嵌入式電子系統設計
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在智能設備與信息技術飛速發展的當下，嵌入式技術的重要性愈發凸顯。本書系統全面地介紹了嵌入式系統開發知識，深入講解了硬件設計，涵蓋處理器、存儲器、輸入輸出設備、電源與時鐘電路等關鍵模塊；同時結合瑞薩RA系列MCU、飛騰E2000、STM32等典型平臺，詳細介紹其開發環境搭建、編程基礎、外設應用及AI開發實踐：還涉及Zynq智能圖像處理、RFSoC設計等前沿內容，包含從原理剖析到項目實現的完整流程。
目錄大綱
目錄
第1章 時鐘與電源電路設計 1
1.1 時鐘電路設計 1
1.1.1 時鐘電路在電子系統中的重要性 1
1.1.2 基礎時鐘元件與電路 1
1.1.3 嵌入式處理器的時鐘架構與同步技術 6
1.2 電源電路設計 22
1.2.1 電源電路在電子系統中的重要性 22
1.2.2 常用電源電路的基本原理與構成 23
1.2.3 嵌入式系統電源設計流程與要點 26
1.2.4 電源電路關鍵設計技術 27
1.2.5 嵌入式系統中的電源設計技巧 30
本章小結 31
第2章 瑞薩RA系列MCU應用開發基礎 32
2.1 RA6M5 MCU 32
2.2 靈活軟件包 36
2.2.1 靈活軟件包的定義及組成 37
2.2.2 板級支持包 39
2.2.3 硬件抽象層驅動 40
2.2.4 中間件 41
2.2.5 實時操作系統 42
2.3 搭建並運行工具鏈 47
2.3.1 下載並安裝e2studio和FSP 47
2.3.2 首次啟動 49
2.3.3 保持安裝內容為最新版本 50
2.4 使用e2studio 51
2.4.1 e2studio開發環境界面 51
2.4.2 配置器簡介 53
2.4.3 導入、導出及使用項目 55
2.5 基礎外設應用開發 57
2.5.1 實驗1：寄存器模式控制LED閃爍 57
2.5.2 實驗2：FSP函數控制 LED 64
2.5.3 實驗3：驅動函數控制 LED 69
本章小結 77
第3章 飛騰E2000嵌入式開發 78
3.1 飛騰E2000硬件基礎 78
3.1.1 飛騰E2000芯片概述 78
3.1.2 飛騰派開發板硬件組成 81
3.2 U？Boot移植基礎與流程 82
3.2.1 U？Boot簡介與功能 82
3.2.2 移植前的準備工作 83
3.2.3 移植步驟與要點 85
3.3 Linux鏡像生成 89
3.3.1 Linux鏡像基礎原理 89
3.3.2 適配芯片的鏡像內核選擇策略 91
3.3.3 鏡像配置的具體方法與參數設置 92
3.4 驅動設計與加載機制 99
3.4.1 驅動開發基礎知識 99
3.4.2 字符設備驅動模塊的加載與卸載 100
3.4.3 字符設備驅動模塊的註冊與註銷 103
3.5 接口測試與驗證 104
3.5.1 各類接口功能與特性 104
3.5.2 接口測試方案設計 105
3.6 基於Linux的應用實例 109
3.6.1 鏡像校驗及燒錄配置 109
3.6.2 開發板訪問與登錄方法 109
3.6.3 在飛騰派上部署 DeepSeek 110
本章小結 114
第4章 STM32應用開發基礎 116
4.1 概述 116
4.1.1 STM32單片機簡介 116
4.1.2 STM32的特點和應用領域 116
4.1.3 開發STM32的必要知識與準備工作 118
4.2 STM32開發環境搭建 122
4.2.1 開發環境所需硬件與軟件工具 122
4.2.2 STM32相應的開發板選擇與使用說明 128
4.2.3 STM32的 Proteus仿真 129
4.3 STM32編程基礎 131
4.3.1 STM32的軟件開發過程 131
4.3.2 STM32的引腳定義與寄存器 132
4.3.3 STM32的時鐘配置與中斷處理 136
4.3.4 STM32的存儲器和外設驅動 140
4.4 STM32外設與功能模塊 143
4.4.1 GPIO口與外部中斷 143
4.4.2 串口通信與UART外設 146
4.4.3 定時器與計數器的應用 149
4.4.4 中斷控制器與NVIC配置 152
4.4.5 脈寬調制輸出 155
4.5 STM32單片機的調試與燒錄方法 157
本章小結 162
第5章 基於STM32的AI應用開發 163
5.1 概述 163
5.1.1 STM32與人工智能的結合 163
5.1.2 STM32上AI應用開發的優勢與挑戰 164
5.2 深度學習基礎與STM32開發配置 166
5.2.1 深度學習基礎 166
