清华开发者书库：ARM Cortex-M0与Cortex-M0+权威指南（第2版） pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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Jsoseph Yiu 著，吴常玉，张淑，吴卫东译

图书标签:

ARM
Cortex-M0
Cortex-M0+
嵌入式
单片机
C语言
开发指南
清华大学出版社
权威指南
微控制器
嵌入式系统

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出版社：清华大学出版社

ISBN：9787302473312

版次：1

商品编码：12263829

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-11-01

用纸：胶版纸

页数：608

字数：923000

具体描述

编辑推荐

本书是系统论述ARM Cortex-M0与Cortex-M0+处理器及其编程的图书，作者Joseph Yiu是英国ARM公司的主管工程师，著有久负盛名的畅销图书《ARM Cortex-M3与Cortex-M4*威指南（第3版）》（清华大学出版社）。本书适合的读者对象包括：嵌入式产品设计工程师、嵌入式软件开发人员、电子爱好者以及学习嵌入式系统课程（ARM Cortex-M0与Cortex-M0+）的高年级本科生及研究生等。作者提供了详实的配书工程源文件（见封面下载地址）。
l 深度剖析系统模型、指令集以及中断处理，以利于理解ARM Cortex-M0与Cortex-M0+的工作方式；
l 综合运用汇编语言和C语言实现的丰富的ARM Cortex-M0与Cortex-M0+编程案例，有助于快速动手实践；
l 系统论述软件的开发流程，并以常用软件开发工具为例，介绍程序设计的实例及如何定位程序代码问题和软件移植等方面的知识；
l 全面揭秘从其他架构处理器进行软件移植的方法，包括ARM7TDMI、ARM Cortex-M3以及8051微控制器移植的实例；
l 深入解析Cortex-M0和Cortex-M0+处理器架构特性的差异（如非特权执行等级、向量表重定位）；
l 细致分析了Cortex-M0+处理器的优势，比如新的单周期I/O接口、更优的能耗效率、更高的性能以及微跟踪缓冲（MTB）特性；
l 详尽介绍了软件开发工具方面的新内容，如Keil MDK版本5、IAR Embedded Workbench for ARM、ARM gcc、CooCox及mbed使用示例；
l 提供了基于CMSIS-RTOS API的Keil RTX实时操作系统的新实例；
l 提供了Cortex-M0和Cortex-M0+微控制器使用实例，包括Freescale Freedom板（FRDM-KL25Z）、STM32F0 Discovery、STM32L0 Discovery和NXP LPC1114（DIP封装）面包板等。

内容简介

本书是ARM公司微控制器系统级设计专家Joseph Yiu的作品。本书全面系统论述Cortex-M0与Cortex-M0+的内核、体系结构、指令集、编译器、程序设计及软件移植。全书共23章，近700页。深度剖析系统模型、指令集以及中断处理，以利于理解ARM Cortex-M0与Cortex-M0+的工作方式；综合运用汇编语言和C语言实现的丰富的ARM Cortex-M0与Cortex-M0+编程案例，有助于快速动手实践；系统论述软件的开发流程，并以常用软件开发工具为例，介绍程序设计的实例及如何定位程序代码问题和软件移植等方面的知识；全面揭秘从其他架构处理器进行软件移植的方法，包括ARM7TDMI、ARM Cortex-M3以及8051微控制器移植的实例；深入解析Cortex-M0和Cortex-M0+处理器架构特性的差异（如非特权执行等级、向量表重定位）；细致分析了Cortex-M0+处理器的优势，比如新的单周期I/O接口、更优的能耗效率、更高的性能以及微跟踪缓冲（MTB）特性；详尽介绍了软件开发工具方面的新内容，如Keil MDK版本5、IAR Embedded Workbench for ARM、ARM gcc、CooCox及mbed的实例。另外，为便于读者学习，全书提供了完整的案例源代码！

