具体描述
AT91系列ARM核微控制器结构与开发，ISBN：9787810772532，作者：马忠梅[等]编著
好的，以下是根据您的要求撰写的图书简介，该书名为《AT91系列ARM核微控制器结构与开发》。 --- 深入解析现代嵌入式系统核心：基于新一代微控制器架构的实践指南 书名：《AT91系列ARM核微控制器结构与开发》 内容概述： 本书旨在为电子工程师、嵌入式系统开发者以及相关专业学生提供一本全面、深入且极具实践指导意义的技术手册。它聚焦于一类在工业控制、消费电子和物联网（IoT）领域广泛应用的微控制器平台——AT91系列ARM核微控制器。本书并非对某一特定型号进行简单介绍，而是从底层硬件结构、指令集架构（ISA）的精妙设计，到上层软件开发环境的搭建与高效编程技巧，构建了一套完整的知识体系。 本书的核心价值在于，它打破了传统微控制器教程中碎片化知识传授的局限，采取自底向上、由表及里的系统化讲解方式，确保读者能够透彻理解AT91系列芯片的“骨架”和“血肉”。 第一部分：AT91系列微控制器体系结构基石 本部分是理解整个开发流程的基础。我们首先深入剖析了ARM处理器内核在AT91系列中的具体实现，重点讲解了Cortex-M系列（例如M3或M4，取决于具体选型侧重）的流水线架构、特权模式（Thread Mode/Handler Mode）的切换机制，以及其对实时性（Real-Time Performance）的优化设计。 随后，我们将详细阐述片上外设的互联结构。这包括高性能的总线矩阵（Bus Matrix）设计，它如何平衡CPU、DMA控制器、片上SRAM和外部存储器之间的访问冲突，实现数据传输的高吞吐量。我们还会详尽介绍存储器映射（Memory Mapping）的策略，解析FLASH存储器、SRAM、以及外设寄存器在地址空间中的布局，这是进行底层驱动开发的前提。 特别值得一提的是，本书对时钟与电源管理进行了深入探讨。AT91系列芯片通常集成了复杂的PLL（锁相环）和多级时钟域管理。我们将解析如何根据应用需求精确配置主系统时钟、外设时钟，并详述低功耗模式（如Sleep Mode, Deep Sleep Mode）的唤醒机制和功耗预算优化方法，这对于电池供电设备至关重要。 第二部分：核心外设的精细化控制与应用 本部分是本书实践性的集中体现。我们不再停留在标准文档的转述，而是通过大量工程实例，教授读者如何“驾驭”AT91系列芯片内部的丰富资源。 通信接口的深度挖掘： 我们将详细解析通用异步收发器（UART）、同步串行接口（SPI）和高速的I2C/TWI协议的底层寄存器操作。重点在于讲解如何配置波特率、数据帧格式、硬件握手，以及如何利用DMA（直接内存访问）来卸载CPU在数据传输中的负担，实现高效的“零拷贝”数据搬运。对于网络应用，本书还会覆盖以太网MAC（如果芯片支持）的初始化流程与ARP/TCP/IP协议栈的初步对接方法。 高级定时与脉冲宽度调制（PWM）： 定时器是控制系统的核心。本书将系统讲解通用定时器（GPT）的输入捕获（Input Capture）和输出比较（Output Compare）功能。在PWM部分，我们会展示如何利用多通道互补输出（Complementary Output）和死区插入（Dead-Time Insertion）来驱动三相或两相无刷电机，确保驱动波形的平滑与安全。 模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC）： 我们将深入探讨片上高精度ADC的采样模式（单次、连续、扫描模式），以及多路复用、过采样（Oversampling）技术的应用，以提高信噪比。对于DAC，我们会演示如何生成精确模拟信号用于测试或音频输出。 第三部分：嵌入式软件开发流程与工具链 高效的开发依赖于完善的工具链和清晰的软件架构。本部分将引导读者建立符合现代工程规范的开发环境。 工具链搭建与初始化代码： 我们会指导读者如何选择和配置交叉编译工具链（GCC ARM Embedded），并介绍Linker Script（链接脚本）的定制化编写，以精确控制代码和数据在片上FLASH和SRAM中的分布，这对于实现内存保护和启动代码的优化至关重要。 启动代码（Startup Code）的解析： 启动代码是芯片复位后执行的第一段程序。本书将逐行解析汇编编写的启动代码，包括堆栈的设置、中断向量表的加载、BSS段的清零以及数据段的复制，揭示系统初始化过程的幕后逻辑。 中断服务与实时操作系统（RTOS）集成： 中断处理是实时系统的生命线。我们将深入讲解NVIC（嵌套向量中断控制器）的优先级分组、抢占（Preemption）与子优先级（Sub-priority）的配置。此外，本书还将引入一个流行的轻量级RTOS（例如FreeRTOS或同类平台），演示如何使用其提供的信号量、消息队列和任务调度机制，将复杂的应用逻辑解耦为多个可维护的任务。 第四部分：硬件抽象层（HAL）与驱动设计范式 为了确保代码的可移植性和健壮性，现代嵌入式开发强烈推崇分层设计。 本书将详细阐述如何设计一个健壮的硬件抽象层（HAL）。我们将介绍“平台无关”API的设计原则，例如将“打开LED”抽象为`HAL_LED_Enable(LED_ID_STATUS)`，而不是直接操作GPIO寄存器。这不仅能隔离底层硬件差异，也极大地简化了未来从AT91系列迁移到其他ARM平台的难度。 我们还将重点讨论驱动程序的“状态机”设计，特别是针对复杂的异步外设（如USB或以太网）。通过实例展示如何使用有限状态机（FSM）来管理驱动的初始化、运行、错误和关闭等各个阶段，确保驱动的鲁棒性。 调试与性能分析： 最后，本书将介绍JTAG/SWD接口的调试原理，以及如何利用IDE集成的调试器进行断点设置、寄存器查看和内存观察。对于性能瓶颈的定位，我们将介绍使用DWT（数据观察点和跟踪）单元或专门的性能计数器进行代码执行时间分析的技术。 总结： 《AT91系列ARM核微控制器结构与开发》不仅仅是一本参考手册，更是一套完整的工程方法论指导。通过对底层硬件机制的透彻理解和对上层软件工程实践的系统梳理，本书将助力读者跨越从理论到实际产品开发的鸿沟，高效构建稳定、高性能的嵌入式系统。无论您是刚刚接触ARM微控制器的新手，还是寻求深化平台理解的资深工程师，本书都将是您工具箱中不可或缺的利器。
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