基本信息
書名：STM8實戰
定價：79元
作者：高顯生
齣版社：機械工業齣版社
齣版日期：2016-06-01
ISBN：9787111538349
字數：
頁碼：473
版次：1
裝幀：平裝
開本：16
商品重量：0.4kg
編輯推薦
內容提要
本書是一本介紹如何使用意法公司推齣的集成開發環境STVD、配閤使用意法公司的ST-LINK/V2在綫仿真/編程器完成STM8係列單片機開發的入門書籍。全書以STM8主流係列大容量産品STM8S208RB單片機為例，對STM8S係列單片機的片內功能、開發環境、功能模塊以及接口電路等方麵做瞭詳細介紹。本書也是一本零基礎入門單片機C語言開發的實踐指導書。
目錄
作者介紹
文摘
序言
《嵌入式係統原理與應用開發》 圖書簡介 在當今數字化的浪潮中，嵌入式係統早已滲透到我們生活的方方麵麵，從智能手機、傢用電器到汽車電子、工業自動化，無處不在的嵌入式設備正在悄然改變著世界。它們是驅動現代科技發展的核心力量，其設計、開發與應用，是衡量一個國傢科技實力和工業水平的重要標誌。 本書旨在為讀者構建一個全麵、深入的嵌入式係統知識體係，從最基礎的原理概念，到核心的硬件選型、軟件開發流程，再到實際的應用案例分析，力求為初學者和有一定基礎的開發者提供一條清晰的學習路徑，幫助他們掌握嵌入式係統設計與開發的核心技能。我們期望讀者在閱讀本書後，能夠獨立完成一個小型嵌入式項目的開發，並具備進一步深入研究和解決復雜問題的能力。 第一部分：嵌入式係統基礎理論 第一章：嵌入式係統概述 本章將帶領讀者走進嵌入式係統的世界，深入理解“嵌入式”的含義及其在現代科技中的地位。我們將探討嵌入式係統的定義、特點（如實時性、可靠性、功耗、體積小、集成度高等），並與通用計算係統進行對比，明確嵌入式係統的獨特性。同時，我們將介紹嵌入式係統的發展曆程，從早期的單片機應用到如今復雜的多核、異構係統，展現其不斷演進的趨勢。此外，本章還會初步介紹嵌入式係統的典型應用領域，為後續深入學習打下基礎。 第二章：嵌入式微控製器（MCU）原理 微控製器是嵌入式係統的“大腦”，本章將深入剖析MCU的核心工作原理。我們將從CPU（中央處理器）的架構入手，講解指令集、流水綫、中斷機製等基本概念。隨後，重點介紹MCU內部常見的關鍵組成部分，包括： 存儲器： 講解ROM/Flash（程序存儲器）與RAM（數據存儲器）的功能、特點及訪問方式。 I/O端口： 介紹通用輸入/輸齣（GPIO）端口的配置與操作，如何實現與外部設備的接口。 定時器/計數器： 深入講解定時器的工作模式（定時、計數、PWM生成等），以及其在實現延時、脈衝輸齣、頻率測量等功能中的作用。 中斷控製器： 闡述中斷的産生、響應、嵌套和優先級管理，理解中斷在實現實時響應和多任務並發中的關鍵作用。 串行通信接口： 詳細介紹UART（通用異步收發傳輸器）、SPI（串行外設接口）、I2C（集成電路總綫）等常用通信協議的工作原理、數據傳輸方式及配置要點，為實現MCU與傳感器、執行器、其他芯片之間的數據交換奠定基礎。 模數轉換器（ADC）與數模轉換器（DAC）： 講解ADC將模擬信號轉換為數字信號的原理、采樣率、分辨率等參數，以及DAC將數字信號轉換為模擬信號的應用。 其他外設： 觸及其他常見的MCU外設，如看門狗定時器（WDT）、DMA（直接內存訪問）等，並簡要說明其功能與應用場景。 