作者简介

Joseph Yiu 英国ARM公司资深专家，12年半导体行业从业经历（在ARM公司工作15年以上）。曾参与多个处理器设计项目，包括ARM Cortex-M3和Cortex-M0，并参与了多种ARM IP（知识产权）产品的开发。Joseph Yiu为微控制器系统级设计专家，并涉猎了诸多相关领域，包括ARM Cortex-M系列微控制器软件开发、微控制器市场以及片上系统设计技术。其他代表性著作有《The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3, 2nd Edition》、《The Definitive Guide to ARM Cortex-M3 and Cortex-M4 Processors, 3rd Edition》（中文翻译版均由清华大学出版社出版发行）。

精彩书摘

第5章指令集

5.1指令集是什么
所有的处理器在执行所需操作时，都要执行相应的指令序列，每条指令都定义了一个简单操作，例如简单的ALU运算、对存储器系统的数据访问以及程序跳转操作等。

对于处理器而言，指令是以二进制代码的形式出现的，并且需要由内部硬件(指令解析器)进行解析，然后解析后的指令信息才会被转到执行阶段。简单处理器设计最少也要支持以下类型的指令：

�r 数据处理(加法、减法等算术运算，AND、OR等逻辑运算);
�r 存储器访问指令;
�r 程序流控制指令(跳转、条件跳转以及函数调用)。

另外，ARM Cortex�睲0和Cortex�睲0+处理器中还存在以下用途的指令：

�r 异常和OS支持；
�r 访问特殊寄存器；
�r 休眠操作；
�r 存储器屏障。

ARM Cortex�睲处理器支持的指令集名为Thumb，而Cortex�睲0和Cortex�睲0+处理器则只支持其中的一个子集(56条指令)，这些指令多数为16位宽，只有6个是32位的。
表5.1列出了Cortex�睲0/M0+处理器支持的基本的16位Thumb指令。
表5.1Cortex�睲0和Cortex�睲0+处理器支持的16位Thumb指令
……

前言/序言

前言

从2011年开始，嵌入式系统技术有了很大的变化，当时本书的第一版刚好出版。2012年，ARM发布了Cortex�睲0+处理器，并在2014年发布了Cortex�睲7。今天， Cortex�睲处理器应用广泛，其中包括多种微控制器、混合信号以及无线通信芯片。
除了处理器设计，嵌入式软件开发技术也有了一定的进步，随着ARM Cortex�睲微控制器的广泛应用，微控制器软件开发人员在开发方面也越发成熟。同时，随着开发组件的优化，人们也在继续改进电池寿命以及能耗效率。

有了这些变化，微控制器用户需要快速适应新的技术，本书的这一版也有了许多新信息和内容的提升。除了和Cortex�睲0+处理器有关的信息外，还介绍了使用多种常见开发组件的例子。例如，本书详细描述了微控制器低功耗特性的使用，并在一个简单的应用中使用了RTOS。
由于物联网（IoT）受到了越来越多的关注，且正在成为主流，越来越多的人都开始学习嵌入式编程。另外，许多高校在教学方面，也从老式的8位和16位微控制器转向了ARM Cortex�睲等32位处理器。因此，本书中的许多部分都进行了重新编写，并且还加入了许多基本的例子，以满足初学者、学生或业余爱好者的需求。
当然，专业嵌入式软件开发人员、研究人员或半导体产品设计人员等许多读者都希望看到一些更加深入的信息，为了满足这些人的需求，本书还增加了不少技术细节以及高级应用示例。
希望你能从本书中学到东西，并在下一个项目中使用Cortex�睲处理器时找到乐趣。
学习资源下载地址： http://booksite.elsevier.com/9780128032770。
Joseph

