《Cortex-M处理器设计指南》是一本基础开发教程,主要介绍了在基于Cortex-M的处理器中使用C语言进行编程开发的关键技术。该书首先概述了Cortex-M系列产品并详细介绍了实际例程中所支持的架构描述,以便工程师在Cortex-M0/M0+/M3和Cortex-M4中更加容易地开发基于C语言的程序;接着阐述了更多Cortex-M处理器架构的先进特性和软件技术,例如存储保护、操作模式和双栈操作。最后介绍了Cortex-M处理器RTOS和CMSIS DSP库的使用、如何设计实时DSP应用程序,以及CoreSight调试系统的实时特性。
核心内容
Cortex-M0/M0+/M3和Cortex-M4之间的主要不同点;
如何编写运行在基于Cortex-M处理器上的C语言程序;
如何进行RTOS开发和使用CoreSight调试系统;
如何优化Cortex-M4的DSP代码以及建立实时DSP系统。
关键特性
Cortex微控制器软件界面标准(CMSIS),以及基于Cortex-M微控制器的通用架构;
Cortex-M3和Cortex-M4的CMSIS DSP库覆盖范围;
集成开发环境IDE和调试器在PC中仿真或者在低成本硬件中运行。
Trevor Martin,是Hitex UK公司资深的技术专家,在Hitex UK工作的20多年间,他曾使用过众多类型的微控制器和相关的开发工具。自从2004年Cortex-M3处理器发布以来,Trevor发表了大量基于Cortex-M的微控制器的优秀文章和应用笔记。Trevor不仅具有广博的Cortex-M处理器家族的知识,而且还很熟悉现今嵌入式应用中的许多开发技术、应用软件和通信协议。
出版者的话
译者序
序
前言
第1章 Cortex-M处理器家族简介 1
1.1 Cortex系列概述 1
1.2 Cortex-M3 2
1.3 先进的架构特性 5
1.4 Cortex-M0 6
1.5 Cortex-M0+ 9
1.6 Cortex-M4 10
1.7 DSP指令 12
第2章 为Cortex-M处理器家族开发软件 14
2.1 引言 14
2.2 Keil微控制器开发套件 14
2.3 教程练习 15
2.4 安装 15
2.5 练习:建立第一个程序 16
2.6 Blinky项目 16
2.6.1 寄存器窗口 21
2.6.2 反汇编窗口 21
2.7 项目配置 29
2.8 硬件调试 38
第3章 Cortex-M架构 41
3.1 引言 41
3.2 Cortex-M指令集 41
3.3 编程器的模型与CPU寄存器 42
3.4 程序状态寄存器 43
3.5 Q位和饱和运算指令 43
3.6 中断和多周期指令 44
3.7 条件执行——IF THEN块 44
3.8 练习:饱和运算和条件执行 46
3.9 Cortex-M内存映射和总线 50
3.10 写缓冲器 51
3.11 内存屏障指令 52
3.12 系统控制模块 52
3.13 位操作 53
3.14 练习:位段 55
3.15 专用位操作指令 55
3.16 系统时钟定时器 56
3.17 嵌套向量中断控制器 56
3.18 操作模式 57
3.19 中断处理之输入 57
3.20 中断处理之退出 58
3.21 中断处理之退出(重要) 59
3.22 练习:系统时钟中断 59
3.23 Cortex-M处理器异常 62
3.23.1 使用故障 63
3.23.2 总线故障 63
3.23.3 存储管理器故障 63
3.23.4 硬故障 63
3.23.5 启用故障异常 64
3.24 优先级和抢占 64
3.25 组与子组 64
3.26 运行时间优先级控制 65
3.27 异常模式 66
3.27.1 NVIC尾链 66
3.27.2 NVIC迟到 67
3.27.3 NVIC POP抢占 67
3.28 练习:多中断工作 68
3.29 引导加载程序支持 71
3.30 练习:引导加载程序 72
3.31 功率管理 75
3.31.1 进入低功耗模式 76
3.31.2 配置低功耗模式 76
3.31.3 练习:低功耗模式 77
3.32 Cortex-M3 78
3.33 Cortex-M4 79
3.34 Cortex-M0 79
3.35 Cortex-M0+ 80
第4章 Cortex微控制器软件接口标准 82