第三章：嵌入式開發環境搭建與基礎 有效的開發環境是嵌入式項目成功的基石。本章將指導讀者如何搭建一套完整的嵌入式開發環境。 集成開發環境（IDE）： 介紹主流的嵌入式IDE，如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、GCC-based IDEs（如PlatformIO、STM32CubeIDE等），並詳細講解IDE的常用功能，包括代碼編輯、編譯、鏈接、調試等。 交叉編譯工具鏈： 解釋交叉編譯的概念，為何需要交叉編譯工具鏈，以及如何配置和使用。 調試器與仿真器： 介紹JTAG/SWD等硬件調試接口，以及仿真器（如ST-Link, J-Link）的作用，並演示如何在IDE中連接調試器，進行斷點設置、單步執行、變量監視等關鍵調試操作。 編譯與鏈接過程： 深入理解C/C++代碼從源碼到可執行文件的編譯和鏈接過程，包括預處理、編譯、匯編、鏈接等階段，以及鏈接腳本的作用。 內存映像與地址空間： 講解嵌入式係統的內存組織結構，不同區域（代碼段、數據段、堆、棧）的分配，以及理解內存映像對於優化代碼和資源管理的重要性。 第二部分：嵌入式軟件開發 第四章：嵌入式C/C++編程進階 C語言是嵌入式開發的首選語言，本書將在此基礎上，深入講解麵嚮嵌入式開發的C/C++編程技巧。 指針與內存管理： 重點講解指針的高級用法，如指嚮指針的指針、函數指針、void指針等，以及動態內存分配（malloc/free）在嵌入式中的注意事項與替代方案。 位操作與寄存器訪問： 強調位操作在嵌入式開發中的重要性，講解如何直接操作硬件寄存器，實現對MCU外設的精細控製。 結構體與聯閤體： 深入理解結構體和聯閤體的內存布局，以及如何利用它們來高效地訪問硬件寄存器和組織數據。 嵌入式C++特性： 介紹C++在嵌入式開發中的應用，如麵嚮對象編程思想（封裝、繼承、多態）、模闆、異常處理（在嵌入式中的權衡）等，以及如何在資源受限的環境下使用C++。 代碼優化技巧： 講解針對嵌入式平颱的代碼優化策略，包括編譯選項優化、算法優化、數據結構優化、減少內存訪問次數等，以提升程序性能和降低功耗。 第五章：實時操作係統（RTOS）原理與應用 在復雜的嵌入式係統中，實時操作係統（RTOS）能夠有效地管理係統資源，實現多任務並發和實時響應。 RTOS核心概念： 講解任務（綫程）、任務調度（優先級、時間片輪轉、輪詢等）、任務狀態（就緒、運行、阻塞、掛起）、任務間通信（信號量、互斥鎖、消息隊列、事件標誌組）、中斷與任務的交互等核心概念。 常用RTOS介紹： 簡要介紹FreeRTOS、RT-Thread、Zephyr等主流的嵌入式RTOS，並重點選擇一款進行深入講解。 RTOS移植與配置： 指導讀者如何將RTOS移植到目標硬件平颱，並根據項目需求進行配置，包括時鍾源、內存分配、堆棧大小等。 RTOS應用實踐： 通過實例演示如何使用RTOS實現多任務並發，如傳感器數據采集與處理、用戶界麵響應、通信任務等，以及如何利用RTOS提供的機製解決同步與互斥問題。 第六章：嵌入式係統通信協議詳解 嵌入式係統往往需要與其他設備或係統進行數據交換，本章將深入講解各類通信協議。 串行通信： 迴顧UART、SPI、I2C的原理，並講解在實際應用中需要注意的細節，如波特率匹配、校驗方式、數據格式等。 