嵌入式系統應用開發——基於RISC-V架構玄鐵處理器

王宜懷，男，蘇州大學計算機科學與技術學院教授、博士生導師、蘇州大學嵌入式系統與物聯網研究所所長、江蘇省計算機學會嵌入式系統與物聯網專業委員會主任、中國軟件行業協會嵌入式系統分會理事。曾獲福建省八五期間電子信息應用先進個人、全國高等學校計算機教學成果獎一等獎、國家級一流本科課程、江蘇省高等教育教學成果一等獎、蘇州大學五四青年特別感謝獎、蘇州大學高尚師德獎、福建省南平市政協優秀委員、江蘇省蘇州市政協優秀委員等，撰寫嵌入式系統方向的專著、教材十余部，獲得中國發明專利30余項、美國發明專利6項，主要研究方向：嵌入式系統與物聯網，嵌入式人工智能。

目錄

 

 

配套資源

 

 

第1章概述

 

視頻講解： 26分鐘，2集

 

1．1初識嵌入式系統

 

1．1．1運行硬件系統

 

1．1．2實踐體系簡介

 

1．2嵌入式系統的定義、發展簡史、分類及特點

 

1．2．1嵌入式系統的定義

 

1．2．2嵌入式系統的由來及發展簡史

 

1．2．3嵌入式系統的分類

 

1．2．4嵌入式系統的特點

 

1．3嵌入式系統的學習困惑、知識體系及學習建議

 

1．3．1嵌入式系統的學習困惑

 

1．3．2嵌入式系統的知識體系

 

1．3．3基礎階段的學習建議

 

1．4微控制器與應用處理器簡介

 

1．4．1MCU簡介

 

1．4．2以MCU為核心的嵌入式測控產品的基本組成

 

1．4．3MAP簡介

 

1．5嵌入式系統常用術語

 

1．5．1與硬件相關的術語

 

1．5．2與通信相關的術語

 

1．5．3與功能模塊相關的術語

 

1．6C語言概要

 

1．6．1運算符

 

1．6．2數據類型

 

1．6．3流程控制

 

1．6．4函數

 

1．6．5編譯預處理

 

本章小結

 

習題

 

第2章RISCV指令系統與匯編語言語法

 

視頻講解： 30分鐘，1集

 

2．1RISCV架構概述

 

2．1．1RISC與ISA名詞解釋

 

2．1．2RISCV簡介

 

2．2寄存器與尋址方式

 

2．2．1寄存器通用基礎知識

 

2．2．2RISCV架構主要寄存器

 

2．2．3指令保留字簡表與尋址方式

 

2．2．4機器碼的獲取方法

 

2．3RISCV基本指令分類解析

 

2．3．1數據傳送類指令

 

2．3．2數據操作類指令

 

2．3．3跳轉類指令

 

2．3．4控制及狀態寄存器類指令

 

2．3．5其他指令

 

2．4RISCV匯編語言的基本語法

 

2．4．1匯編語言的格式

 

2．4．2常用偽指令簡介

 

本章小結

 

習題

 

第3章D1H硬件最小系統

 

視頻講解： 23分鐘，1集

 

3．1D1H微處理器概述

 

3．1．1D1H的基本功能

 

3．1．2D1H的存儲器映像

 

3．1．3D1H的中斷源

 

3．2D1H的硬件最小系統

 

3．2．1硬件最小系統的概念

 

3．2．2D1H的引腳功能

 

3．2．3D1H硬件最小系統設計

 

3．3由D1H構建通用嵌入式計算機

 

3．3．1嵌入式系統應用開發方式存在的問題與解決辦法

 

3．3．2提出GEC概念的時機、GEC定義與特點

 

3．3．3由D1H構成的GEC

 

本章小結

 

習題

 

第4章GPIO及程序框架

 

視頻講解： 61分鐘，3集

 

4．1GPIO基礎知識

 

4．1．1GPIO概念

 

4．1．2輸出引腳的基本接法

 

4．1．3上拉下拉電阻與輸入引腳的基本接法

 

4．2軟件幹預硬件的方法

 

4．2．1AHLD1H的GPIO引腳

 

4．2．2GPIO構件API

 

4．2．3GPIO構件的輸出測試方法

 

4．3認識工程框架

 

4．3．1工程框架及所含文件簡介

 

4．3．2了解機器碼文件及D1H的啟動流程

 

4．3．3D1H的實際啟動過程

 

4．4GPIO構件的制作過程

 

4．4．1GPIO基本編程步驟及點亮一盞小燈

 

4．4．2GPIO構件的設計

 

4．5第一個匯編語言工程： 控制小燈閃爍

 

4．5．1匯編工程文件的組織

 

4．5．2匯編語言小燈測試工程主程序

 

本章小結

 

習題

 

第5章嵌入式硬件構件與底層驅動構件基本規範

 