4.1 引言 82
4.2 CMSIS规范 83
4.3 CMSIS内核 84
4.4 CMSIS RTOS 84
4.5 CMSIS DSP 85
4.6 CMSIS SVD和DAP 85
4.7 CMSIS基础 85
4.8 编码规则 86
4.9 MISRA C 86
4.10 CMSIS内核结构 88
4.11 启动代码 88
4.12 系统代码 89
4.13 设备头文件 89
4.14 CMSIS内核头文件 91
4.15 中断与异常 91
4.16 练习:CMSIS和用户代码对比 94
4.17 CMSIS内核寄存器访问 95
4.18 CMSIS内核CPU内在指令 96
4.19 练习:内部位操作 97
4.20 CMSIS SIMD内部指令 98
4.21 CMSIS内核调试函数 98
4.22 练习:简单ITM 98
第5章 先进的架构特性 100
5.1 引言 100
5.2 Cortex处理器操作模式 100
5.3 练习:堆栈配置 102
5.4 系统服务调用 103
5.5 练习:SVC 104
5.6 Pend_SVC异常 107
5.7 例子:Pend_SVC 108
5.8 处理器之间的事件 110
5.9 独占访问 110
5.10 练习:独占访问 111
5.11 存储保护单元 112
5.12 配置MPU 114
5.13 练习:MPU配置 116
5.14 MPU子区间 120
5.15 MPU的局限性 120
5.16 AHB Lite总线接口 120
第6章 使用CMSIS RTOS进行开发 122
6.1 引言 122
6.2 入门 122
6.3 创建一个项目 122
6.4 使用CMSIS RTOS的第一步 123
6.5 线程 123
6.6 从RTOS开始 125
6.7 练习:第一个CMSIS RTOS项目 126
6.8 创建线程 127
6.9 练习:创建和管理线程 128
6.10 线程管理和优先级 130
6.11 练习:创建和管理线程Ⅱ 130
6.12 多个实例 132
6.13 练习:多个线程实例 132
6.14 构建代码并启动调试器 132
6.15 时间管理 133
6.16 时间延迟 133
6.17 等待事件 134
6.18 练习:时间管理 134
6.19 虚拟定时器 134
6.20 练习:虚拟定时器 135
6.21 空闲的守护进程 136
6.22 练习:空闲的线程 137
6.23 线程间的通信 138
6.24 练习:信号 139
6.25 练习:中断信号 140
6.26 练习:CMSIS RTX和SVC异常 141
6.27 练习:信号量发信号 144
6.27.1 使用信号量 145
6.27.2 发信号 145
6.27.3 多路复用 145
6.27.4 练习:多路复用 146
6.27.5 会合 146
6.28 练习:会合 147
6.29 练习:信号量隔离 148
6.29.1 信号量注意事项 148
6.29.2 互斥 148
6.29.3 练习:互斥 149
6.29.4 互斥注意事项 150
6.29.5 数据交换 150
6.30 消息队列 151
6.31 练习:消息队列 152
6.32 内存池 152
6.33 邮箱队列 153
6.34 练习:邮箱 154
6.34.1 配置 155
6.34.2 线程定义 155
6.34.3 系统定时器配置 156
6.34.4 时间片配置 156
6.34.5 调度选项 156
6.34.6 优先级反转 158
6.34.7 练习:优先级反转 158
第7章 基于Cortex-M4的实用DSP 160
7.1 引言 160
7.2 Cortex-M4硬件浮点单元 160
7.3 FPU整体 161
7.4 FPU寄存器 161
7.5 启用FPU 162
7.6 异常与FPU 162
7.7 使用FPU 163
7.8 练习:浮点单元 163
7.9 Cortex-M4 DSP和SIMD指令 166
7.10 练习:SIMD指令 169
7.11 练习:优化DSP算法 171
7.12 CMSIS DSP库 176
7.13 CMSIS DSP库函数 176
7.14 练习:使用DSP库 177
7.15 DSP数据处理技术 180
