RISC-V嵌入式开发实践——基于CH32V307微控制器

书籍作者：王宜怀	ISBN：9787512437531
书籍语言：简体中文	连载状态：全集
电子书格式：pdf,txt,epub,mobi,azw3	下载次数：2605
创建日期：2023-03-30	发布日期：2023-03-30
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内容简介

本书以沁恒微电子公司（WCH)的RSIC-V内核的CH32V307系列微控制器为蓝本，以知识要素为核心，以构件化为基础，阐述嵌入式技术基础与实践。本书介绍的AHL-CH32V307 硬件系统可以满足基础实践的需要。

全书共13章，第1章简要阐述嵌入式系统的知识体系、学习误区与学习建议；第2章为RSIC-V架构微处理器简介；第3章介绍MCU存储器映像、中断源与硬件最小系统；第4章以GPIO为例给出规范的工程组织框架，阐述底层驱动应用与设计方法；第5章介绍嵌入式硬件构件与底层驱动构件的基本规范；第6章阐述串行通信接口UART，并给出第一个带中断的实例。第1-6章囊括了学习一个微控制器人门环节的完整要素第7-12 章分别介绍了 SysTick 、Tim町、RTC 、Flash 在线编程、ADC、DAC、SPU2C、TSC、DMA 、CAN 、 USB 、以太网模块及其他模块。第13章给出了外接部件、RTOS、嵌人式人工智能等应用案例。

本书适用于高等学校嵌人式系统的教学或技术培训，也可供嵌人式系统与物联网应用技术人员研发时参考。

作者简介

王宜怀，博士，苏州大学计算机科学与技术学院教授、软件工程系主任、博士生导师；苏州大学嵌入式系统与物联网研究所所长；苏州大学-沁恒RISC-V协同创新中心主任，江苏省计算机学会嵌入式系统与物联网专业委员会主任，中国软件行业协会嵌入式系统分会理事。曾获福建省八五期间电子信息应用先进个人、全国高等学校计算机教学成果奖一等奖、一流本科课程、江苏省高等教育教学成果一等奖、苏州大学五四青年特别感谢奖、苏州大学高尚师德奖等。致力于嵌入式系统与物联网、嵌入式人工智能、嵌入式软件工程等方向研究与教学工作，撰写嵌入式系统方面著作十余部，获得发明专利三十余项。

编辑推荐

① 作者资深。主编王宜怀教授为苏州大学嵌入式系统与物联网研究所所长，苏州大学-沁恒RISC-V协同创新中心主任，江苏省计算机学会嵌入式系统与物联网专业委员会主任，中国软件行业协会嵌入式系统分会理事，教学、科研成果显著，撰写嵌入式系统方面著作十余部，获得发明专利三十余项。

② 结构科学。书中以嵌入式硬件构件及底层软件构件设计为主线，基于嵌入式软件工程的思想，按照“通用知识—驱动构件使用方法—测试实例—构件制作过程”的线条，逐步阐述电子系统智能化嵌入式应用的软件与硬件设计。

③ 内容新颖。本书在苏州大学嵌入式团队几十年教学积累的基础上，基于沁恒微电子的RISC-V架构CH32V307微控制器构建通用嵌入式计算机GEC生态系统，形成了相对完备的教学及实践系统。

④ 实例化教学。书中设计了大量的测试用例，也提供了所有模板完整的底层驱动构件化封装程序。

⑤ 本书设计了可直接进行实践的硬件系统AHL- CH32V307，该系统简捷、便利，可边学边实践，详情见书中介绍。

前言

嵌入式计算机系统简称为嵌入式系统,其概念最初源于传统测控系统对计算机的需求.随着以微处理器(MPU)为内核的微控制器(MCU)制造技术的不断进步,计算机领域在通用计算机系统与嵌入式计算机系统这两大分支上分别得以发展.通用计算机已经在科学计算、通信、日常生活等各个领域产生了重要影响.在后PC时代,嵌入式系统的广泛应用是计算机发展的重要特征.一般来说,嵌入式系统的应用领域可以粗略分为两大类:一类是电子系统的智能化(如工业控制、汽车电子、数据采集、测控系统、家用电器、现代农业、嵌入式人工智能及物联网应用等),这类应用也被称为微控制器MCU 领域;另一类是计算机应用的延伸(如平板电脑、手机、电子图书等),这类应用也被称为应用处理器MAP领域.不论如何分类,嵌入式系统的技术基础都是不变的,即要想完成一个嵌入式系统产品的设计,就需要有硬件、软件及行业领域的相关知识.但是,随着嵌入式系统中的软件规模日益增大,对嵌入式底层驱动软件的封装提出了更高的要求,可复用性与可移植性受到特别的关注,嵌入式软硬件构件化开发方法逐步被业界所重视。