5.2.2 TensorFlow、Keras和STM32CubeIDE 170
5.3 基於STM32的圖像處理技術 172
5.3.1 圖像預處理的基本技術 172
5.3.2 在STM32中部署 CNN 173
5.4 STM32 AI的拓展與前景 182
5.4.1 STM32在智能電子與IoT應用中的角色 182
5.4.2 性能優化與挑戰 184
5.4.3 STM32與AI應用的未來趨勢 184
本章小結 184
第6章 基於Zynq的智能圖像處理設計 185
6.1 Zynq基礎知識 185
6.1.1 7系列Zynq平臺簡介 185
6.1.2 Zynq硬件資源詳解 186
6.1.3 Zynq軟件開發環境搭建 190
6.2 機器視覺基礎 193
6.2.1 SLAM原理與分類 193
6.2.2 SLAM在機器視覺中的關鍵技術 196
6.3 典型應用 204
6.3.1 基於Zynq的智能圖像處理 204
6.3.2 基於Zynq的SLAM算法處理實現 212
本章小結 222
第7章 射頻系統級芯片設計初步 223
7.1 Xilinx RFSoC 225
7.1.1 Zynq UltraScale+？RFSoC Gen1系列 227
7.1.2 Zynq UltraScale+？RFSoC Gen2系列 228
7.1.3 Zynq UltraScale+？RFSoC Gen3系列 228
7.1.4 Zynq UltraScale+？RFSoC DFE系列 229
7.2 Xilinx 27DR 230
7.2.1 RFSoC內部架構 231
7.2.2 典型應用場景 234
7.2.3 Xilinx 27DR應用流程 235
7.3 Xilinx 27DR硬件設計 237
7.3.1 硬件平臺主要功能架構 237
7.3.2 RFSoC軟件設計流程與實現 241
7.4 RFSoC中ADC和DAC測試 242
7.4.1 IP配置 242
7.4.2 IP連接 245
7.4.3 添加約束 246
7.4.4 修改配置生成比特流 247
7.4.5 軟件開發 248
7.4.6 實際測試 250
7.4.7 結果與性能分析 250
7.5 數字上變頻與下變頻設計 252
7.5.1 數字上變頻與下變頻原理 252
7.5.2 RFSoC板卡上的數字上/下變頻設計與驗證 254
7.6 RFSoC在軟件無線電中的應用 256
7.6.1 直接射頻架構 256
7.6.2 中頻采樣架構 257
7.6.3 基帶采樣架構 258
本章小結 259
參考文獻 260
第1章 時鐘與電源電路設計 1
1.1 時鐘電路設計 1
1.1.1 時鐘電路在電子系統中的重要性 1
1.1.2 基礎時鐘元件與電路 1
1.1.3 嵌入式處理器的時鐘架構與同步技術 6
1.2 電源電路設計 22
1.2.1 電源電路在電子系統中的重要性 22
1.2.2 常用電源電路的基本原理與構成 23
1.2.3 嵌入式系統電源設計流程與要點 26
1.2.4 電源電路關鍵設計技術 27
1.2.5 嵌入式系統中的電源設計技巧 30
本章小結 31
第2章 瑞薩RA系列MCU應用開發基礎 32
2.1 RA6M5 MCU 32
2.2 靈活軟件包 36
2.2.1 靈活軟件包的定義及組成 37
2.2.2 板級支持包 39
2.2.3 硬件抽象層驅動 40
2.2.4 中間件 41
2.2.5 實時操作系統 42
2.3 搭建並運行工具鏈 47
2.3.1 下載並安裝e2studio和FSP 47
2.3.2 首次啟動 49
2.3.3 保持安裝內容為最新版本 50
2.4 使用e2studio 51
2.4.1 e2studio開發環境界面 51
2.4.2 配置器簡介 53
2.4.3 導入、導出及使用項目 55
2.5 基礎外設應用開發 57
2.5.1 實驗1：寄存器模式控制LED閃爍 57
2.5.2 實驗2：FSP函數控制 LED 64
2.5.3 實驗3：驅動函數控制 LED 69
本章小結 77
第3章 飛騰E2000嵌入式開發 78
3.1 飛騰E2000硬件基礎 78
3.1.1 飛騰E2000芯片概述 78
3.1.2 飛騰派開發板硬件組成 81
3.2 U？Boot移植基礎與流程 82
3.2.1 U？Boot簡介與功能 82
3.2.2 移植前的準備工作 83
3.2.3 移植步驟與要點 85
3.3 Linux鏡像生成 89
3.3.1 Linux鏡像基礎原理 89
3.3.2 適配芯片的鏡像內核選擇策略 91