7.16 练习:使用块处理的FIR滤波器 181
7.17 具有Q数的定点DSP 183
7.18 练习:定点FFT 184
7.19 实时处理设计 185
7.20 缓冲技术:双缓冲器或环形缓冲器 185
7.21 缓冲技术:FIFO消息队列 186
7.22 平衡加载 188
7.23 练习:RTX ⅡR 189
7.24 负责加载和直接存储访问的控制器 191
第8章 使用CoreSight进行调试 193
8.1 引言 193
8.2 CoreSight硬件 194
8.3 调试器硬件 195
8.4 CoreSight调试架构 195
8.5 练习:CoreSight调试 196
8.6 硬件配置 196
8.7 软件配置 197
8.8 调试局限性 201
8.9 指令追踪 201
8.10 练习:建立ITM 201
8.11 使用RTX RTOS的ITM进行软件测试 204
8.12 错误任务 204
8.13 软件测试任务 205
8.14 练习:使用ITM进行软件测试 205
8.15 使用ETM进行指令追踪 208
8.16 练习:使用ETM追踪 209
8.17 系统控制模块的调试支持 212
8.18 故障追踪 213
8.19 练习:处理器故障异常 214
8.20 CMSIS SVD 216
8.21 练习:CMSIS SVD 217
8.22 CMSIS DAP 220
8.23 Cortex-M0+ MTB 221
8.24 练习:MTB 221
8.25 调试特性总结 223
附录 224
书籍 226
在软件开发的生态系统中,编译器的作用至关重要。《Cortex-M处理器设计指南》对于编译器的工作原理及其在Cortex-M处理器上的应用,进行了细致的讲解。书中不仅介绍了C/C++编译器是如何将源代码转换为机器码的,还深入探讨了编译器优化选项的设置,以及如何利用编译器的特性来提升程序的性能和减小代码体积。我曾经在优化一款对代码大小有严格限制的嵌入式应用时,通过参考书中关于编译器优化级别的讲解,以及理解代码生成的过程,成功地将代码体积减小了近20%,顺利完成了项目需求。
评分在嵌入式开发过程中,低功耗设计是至关重要的一环,尤其是在电池供电设备和物联网设备领域。《Cortex-M处理器设计指南》充分认识到了这一点,并为读者提供了非常实用的低功耗设计指南。书中不仅介绍了Cortex-M处理器本身提供的各种低功耗模式(如Sleep、Deep Sleep等),还深入探讨了如何通过合理地管理外围设备、优化时钟门控、以及采用高效的电源管理策略来进一步降低功耗。我曾参与过一款需要极低功耗的智能穿戴设备项目,书中关于如何精细化控制处理器的运行状态、如何智能地唤醒和休眠外围设备等内容,为我们提供了宝贵的思路和技术参考,最终我们成功地将设备的待机功耗控制在一个非常理想的水平。
评分这本书的出版,无疑为无数正在或者即将踏入嵌入式开发领域的工程师们送来了一份宝贵的礼物。我之所以这么说,是因为我自身在学习Cortex-M系列处理器时,曾经经历过一段迷茫而艰辛的时期。市面上的资料虽多,但要么过于零散,要么过于理论化,缺乏系统性的指导和实战的连接。当我拿到《Cortex-M处理器设计指南》时,立刻就被其严谨的结构和深入浅出的讲解所吸引。它并没有一开始就堆砌晦涩的指令集和寄存器信息,而是从处理器架构的宏观层面入手,娓娓道来Cortex-M家族的演进、各个版本的特点以及它们在不同应用场景下的优势。这种由表及里的叙述方式,让我能迅速建立起对整个生态的认知框架,为后续深入学习打下了坚实的基础。
评分从设计者的角度来看,理解Cortex-M处理器的硬件设计原理,对于进行系统级的设计至关重要。《Cortex-M处理器设计指南》在这方面提供了非常深入的见解。书中详细讲解了Cortex-M处理器的微架构,包括其指令流水线、缓存机制、以及总线接口等。作者通过对这些硬件特性的深入剖析,帮助我理解了处理器是如何执行指令、如何访问存储器、以及如何在系统中进行数据传输的。这种对底层硬件的深刻理解,使我能够更好地进行系统级的设计,例如选择合适的内存配置、优化总线仲裁策略,以及设计高效的I/O接口,从而构建出性能卓越的嵌入式系统。