深入浅出，掌握嵌入式系统的核心与未来在日新月异的科技浪潮中，嵌入式系统已渗透到我们生活的方方面面，从智能手机、物联网设备到汽车电子、工业自动化，无处不在的身影彰显着其不可或缺的重要性。而ARM Cortex-M系列处理器，以其高效、低功耗、高性价比的优势，成为嵌入式系统设计领域当之无愧的王者。特别是Cortex-M0与Cortex-M0+，作为ARM Cortex-M家族的入门级和主力军，以其精巧的设计和强大的扩展性，赢得了广大开发者和企业的青睐。本书，正是为了帮助您在Cortex-M0/M0+的广阔天地中，建立起坚实的理论基础，掌握实用的开发技能，从而在嵌入式系统开发领域扬帆远航而精心打造。我们深知，一本优质的技术书籍，不仅要讲解“是什么”，更要阐释“为什么”和“怎么做”，并且要以一种清晰、严谨、富有洞察力的方式呈现。因此，本书在内容编排、知识深度和实践指导上，力求达到行业的权威水平。为何选择Cortex-M0/M0+？在深入讲解Cortex-M0/M0+之前，让我们先回顾一下它们为何能在竞争激烈的嵌入式市场中脱颖而出。极致的低功耗设计： Cortex-M0/M0+在功耗方面有着极其出色的表现，这对于电池供电的物联网设备、可穿戴设备以及对能耗敏感的工业控制系统至关重要。通过精简的指令集、优化的流水线设计以及创新的电源管理技术，它们能够在满足性能需求的同时，将功耗降至最低。卓越的性价比：相比于更高端的处理器，Cortex-M0/M0+的授权成本和制造成本相对较低，这使得它们能够广泛应用于成本敏感的消费电子产品和大规模部署的物联网解决方案中。丰富的生态系统： ARM公司构建了一个庞大而成熟的生态系统，包括大量的工具链、软件库、参考设计以及开发者社区。这意味着您在开发过程中，能够获得丰富的资源支持，加速开发进程，降低技术门槛。简单易学的架构： Cortex-M0/M0+采用了ARMv6-M架构，其指令集相对精简，更容易理解和掌握。对于初学者而言，这是一个绝佳的入门选择，可以快速建立起对微处理器工作原理的认知。强大的性能潜力：尽管定位为入门级，Cortex-M0/M0+的性能足以应对许多中等复杂度的嵌入式应用。并且，它们支持中断和异常处理，具备完善的外设接口，可以构建出功能丰富且响应迅速的嵌入式系统。本书将带您走向何方？本书的目标是为您提供一个全面、深入的学习路径，让您从零基础到精通Cortex-M0/M0+的开发。我们将循序渐进，涵盖理论、实践和进阶等各个层面。第一部分：筑牢根基，理解Cortex-M0/M0+的精髓在这一部分，我们将从最基础的概念入手，逐步深入到Cortex-M0/M0+处理器的核心架构和工作原理。嵌入式系统概述：首先，我们会对嵌入式系统进行一个宏观的介绍，让您了解其在现代科技中的地位，以及嵌入式系统开发的基本流程和挑战。微处理器基础知识：学习微处理器的工作原理，包括CPU、内存、I/O接口、中断等基本概念，为后续的学习打下坚实基础。 ARM架构概览：介绍ARM公司及其在嵌入式领域的影响力，并简要阐述ARM不同指令集架构的演进，让您对ARM处理器有一个整体的认识。 Cortex-M0/M0+架构详解：指令集架构（ISA）：详细解析Cortex-M0/M0+所采用的ARMv6-M指令集，包括Thumb指令集，分析其设计哲学和效率。您将了解各种指令的格式、功能以及如何高效地运用它们。寄存器模型：深入剖析Cortex-M0/M0+的寄存器结构，包括通用寄存器、程序计数器、状态寄存器（APSR）、堆栈指针（SP）、连接栈指针（MSP/PSP）以及向量表偏移寄存器（VTOR）等。理解这些寄存器对于理解程序执行和中断处理至关重要。流水线与时钟：讲解Cortex-M0/M0+的流水线工作机制，虽然它们采用的是两级流水线，但理解其工作原理有助于优化代码性能。同时，会介绍时钟系统的工作原理及其对处理器性能的影响。内存管理单元（MMU）与内存保护单元（MPU）：对于Cortex-M0/M0+，虽然通常不包含MMU，但会详细介绍MPU（Memory Protection Unit）的功能和配置，以及它在系统安全性、稳定性方面所起到的作用。中断与异常处理：这是嵌入式系统开发的核心之一。我们将详细讲解Cortex-M0/M0+的中断控制器（NVIC，Nested Vectored Interrupt Controller）的工作原理，包括中断的优先级、使能、触发以及中断向量表的概念。同时，深入分析各种异常（如复位、NMI、HardFault、SVC等）的产生和处理过程。低功耗特性：重点介绍Cortex-M0/M0+在低功耗方面的设计，包括待机模式、休眠模式等，以及如何通过软件手段来优化功耗。 Cortex-M0与Cortex-M0+的区别与联系：详细对比Cortex-M0与Cortex-M0+在架构、指令集、性能、功耗以及扩展性等方面的差异，帮助您根据实际应用需求做出合适的选择。