2020年以来,RISC V 架构处理器在我国得以快速发展.本书在苏州大学嵌入式团队几十年教学积累的基础上,基于沁恒微电子公司的RISC-V 架构CH32V307微控制器构建的通用嵌入式计算机GEC生态系统,形成了相对完备的教学及实践体系.本书内容是在作者前期撰写的普通高等教育“十一五”“十二五”国家级规划教材、国家级一流本科课程教学实践的基础上,以CH32V307微控制器为蓝本重新撰写的.同时,在南京沁恒微电子公司及北京航空航天大学出版社的支持下,随书配备了可以直接进行实践的硬件系统AHL- CH32V307,该系统具有简捷、便利、边学边实践等优点,克服了实验箱模式的冗余、不方便带出实验室、不易升级等缺点,以逐步探索嵌入式教学的新模式。

书中以嵌入式硬件构件及底层软件构件设计为主线,基于嵌入式软件工程的思想,按照“通用知识—驱动构件使用方法—测试实例—构件制作过程”的脉络,逐步阐述电子系统智能化嵌入式应用的软件与硬件设计.需要特别说明的是,虽然书籍的撰写与相关课程的教学必须以某一特定芯片为蓝本,但作为嵌入式技术的基础,本书试图阐述嵌入式通用知识要素.因此,本书以知识要素为基本立足点,设计芯片的底层驱动,使得应用程序与芯片无关,使其具有通用嵌入式计算机(GEC)的性质.书中将大部分驱动的使用方法提前阐述,而将驱动构件的设计方法后置,目的是先学会使用构件进行实际编程,再理解构件的设计方法。因为理解构件的设计方法有一定难度,所以对于不同要求的教学场景,可以不要求学生理解全部构件的设计方法,仅讲解一两个即可。

本书具有以下特点:

(１)把握通用知识与芯片相关知识之间的平衡。书中对于嵌入式“通用知识”的基本原理,以应用为立足点,进行语言简洁、逻辑清晰的阐述,并注意与芯片相关知识的衔接,使读者在更好地理解基本原理的基础上,理解芯片应用的设计;同时反过来,加深对通用知识的理解。

(２)把握硬件与软件的关系。嵌入式系统是软件与硬件的综合体,嵌入式系统设计是一个软件、硬件协同设计的工程,不能像通用计算机那样,将软件、硬件完全分开来看.特别对电子系统智能化嵌入式应用来说,没有对硬件的理解就不可能写好嵌入式软件,同样没有对软件的理解也不可能设计好嵌入式硬件.因此,本书注重把握硬件知识与软件知识之间的关系。

(３)对底层驱动进行构件化封装。书中对每个模块均给出根据嵌入式软件工程基本原则并按照构件化封装要求编制底层驱动程序,同时给出详细、规范的注释及对外接口,为实际应用提供底层构件,方便移植与复用,可以为实际项目开发节省大量时间。

(４)设计合理的测试用例。书中所有源程序均经测试通过,并将测试用例保留在本书的网上教学资源中,避免因例程书写或固有的错误给读者带来烦恼.这些测试用例也为读者验证与理解相关知识带来方便。

(５)本书网上的电子资源提供了所有模块完整的底层驱动构件化封装程序与测试用例。需要使用PC机的测试用例程序,还提供了PC机的C＃源程序、芯片资料、使用文档和硬件说明等,网上电子资源的版本会适时更新。

本书由苏州大学王宜怀统稿,杨勇、施连敏、游辉敏参与编写.苏州大学嵌入式系统与物联网研究所的研究生参与了程序开发、书稿整理及有关资源建设,他们卓有成效的工作使得本书内容更加充实。南京沁恒微电子公司的司云腾、李天培、陶玉凯、陈瑶、刘琪等给予了技术支持并校对书稿。苏州大学的刘纯平、赵雷、章晓芳、杨璐、刘晓升等老师,宿迁学院的王志超、陈林、万娟、史洪玮等老师,为本书提出了许多建设性意见,在此一并表示诚挚的感谢。

鉴于作者水平有限,对于书中存在的不足和错误之处,恳望读者提出宝贵意见和建议。

苏州大学　王宜怀

２０２２年２月

RISC-V嵌入式开发实践——基于CH32V307微控制器

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