采用ARM技術知識產權(IP)的微處理器,即我們通常所說的ARM微處理器,已遍及工業(yè)控制、消費類電子產品、通信系統、網絡系統、無線系統等各類市場,基于ARM技術的微處理器應用占據了32位RISC微處理器90%以上的市場份額,ARM技術正在逐步滲入我們生活的各個方面。 ARM已成為嵌入式的代名詞,學習嵌入式就是學習ARM。
ARM Cortex系列提供了一個標準的體系結構來滿足不同的性能要求,其處理器基于ARMv7架構的三個分工明確的部分。A部分面向復雜的尖端應用程序,用于運行開放式的復雜操作系統;R部分針對實時系統;M部分為成本控制和微控制器應用提供優(yōu)化。
面對豐富多彩的嵌入式世界,我們該如何選擇學習的內容與形式呢?
ARM公司1985年開發(fā)出全球第一款商業(yè) RISC 處理器,ARM7于1993年推出,之后還有ARM9、ARM11,都得到廣泛使用。2004年開始推出更新的ARM CortexM3、A8、A9、A15,取代ARM7、ARM9、ARM11,廣泛運用在嵌入式領域中。
CortexM3是首款基于ARMv7M架構的處理器,是行業(yè)領先的 32 位處理器,適用于具有高確定性的實時應用,是專門為了在微控制器、汽車車身系統、工業(yè)控制系統和無線網絡等對功耗和成本敏感的嵌入式應用領域實現高系統性能而設計的,它大大簡化了編程的復雜性,使ARM架構成為各種應用方案(即使是簡單的方案)的上佳選擇。
基于CortexM3的STM32系列控制器已經是工業(yè)自動化領域的主流微控制器,也是在全國大學生電子設計競賽中采用的主流微控制器,高校教學必須跟上技術市場的發(fā)展。我們已經成功進行9個學年基于CortexM3的STM32教學,并且創(chuàng)造性地使用Proteus仿真主流微控制器STM32進行了3個學期的實驗教學,填補了國內外高校Proteus軟件仿真STM32實驗教學方面的空白。硬件實驗+軟件仿真,二者結合,很好地完成了實驗教學,極大地提高了教學效果。
為了更好地進行嵌入式教學,我們應該積極動手實踐。筆者于2010年3月設計了基于STM32F103VBT6的AS05型“STM32SS實驗板”,2013年9月又設計了基于STM32F103VET6的AS07型“STM32+ARDUINO實驗板”,用于自己的學習與教學中。如果讀者需要本教材中的實驗板/開發(fā)板和程序(下冊第5、6章提供了49個實驗,其中包括15個Proteus仿真實驗。另外還有常見擴展模塊實驗,GCC實驗,項目實訓等),課件和課堂練習,可聯系hustp_jixie@163.com。
下冊教材中包括:STM32CubeMX和HAL庫,MDK5,Proteus,機智云,樂為物聯,產學合作協同育人項目等。特別是Proteus仿真STM32和LCD,都是首次應用,應注意實際硬件與仿真的區(qū)別。為了配合后續(xù)實訓課程,在第10章編寫了教育部2018年第二批產學合作協同育人項目“嵌入式系統原理及應用”的實訓項目四軸飛行器,此為與廣州粵嵌通信科技股份有限公司合作的教學內容。
第7章和第10章的Zigbee模塊和資料由“隔壁科技”提供;第9章的MP3播放器是網友“柯南大俠”的開源作品,電參數模塊和資料是艾銳達和立天迅捷提供的,“樂為物聯”提供了畢業(yè)設計咨詢,智能家居使用了“機智云”的平臺和資料;第10章的兩輪平衡車是由秋陽電子設計制作的,四軸飛行器的資料是匿名科創(chuàng)開源提供的,參考并摘錄了一些網友的博客文章(文中已分別注明)。廣州風標提供了Proteus仿真軟件的試用和指導以及PlayKit開發(fā)套件。特此鳴謝!
2011年9月編寫了初始講義,經過8年的教學使用,逐步修改完善并于2019年正式出版。本書有兩大特色:首次詳細介紹了Proteus仿真STM32的方法;比較全面地敘述了基于STM32的四軸飛行器以及新的光流、UWB、視覺等模塊的應用。
這里還要感謝華中科技大學出版社的編輯和使用上冊教材的老師,是你們鼓勵我完成了下冊教材的編寫,也特別感謝我的妻子和兒女,讓我有時間完成這項工作。