第二部分：实践为王，掌握Cortex-M0/M0+的开发流程理论知识的掌握最终需要通过实践来检验。在这一部分，我们将带领您一步步走进实际的开发环境，体验真实的应用开发。开发环境搭建：详细指导您如何搭建Cortex-M0/M0+的开发环境，包括交叉编译器的选择（如GCC for ARM）、调试器的使用（如GDB）以及集成开发环境（IDE）的配置（如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、VS Code配合PlatformIO等）。芯片选型与入门板介绍：介绍市面上常见的Cortex-M0/M0+系列微控制器（MCU），如意法半导体（STMicroelectronics）的STM32F0系列、NXP的LPC系列、微芯（Microchip）的SAM D系列等。并推荐一些适合初学者的开发板，帮助您快速上手。第一个程序：点亮LED：从最经典的“Hello, World!”——点亮LED开始，让您熟悉开发流程的每一个环节：编写代码、编译、下载、调试。 GPIO接口编程：深入讲解通用输入输出（GPIO）接口的配置与使用，包括输入、输出、上拉/下拉电阻、复用功能等，为控制外部设备打下基础。定时器与计数器：详细介绍定时器（Timer）和计数器（Counter）的功能，包括定时、 PWM生成、输入捕获等。这将是您实现精确时间控制、驱动电机、生成音频等应用的关键。中断编程实战：结合GPIO、定时器等外设，进行丰富的中断编程练习。您将学会如何编写中断服务函数（ISR），如何处理外部中断、定时器中断等。 UART通信：学习通用异步收发传输器（UART）的原理与编程，实现与PC或其他设备之间的数据串口通信，这是嵌入式开发中最常用的通信方式之一。 SPI与I2C通信：介绍串行外设接口（SPI）和集成电路互联（I2C）协议，掌握与各种传感器、存储器、显示屏等外设进行通信的方法。 ADC与DAC：学习模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的工作原理和使用，实现对模拟信号的采集和对数字信号的输出，为处理现实世界的数据提供可能。低功耗模式的实际应用：将理论知识付诸实践，演示如何在实际项目中应用Cortex-M0/M0+的低功耗模式，以延长电池寿命。第三部分：进阶探索，提升Cortex-M0/M0+的应用能力在掌握了基础知识和开发流程后，本书将带领您进入更深入的领域，解锁Cortex-M0/M0+更强大的应用潜能。实时操作系统（RTOS）入门：介绍实时操作系统（RTOS）的概念、作用以及在嵌入式系统中的重要性。我们将以一个轻量级的RTOS（如FreeRTOS）为例，讲解任务管理、队列、信号量、互斥锁等核心概念，并展示如何在Cortex-M0/M0+上移植和使用RTOS，从而构建更复杂、更可靠的嵌入式系统。内存管理与优化：探讨Cortex-M0/M0+的内存组织结构，以及如何进行有效的内存分配与管理。介绍一些内存优化技巧，以应对资源受限的嵌入式环境。固件更新（OTA）与 Bootloader：讲解如何实现远程固件更新（OTA）以及Bootloader的设计与实现。这将是构建可维护、可升级的嵌入式产品的关键技术。通信协议栈：针对物联网应用，我们会介绍一些常用的通信协议，如MQTT、CoAP等，并演示如何在Cortex-M0/M0+上实现这些协议。嵌入式图形界面（GUI）的实现：探讨如何在资源有限的Cortex-M0/M0+上实现简单的图形用户界面，例如使用 LVGL 等开源库。嵌入式安全基础：简要介绍嵌入式系统面临的安全挑战，并探讨一些基本的安全措施，如数据加密、安全启动等。调试技巧与性能分析：深入介绍高级的调试技巧，如使用逻辑分析仪、示波器等辅助工具，以及如何进行代码性能分析和优化。面向特定领域的应用案例：结合实际应用场景，提供一些Cortex-M0/M0+在智能家居、工业控制、医疗设备等领域的典型应用案例分析，帮助您将所学知识融会贯通，触类旁通。本书特色与价值权威性：内容严谨，基于ARM官方文档和多年的行业实践经验，力求呈现最准确、最前沿的知识。系统性：从基础概念到高级应用，层层递进，构建完整的知识体系，适合不同层次的学习者。实践性：大量贴合实际的 C 语言代码示例，配合清晰的流程指导，让您学以致用，快速上手。前瞻性：关注嵌入式系统发展趋势，涵盖物联网、RTOS、OTA等热门技术，为您未来的职业发展提供助力。易读性：语言通俗易懂，图文并茂，力求让复杂的技术概念清晰明了，避免晦涩难懂的表述。无论您是计算机科学、电子工程专业的学生，还是从事嵌入式系统开发多年的工程师，又或是对物联网、智能硬件充满热情的技术爱好者，本书都将是您探索Cortex-M0/M0+世界的理想伙伴。掌握了Cortex-M0/M0+，您将能够驾驭无数的嵌入式应用，为构建更加智能、便捷、高效的未来贡献力量。现在，就让我们一同踏上这段激动人心的Cortex-M0/M0+技术之旅吧！