3.3.3 鏡像配置的具體方法與參數設置 92
3.4 驅動設計與加載機制 99
3.4.1 驅動開發基礎知識 99
3.4.2 字符設備驅動模塊的加載與卸載 100
3.4.3 字符設備驅動模塊的註冊與註銷 103
3.5 接口測試與驗證 104
3.5.1 各類接口功能與特性 104
3.5.2 接口測試方案設計 105
3.6 基於Linux的應用實例 109
3.6.1 鏡像校驗及燒錄配置 109
3.6.2 開發板訪問與登錄方法 109
3.6.3 在飛騰派上部署 DeepSeek 110
本章小結 114
第4章 STM32應用開發基礎 116
4.1 概述 116
4.1.1 STM32單片機簡介 116
4.1.2 STM32的特點和應用領域 116
4.1.3 開發STM32的必要知識與準備工作 118
4.2 STM32開發環境搭建 122
4.2.1 開發環境所需硬件與軟件工具 122
4.2.2 STM32相應的開發板選擇與使用說明 128
4.2.3 STM32的 Proteus仿真 129
4.3 STM32編程基礎 131
4.3.1 STM32的軟件開發過程 131
4.3.2 STM32的引腳定義與寄存器 132
4.3.3 STM32的時鐘配置與中斷處理 136
4.3.4 STM32的存儲器和外設驅動 140
4.4 STM32外設與功能模塊 143
4.4.1 GPIO口與外部中斷 143
4.4.2 串口通信與UART外設 146
4.4.3 定時器與計數器的應用 149
4.4.4 中斷控制器與NVIC配置 152
4.4.5 脈寬調制輸出 155
4.5 STM32單片機的調試與燒錄方法 157
本章小結 162
第5章 基於STM32的AI應用開發 163
5.1 概述 163
5.1.1 STM32與人工智能的結合 163
5.1.2 STM32上AI應用開發的優勢與挑戰 164
5.2 深度學習基礎與STM32開發配置 166
5.2.1 深度學習基礎 166
5.2.2 TensorFlow、Keras和STM32CubeIDE 170
5.3 基於STM32的圖像處理技術 172
5.3.1 圖像預處理的基本技術 172
5.3.2 在STM32中部署 CNN 173
5.4 STM32 AI的拓展與前景 182
5.4.1 STM32在智能電子與IoT應用中的角色 182
5.4.2 性能優化與挑戰 184
5.4.3 STM32與AI應用的未來趨勢 184
本章小結 184
第6章 基於Zynq的智能圖像處理設計 185
6.1 Zynq基礎知識 185
6.1.1 7系列Zynq平臺簡介 185
6.1.2 Zynq硬件資源詳解 186
6.1.3 Zynq軟件開發環境搭建 190
6.2 機器視覺基礎 193
6.2.1 SLAM原理與分類 193
6.2.2 SLAM在機器視覺中的關鍵技術 196
6.3 典型應用 204
6.3.1 基於Zynq的智能圖像處理 204
6.3.2 基於Zynq的SLAM算法處理實現 212
本章小結 222
第7章 射頻系統級芯片設計初步 223
7.1 Xilinx RFSoC 225
7.1.1 Zynq UltraScale+？RFSoC Gen1系列 227
7.1.2 Zynq UltraScale+？RFSoC Gen2系列 228
7.1.3 Zynq UltraScale+？RFSoC Gen3系列 228
7.1.4 Zynq UltraScale+？RFSoC DFE系列 229
7.2 Xilinx 27DR 230
7.2.1 RFSoC內部架構 231
7.2.2 典型應用場景 234
7.2.3 Xilinx 27DR應用流程 235
7.3 Xilinx 27DR硬件設計 237
7.3.1 硬件平臺主要功能架構 237
7.3.2 RFSoC軟件設計流程與實現 241
7.4 RFSoC中ADC和DAC測試 242
7.4.1 IP配置 242
7.4.2 IP連接 245
7.4.3 添加約束 246
7.4.4 修改配置生成比特流 247
7.4.5 軟件開發 248
7.4.6 實際測試 250
7.4.7 結果與性能分析 250
7.5 數字上變頻與下變頻設計 252
7.5.1 數字上變頻與下變頻原理 252
7.5.2 RFSoC板卡上的數字上/下變頻設計與驗證 254
7.6 RFSoC在軟件無線電中的應用 256
7.6.1 直接射頻架構 256
7.6.2 中頻采樣架構 257
7.6.3 基帶采樣架構 258
本章小結 259
參考文獻 260