並行通信： 介紹並行通信的基本原理（如USB、SDIO等），並簡要分析其應用場景。 網絡通信： TCP/IP協議棧： 講解TCP/IP模型，重點介紹TCP和UDP協議的工作原理、特點、適用場景，以及Socket編程基礎。 嵌入式網絡接口： 講解以太網接口、Wi-Fi模塊（如ESP8266/ESP32）、藍牙模塊等硬件的連接與配置。 MQTT、HTTP等應用層協議： 介紹適用於物聯網（IoT）的輕量級通信協議，如MQTT，以及Web服務相關的HTTP協議。 總綫通信： 講解CAN（控製器局域網）總綫在汽車電子和工業自動化中的應用，以及LIN（本地互聯網絡）總綫等。 第三部分：嵌入式係統應用開發與實踐 第七章：嵌入式設備驅動開發 驅動程序是連接硬件與操作係統的橋梁，本章將深入講解驅動程序的開發。 驅動程序模型： 講解Linux驅動模型（字符設備、塊設備、網絡設備）、Windows驅動模型等。 硬件抽象層（HAL）： 介紹HAL的概念，以及如何通過HAL層實現代碼的可移植性。 常見外設驅動開發： GPIO驅動： 演示如何編寫控製LED、按鈕的GPIO驅動。 ADC/DAC驅動： 講解如何采集模擬傳感器數據，輸齣控製信號。 定時器/PWM驅動： 演示如何實現精確的延時、脈衝輸齣。 串口通信驅動： 編寫驅動程序實現與其他設備的串口通信。 存儲器驅動（Flash/EEPROM）： 講解如何讀寫外部存儲器。 傳感器驅動： 針對溫度、濕度、加速度等常見傳感器，講解其通信接口（I2C/SPI）驅動的編寫。 第八章：嵌入式係統功耗管理 在許多嵌入式應用中，功耗是至關重要的設計考量。本章將探討各種功耗管理技術。 功耗分析： 講解如何測量和分析嵌入式設備的功耗，識彆高功耗環節。 低功耗模式： 介紹MCU的各種低功耗模式（如Sleep, Stop, Standby等），以及如何通過軟件配置進入和退齣這些模式。 外設功耗優化： 講解如何管理外設的功耗，如在不需要時關閉傳感器、顯示屏等。 電源管理單元（PMU）： 介紹PMU的作用，以及如何通過PMU實現精細的電源控製。 軟件層麵的功耗優化： 討論通過優化算法、減少不必要的計算、閤理安排任務執行等方式降低功耗。 第九章：嵌入式係統安全性 隨著嵌入式係統連接性的增強，安全性變得越來越重要。本章將探討嵌入式係統的安全挑戰與防護措施。 安全威脅分析： 識彆嵌入式係統麵臨的常見安全威脅，如物理攻擊、網絡攻擊、惡意軟件等。 安全啓動（Secure Boot）： 講解如何實現安全啓動，確保隻有經過授權的代碼纔能運行。 數據加密與認證： 介紹在嵌入式係統中應用加密算法（如AES、RSA）和認證機製，保護敏感數據。 固件更新（OTA）： 講解安全可靠的固件更新機製，防止更新過程中被篡改。 硬件安全模塊（HSM）： 介紹HSM的作用，以及如何利用HSM增強安全性。 第十章：嵌入式係統調試與測試 高效的調試和全麵的測試是保證嵌入式係統質量的關鍵。 調試技術： 深入講解JTAG/SWD調試、邏輯分析儀、示波器等硬件調試工具的使用。 軟件調試策略： 介紹日誌輸齣、斷言（assert）、代碼覆蓋率等軟件調試技巧。 單元測試與集成測試： 講解如何為嵌入式模塊編寫單元測試，以及進行係統集成測試。 性能測試與穩定性測試： 介紹如何進行壓力測試、長期穩定性測試，評估係統的魯棒性。 故障排除方法： 提供一套係統性的故障排除流程和方法論。 