重要。ARM公司推出的ARM V7架构,首次从单一款式变成三种款式： 适用于高性能应用平台开发的A系列,适合于高实时性需求的嵌入式系统开发的R系列以及单片机风格的高性能M系列。本书选择M系列中内核为CortexM3的Cypress FM3微处理器MB9BF506R和内核较小、实时性较好、易于移植的嵌入式操作系统内核COSⅡ作为基础,比较适合本科层次高年级以及研究生层次教学,也可以作为嵌入式工程师的参考用书。
全书共7章,其中第1～5章为理论和应用基础内容,第6、7章为实践应用内容。围绕CortexM3微处理器和基于COSⅡ的嵌入式软硬件开发展开,由浅入深地引领读者步入嵌入式软硬件开发的大门。第1章介绍嵌入式系统开发的现状和所涉及的行业及领域,以及选择MB9BF506R和COSⅡ作为本书内容展开和实践应用实例的理由;第2章介绍CortexM3的内核特点以及微处理器的内部外围功能和内存映像;第3章介绍嵌入式系统软件开发的基础,如CMSISCortex微控制器软件接口标准、外设驱动程序的编写、在线编程技术以及低功耗设计需求等内容;第4章概括介绍了COSⅡ的内核特点、COSⅡ的移植过程以及基于COSⅡ进行嵌入式系统软件开发的特点;第5章以IAR EWARM Workbench为例介绍了嵌入式系统软件的开发环境搭建、程序开发以及调试的全过程;第6章介绍本书的实验环境配套开发板的相关内容,给出了10个基于COSⅡ的实验项目开发实例,从实验目的、实验原理、实验步骤到具体的设计实现,一步一步引导读者进行实践应用的开发。本书第7章是扩展应用高级案例,介绍了CortexM4内核FM4微处理器的特点和开发流程。
本书具有以下特点。
1 遵照教育部高等学校教学指导委员会最新计算机科学与技术、自动化及相关专业的培养目标和培养方案,合理安排智能嵌入开发技术的知识体系,结合嵌入式开发技术方向的先行课程和后续课程组织相关知识点与内容。
2 注重理论和实践结合,融入嵌入式软硬件开发的过程和具有工程实践背景的项目案例,体现教、学、做一体化,以学生为主体,以能力训练为目标,并提供团队合作完成的综合开发训练项目,以每个项目为单元,有针对性、有特色。
3 针对嵌入式系统课程面临的教学内容和实验器材的老化问题,上海京西电子信息系统有限公司开发了适合于本教材的实验开发板,与以往的实验设备相比,成本降低了许多,以USB供电,采用口袋式设计,便于携带,提高了实验设备的利用率。
4 教材提供配套的课件、实验例程的工程文件及源代码。
本书由佟国香、孙红主编,张红岩、彭涛、朱振宁副主编。其中,佟国香、孙红共同编写了第1～4章和第6章并统稿,朱振宁、张红岩、彭涛编写了第7章,并为实验环节的编写提供了技术咨询。在编写过程中,作者参阅了Cypress公司、上海京西电子信息系统有限公司等的科研成果,也吸取了国内外教材的精髓,对他们的贡献表示由衷的感谢。本书在出版过程中,得到了彭敦路教授、徐伯庆副教授和孙国强副教授的支持和帮助;还得到了清华大学出版社的大力支持,在此表示诚挚的感谢。
由于作者水平有限,对于书中不妥和疏漏之处,恳请各位专家、同仁和读者不吝赐教,并与笔者讨论,联系邮箱tonggx@usst.edu.cn。
编者2017年10月
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