用户评价

评分☆☆☆☆☆

作为一名在嵌入式系统领域摸索多年的开发者，我深知微控制器底层知识的重要性。ARM Cortex-M0和Cortex-M0+系列，凭借其超低的功耗和优秀的成本效益，已经成为众多物联网设备和嵌入式解决方案的首选。然而，在实际开发过程中，我常常遇到一些瓶颈，例如如何更有效地进行低功耗设计，如何优化代码以获得更好的性能，或者如何深入理解和利用其特有的中断和异常处理机制。这些问题往往需要对微控制器的核心架构有更透彻的理解。我一直在寻找一本能够提供系统性、权威性的指导，帮助我深入掌握Cortex-M0/M0+的内部工作原理、指令集、寄存器配置以及相关的开发技巧。我期待这本书能够成为我的得力助手，填补我在这一领域的知识空白，并帮助我解决在实际项目中遇到的各种挑战。

评分☆☆☆☆☆

在我的职业生涯中，ARM Cortex-M系列微控制器一直是我的工作重心之一。特别是Cortex-M0和Cortex-M0+，以其卓越的能效比和成本效益，在许多资源受限的嵌入式应用中扮演着至关重要的角色。然而，随着项目需求的日益复杂，以及对产品性能和功耗的更高要求，我越来越感觉到自己在底层硬件理解上的不足。我常常在想，如果我能更深入地理解Cortex-M0/M0+的处理流程，更精妙地控制其内存访问和中断响应，甚至能够更灵活地利用其低功耗特性，那么我的开发效率和产品质量必然会得到显著提升。我一直渴望一本能够真正“权威”地阐述这些核心的中文书籍，它不仅要覆盖基础的架构特性，更要能触及到一些高级的优化技巧和调试方法。这本书的出现，让我看到了填补这一知识鸿沟的希望，我期待它能够成为我手中一把利器，帮助我征服那些棘手的技术挑战。

