前言 集成电路(IC)芯片与CPU控制器行业已成为国内外半导体产业中最具发展活力的领域。在 “十三五”期间，据恒州博智数据显示，2021年中国芯片业的规模已经增长到万亿元级别，年均复合增长率达到17.9%，是同期全球半导体产业年均复合增长率的近4倍。目前，全球半导体行业正经历第三次产业转移，世界半导体产业逐渐向中国大陆转移。未来随着半导体产品国产化的不断加深，控制器芯片行业也将得到更长足的发展，会成为决定国家竞争力的标志。习近平总书记说过： “教育是对中华民族伟大复兴具有决定性意义的事业，高校立身之本在于立德树人。”在教育领域“为党育人，为国育才”的初心使命中，教材是教师教、学生学的重要资料，是教师搞好教书育人工作的具体依据，也是学生获得系统知识，发展智力和提高思想品德觉悟的重要工具。本书在编写过程中与时俱进，注重知识传授与价值引领教育的结合，主要体现在： (1) 加强师生联系，将教学活动由课堂延伸到课外及实验室，构建科学的教学体系； (2) 突出实践教学，虚实结合，构建完整的实验体系； (3) 加强线下和线上MOOC课程建设，提供丰富的教学资源和技术手段，创建师生即时沟通渠道； (4) 强调思政建设，使学生明确学习目的，从“要我学”到“我要学”再到“为何学”，以培养德才兼备的创新型电子信息类人才为目标。过去数十年，“微机原理与接口技术”课程的教材从讲授Z80发展到讲授Intel 80x86/88 处理器，至今还多有使用。“单片机原理应用”课程的许多教材也还在讲授基于Intel 8051内核的单片机。随着科技的进步，多款老旧IC芯片已渐渐远离市场，目前基于ARM CortexM系列内核的处理器芯片已经成为微处理器和微控制器工业应用领域的支柱处理芯片，也出版了相应的教科书。高等院校都在修改人才培养大纲和计划，特别强化实践教学内容。在万物互联的今天，工程师面对的是大数据和复杂工程系统，这对我们的教育提出了更高的要求，需要在教学中实现理论与实践一体化。因此，本书将努力把实践平台和理论教学结合，强化创新工程实践，满足高层次和应用型人才的培养需求。本书具体包含以下内容： 第1章微计算机系统基础知识。介绍微计算机基础知识和相关概念定义，以及各种数制计算与转换。概述ARM的发展历程及其在社会各领域的应用情况。 第2章CortexM3体系结构与芯片。详细介绍CortexM3体系结构，包含三级流水线、总线结构与组成、中断控制机理以及存储器结构的基本情况。 第3章STM32F1系列处理器。概述STM32F1系列处理器产品，详细介绍STM32F103ZET6处理器的内部结构、时钟树及其内部存储器结构与映像。应用STM32F103处理器设计本书的配套实验最小系统、扩展系统和高级实验系统平台，并介绍其仿真开发系统的构建。 第4章STM32程序设计。介绍硬件设计汇编语言、寻址方式、指令集以及程序设计方法和技巧，详细介绍固件库及其应用方法。 第5~10章各种典型扩展外设。详细介绍STM32F103处理器的通用输入/输出 接口(GPIO)、中断控制器（NVIC）、定时计数器及其脉宽调制器（PWM）、各种同步异步串行通信口、ADC/DAC、DMA和FSMC控制器，并在几种实验平台上给出相应的实验例子。 第11章FreeRTOS实时操作系统。鉴于操作系统的优越性，详细介绍FreeRTOS操作系统的原理与使用。针对不同应用系统，给出操作系统的裁剪和移植方法，并在配套高级实验平台上实现和演示。 本书所有的实验代码均通过在线平台调试运行。读者可直接在配套实验平台上反复修改运行和演习，熟练掌握各种接口技术的编程和应用技巧。本书还配套其他教学资源，如PPT课件、习题库、实验指导书和视频，读者可登录中国大学MOOC平台的“微机原理与单片机技术”在线开放课程，或者直接联系作者获取。 特别感谢清华大学出版社在本书的出版过程中给予的指导和大力支持。 本书在编写过程中得到南京信息工程大学的相关老师和同学的关心和支持。在此表示衷心感谢！ 由于本书涉及面广，ARM芯片功能强大和应用场景复杂，以及作者的水平和经验有限，本书的疏漏之处在所难免，恳请专家和读者提出批评和指正，以便修订时改正。 编者 2023年10月

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