第四部分：典型應用案例分析 第十一章：物聯網（IoT）設備開發實戰 本章將聚焦於當前熱門的物聯網應用，帶領讀者從硬件選型到軟件開發，一步步構建一個完整的IoT設備。 IoT設備架構： 介紹典型的IoT設備組成，包括傳感器、MCU、通信模塊、電源管理等。 選型指南： 如何根據應用需求選擇閤適的MCU、傳感器、通信模塊。 連接與通信： 演示如何配置Wi-Fi/藍牙模塊，連接到雲平颱。 數據采集與上傳： 編寫程序采集傳感器數據，並通過MQTT/HTTP協議上傳到雲端。 雲平颱交互： 簡要介紹如何使用如AWS IoT, Azure IoT, ThingsBoard等雲平颱接收和處理設備數據，並發送控製指令。 案例：智能傢居傳感器節點 （例如：溫濕度監測、光照強度監測）。 第十二章：嵌入式Linux係統開發入門 對於更復雜的嵌入式應用，嵌入式Linux係統提供瞭強大的功能和豐富的軟件生態。 嵌入式Linux概述： 介紹嵌入式Linux與桌麵Linux的區彆，以及其在高端嵌入式設備中的應用。 交叉編譯工具鏈與根文件係統： 講解構建嵌入式Linux交叉編譯工具鏈的方法，以及根文件係統的組成與構建。 Bootloader： 介紹Bootloader的作用，以及U-Boot等常用Bootloader的原理與配置。 Linux內核編譯與移植： 演示如何下載Linux內核源碼，進行配置和編譯，以及將其移植到目標硬件。 設備樹（Device Tree）： 講解設備樹的概念，以及如何編寫設備樹來描述硬件資源。 用戶空間應用開發： 講解如何在嵌入式Linux環境下進行應用程序開發，如使用C/C++、Python等。 案例：基於Raspberry Pi的嵌入式Linux項目 （例如：一個簡單的圖像采集與處理應用）。 總結 本書力求全麵覆蓋嵌入式係統設計與開發的關鍵技術和核心理論，並結閤豐富的實例進行講解，旨在幫助讀者建立起紮實的嵌入式係統工程能力。從基礎的MCU原理到復雜的RTOS和嵌入式Linux，從硬件驅動到通信協議，再到功耗管理和安全性，本書提供瞭一個完整的學習框架。希望通過本書的學習，讀者能夠 confidently 邁入嵌入式開發的廣闊天地，迎接並抓住這個充滿機遇的領域帶來的挑戰與成就。
作為一名有多年經驗的嵌入式開發人員，我接觸過不少關於各種MCU係列的參考手冊和技術書籍，坦率地說，很多書籍要麼過於理論化，要麼就是對官方文檔的簡單重述，缺乏深入的洞察和實戰經驗的總結。然而，這本書展現齣瞭一種難得的老道的工程師視角。它不僅僅停留在“如何讓程序跑起來”的層麵，而是深入探討瞭在資源受限的環境下，如何進行高效、可靠的代碼設計和優化。書中對中斷服務程序的編寫規範、內存管理策略，特彆是針對STM8特有的一些性能瓶頸的規避措施，講解得極為精闢。我尤其欣賞其中關於低功耗模式設計的章節，它沒有泛泛而談，而是結閤具體應用場景，對比瞭不同睡眠模式下的功耗錶現和喚醒延遲，這對於電池供電的物聯網設備開發至關重要。書中的代碼示例經過瞭實戰檢驗，結構清晰，注釋精煉，很容易看齣作者在軟件架構上的考量。閱讀這本書的過程，更像是在和一位經驗豐富的技術前輩進行高水平的交流，它幫助我修正瞭一些過去在實踐中形成的“壞習慣”，並提升瞭我對底層硬件驅動編寫的嚴謹程度。對於追求代碼質量和係統穩定性的專業人士來說，這本書絕對是值得反復研讀的案頭必備工具書。