评分☆☆☆☆☆

最近，我一直沉迷于对微控制器底层的钻研，尤其是那些体积小巧但功能强大的ARM Cortex-M0和Cortex-M0+系列。在我看来，这些微控制器虽然入门门槛较低，但要真正发挥它们的全部潜力，还需要对它们的内部架构有着相当程度的理解。我常常在想，为什么在某些情况下，我的代码会比预期的消耗更多的能量？又或者，为什么中断响应的速度不如我所设想的那样迅速？这些问题往往指向了对微控制器底层工作机制的理解不够深入。因此，我非常渴望能够找到一本能够详细解析Cortex-M0/M0+指令集、寄存器、堆栈操作、流水线以及其特有的低功耗模式的书籍。我希望这本书能够像一位循循善诱的导师，不仅告诉我“是什么”，更能告诉我“为什么”和“怎么做”，从而帮助我成为一名更出色的嵌入式开发者。

评分☆☆☆☆☆

在最近一次关于嵌入式系统开发的深度探索中，我偶然翻阅了一本名为《清华开发者书库：ARM Cortex-M0与Cortex-M0+权威指南（第2版）》的书籍。这本书的出版，对于我这样长期在嵌入式领域摸爬滚打的开发者来说，无疑是一次宝贵的机遇。我一直以来都对ARM Cortex-M系列微控制器，特别是其低功耗、高性价比的M0和M0+核心情有独钟。然而，市面上相关的权威性、系统性的中文资料相对稀缺，很多时候只能依靠零散的英文技术手册和官方文档来啃读，效率不高且容易遗漏关键细节。因此，当得知这本“权威指南”问世时，我内心充满了期待。我希望这本书能够系统地梳理Cortex-M0和Cortex-M0+的架构、指令集、中断系统、低功耗模式等核心知识点，并且能够深入浅出地讲解其工作原理和寄存器配置。更重要的是，我期望它能提供一些贴近实际应用的开发技巧和最佳实践，例如如何有效地利用这些微控制器的资源进行高效的代码编写，如何优化功耗，以及如何在复杂的嵌入式环境中进行调试。这本书的出现，或许能填补我在这方面的知识空白，并为我的项目开发提供更坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

最近，我一直在寻找一本能够帮助我更深入理解嵌入式系统底层机制的书籍，尤其是在微控制器硬件层面。我深知，对于任何一个嵌入式开发者而言，对所使用的核心架构有透彻的理解，是开发出高效、稳定、可靠产品的基石。Cortex-M0和Cortex-M0+作为ARM公司推出的入门级、超低功耗的微控制器核心，在物联网、传感器节点、可穿戴设备等领域得到了广泛的应用。然而，很多时候我们仅仅是调用现成的库函数或者使用IDE提供的工具链，而对其底层运作的原理缺乏深入的认识。这导致在遇到一些性能瓶颈、功耗优化难题或者奇怪的bug时，往往束手无策。因此，我非常希望能够通过阅读一本权威的指南，系统地学习Cortex-M0/M0+的指令集、存储器映射、总线接口、时钟与电源管理、异常与中断处理等关键技术。我希望这本书能够像一位经验丰富的老兵，为我详细讲解这些微控制器在幕后是如何工作的，以及如何通过精细的配置和编程，最大限度地挖掘它们的潜力。

评分☆☆☆☆☆

good

评分☆☆☆☆☆

这本书真不错，第一版我就买了

评分☆☆☆☆☆

书不错。快递给力。赞

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

包装很好，没被污染，内容也挺适合初学者。

评分☆☆☆☆☆

有封皮