前言

随着智能制造、物联网、大数据技术的推进和应用,以及新工科建设的需求,数据的采集和感知成为这些技术应用不可或缺的重要环节,各种物联网大赛、创新创业大赛都对软硬件系统设计能力提出了很高的要求,需要学生具有数据感知、处理、传输和分析的综合能力;此外,随着计算思维在计算机基础教学方面的不断推进,思维能力培养已成为教育教学界的共识,计算机硬件系统结构中包含大量计算思维的知识点,如RISC、CISC、哈佛体系结构、Cache分层存储、中断处理及优化机制、流水线、串行并行总线技术等,是计算思维培养非常有效的一门课程。微机原理与接口技术是非计算机专业计算机硬件教育的重要课程,本教材以嵌入式系统为对象,对微机的基本原理、ARM微处理器的接口技术进行梳理,结合大量实验培养学生计算机硬件素养和计算思维能力,提高学生在计算机软硬件系统设计、调试和创新方面的能力,适用于本科非计算机专业学生。

本书选用CortexM3处理器内核的STM32L152系列低功耗微控制器对ARM嵌入式系统的体系结构进行讲述,教材以计算机硬件体系涉及的计算思维为主线,第1章阐述微型计算机的基本概念、内部架构和嵌入式系统概念;第2章以ARM CortexM3的处理器工作模式、流水、中断等为案例具体阐述硬件设计的方法;第3章介绍汇编指令编码、寻址技术并对启动代码进行了分析;第4章简述了嵌入式开发流程及C语言基础;第5～11章对常用外围控制器GPIO、EXTI、Timer、USART、IIC、SPI、ADC的一般性工作原理、STM32L1系列处理器的具体实现和特色、寄存器级别和库函数级别两个层次的程序设计方法进行了详细阐述；第12章对低功耗设计进行了介绍。教材内容兼顾嵌入式处理器及外围控制器原理讲解和应用程序设计,让读者理解CortexM3处理器的特性,各种控制器的工作原理及使用方法,理解嵌入式处理器架构。

本教材目标定位为软硬件协同设计思维,而不仅仅是会使用和开发嵌入式系统,结合实验设计,让学生必须理解ARM架构、外围控制器的工作原理和设计思路,能够进行应用系统设计。

本书适用于工科非计算机专业微机接口技术、嵌入式系统课程,也可作为计算机专业嵌入式开发课程的教材。

作者

2019年4月