评分本书的独特之处还在于,它并非仅仅局限于对处理器本身的讲解,而是将其置于整个嵌入式系统的大背景下进行考察。作者并没有将Cortex-M处理器孤立地看待,而是将其与外围设备、实时操作系统、以及各种开发工具链紧密地联系起来。这种系统性的视角,让我能够理解处理器在整个系统中扮演的角色,以及如何与其他组件进行高效的交互。例如,书中关于中断处理的部分,不仅仅是讲解了中断向量表和中断优先级,还详细阐述了如何与RTOS的调度器协同工作,如何设计高效的中断服务例程,以及如何避免常见的竞态条件。这些内容对于构建稳定可靠的嵌入式系统至关重要,让我能够避免许多潜在的开发陷阱。
评分在接下来的阅读过程中,我惊喜地发现,本书并没有停留在理论的层面,而是将大量的篇幅用于探讨实际的设计和应用。书中对Cortex-M处理器核心的各个功能模块,如流水线、中断控制器、存储器管理单元等,都进行了细致入微的剖析。每一次的讲解都伴随着清晰的图示和逻辑严密的推理,让我能够直观地理解这些复杂的功能是如何协同工作的。更重要的是,作者并没有回避设计中的难点和陷阱,而是通过列举实际案例,深入分析了常见的性能瓶颈和功耗优化策略。这对于我这样一个追求高效和低功耗的嵌入式开发者来说,无疑是雪中送炭。通过学习这些内容,我学会了如何更有效地利用处理器的各项特性,如何针对性地进行代码优化,以及如何在高资源受限的环境下做出明智的设计决策。
评分实时操作系统(RTOS)是现代嵌入式系统中不可或缺的一部分。《Cortex-M处理器设计指南》对RTOS在Cortex-M处理器上的应用进行了深入的探讨。它并没有仅仅介绍RTOS的基本概念,而是详细阐述了RTOS如何与Cortex-M处理器的中断系统、内存管理单元等硬件特性协同工作,以实现高效的任务调度和资源管理。书中通过大量的示例,演示了如何在Cortex-M平台上移植和配置流行的RTOS,以及如何利用RTOS提供的API来开发复杂的多任务应用程序。这对于我理解RTOS在嵌入式系统中的作用,以及如何构建健壮、可扩展的嵌入式软件系统,起到了至关重要的作用。
评分调试是嵌入式开发过程中必不可少且常常令人头疼的一环。《Cortex-M处理器设计指南》对于调试技术的讲解,让我受益匪浅。书中不仅介绍了调试器的基本用法,如设置断点、单步执行、观察变量等,还深入探讨了更高级的调试技巧,例如使用硬件断点、逻辑分析仪、以及通过printf进行半主机调试等。特别是关于中断调试和实时操作系统下的调试,书中提供了许多实用的建议和方法,帮助我能够更有效地定位和解决那些难以复现的Bug。我曾经遇到过一个复杂的,与中断和RTOS调度相关的Bug,通过运用书中介绍的调试策略,我得以快速地找到了问题的根源,大大缩短了调试时间。
评分对于任何一个想要在嵌入式领域有所建树的开发者来说,深入理解指令集和汇编语言都是绕不开的一步。《Cortex-M处理器设计指南》在这方面做得尤为出色。它并没有简单地罗列ARMv7-M/ARMv8-M指令集的全部内容,而是有选择性地介绍了与Cortex-M处理器设计和优化密切相关的指令。更重要的是,书中通过大量的汇编代码示例,清晰地展示了高级语言(如C语言)是如何被编译器翻译成机器码的,以及如何通过汇编语言来优化关键代码段的性能。我曾经在调试一段性能敏感的代码时遇到了瓶颈,通过参考书中关于特定指令和汇编技巧的讲解,我得以迅速找到问题的症结并进行有效的优化,极大地提升了程序的执行效率。
评分总而言之,《Cortex-M处理器设计指南》是一本集理论深度、实践指导和系统性思考于一体的优秀技术书籍。它不仅适合初学者快速入门,也能够为资深工程师提供宝贵的参考和启发。我在这本书中获得的知识和启示,已经远远超出了我对一本技术书籍的期待。它像一位经验丰富的导师,在我探索Cortex-M处理器世界的道路上,指引着方向,解答着疑惑,并不断激发着我深入研究的兴趣。毫无疑问,这本书将成为我未来嵌入式开发生涯中不可或缺的重要参考资料。
评分一般,凑合看看,别抱什么期待
评分东西不错下次还会来买
评分好书,学cortex-m有他了解很多东西
评分学习arm控制器的参考书,需要一定的基础。
评分东西不错下次还会来买
评分原版书是经典著作,连keil都引用了大片大片内容。翻译嘛……就那样吧
评分全新正版,字迹清晰,没有破损的地方
评分书不错,包装不错,书没有损毁
评分不错
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