視頻講解： 20分鐘，1集

 

5．1嵌入式硬件構件

 

5．1．1嵌入式硬件構件概念與嵌入式硬件構件分類

 

5．1．2基於嵌入式硬件構件的電路原理圖設計簡明規則

 

5．2嵌入式底層驅動構件的概念與層次模型

 

5．2．1嵌入式底層驅動構件的概念

 

5．2．2嵌入式硬件構件與軟件構件結合的層次模型

 

5．2．3嵌入式開發中的構件分類

 

5．2．4構件的基本特征與表現形式

 

5．3底層驅動構件的封裝規範

 

5．3．1底層驅動構件設計的基本原則

 

5．3．2編碼風格基本規範

 

5．3．3頭文件的設計規範

 

5．3．4源程序文件的設計規範

 

5．4硬件構件及其驅動構件的重用與移植方法

 

5．4．1硬件構件的重用與移植

 

5．4．2驅動構件的移植

 

本章小結

 

習題

 

第6章串行通信模塊及第一個中斷程序結構

 

視頻講解： 45分鐘，3集

 

6．1異步串行通信的通用基礎知識

 

6．1．1串行通信的基本概念

 

6．1．2RS232和RS485總線標準

 

6．1．3TTLUSB串口轉換芯片

 

6．1．4串行通信編程模型

 

6．2基於構件的串行通信編程方法

 

6．2．1D1H芯片UART對外引腳

 

6．2．2UART構件API

 

6．2．3UART構件API的發送測試方法

 

6．2．4printf（）的設置方法與使用

 

6．3UART構件的制作過程

 

6．3．1UART寄存器概述

 

6．3．2利用直接地址操作的串口發送程序

 

6．3．3UART構件設計

 

6．4中斷機制及中斷編程步驟

 

6．4．1中斷的基本概念及處理過程

 

6．4．2RISCV架構玄鐵C906中斷結構

 

6．4．3D1H中斷編程步驟——以串口接收中斷為例

 

本章小結

 

習題

 

第7章定時器、PWM與輸入捕捉

 

視頻講解： 32分鐘，3集

 

7．1定時器通用基礎知識

 

7．2D1H中的定時器

 

7．2．1D1H的機器模式定時器MTIME

 

7．2．2D1H的實時時鐘模塊

 

7．2．3D1H的Timer

 

7．2．4D1H的HSTimer

 

7．3脈寬調制

 

7．3．1脈寬調制通用基礎知識

 

7．3．2基於構件的PWM編程方法

 

7．4輸入捕捉

 

7．4．1輸入捕捉通用基礎知識

 

7．4．2基於構件的輸入捕捉編程方法

 

本章小結

 

習題

 

第8章Flash在線編程、ADC與DMA

 

視頻講解： 30分鐘，3集

 

8．1Flash在線編程

 

8．1．1Flash在線編程的通用基礎知識

 

8．1．2基於構件的Flash在線編程方法

 

8．1．3Flash構件的制作過程簡介

 

8．2ADC

 

8．2．1ADC的通用基礎知識

 

8．2．2基於構件的ADC編程方法

 

8．3DMA

 

8．3．1DMA的通用基礎知識

 

8．3．2基於構件的DMA編程方法

 

本章小結

 

習題

 

第9章SPI與I2C

 

視頻講解： 34分鐘，2集

 

9．1串行外設接口模塊

 

9．1．1串行外設接口的通用基礎知識

 

9．1．2基於構件的SPI通信編程方法

 

9．2集成電路互聯總線I2C模塊

 

9．2．1集成電路互聯總線I2C的通用基礎知識

 

9．2．2基於構件的I2C通信編程方法

 

本章小結

 

習題

 

第10章系統時鐘與看門狗

 

視頻講解： 15分鐘，1集

 

10．1時鐘系統

 

10．1．1時鐘控制單元概述

 

10．1．2時鐘控制單元編程寄存器

 

10．1．3系統時鐘編程實例

 

10．1．4改變CPU時鐘頻率及測試方法

 

10．2看門狗 

 

10．2．1看門狗模塊的寄存器

 

10．2．2看門狗構件制作方法

 

10．2．3基於構件的看門狗編程方法

 

本章小結

 

習題

 

第11章實時操作系統

 

視頻講解： 41分鐘，2集

 

11．1無操作系統與實時操作系統

 

11．1．1無操作系統下的程序運行路線

 

11．1．2實時操作系統下的程序運行路線

 

11．1．3實時操作系統與非實時操作系統

 

11．2RTOS中的常用基本概念及線程的三要素

 

11．2．1與線程相關的基本概念

 

11．2．2線程的三要素及四種狀態

 

11．2．3線程的三種基本形式

 

11．3RTOS下應用程序的編程框架

 

11．3．1RTThread下基本要素模板列表

 

11．3．2第一個樣例程序功能及運行

 

11．3．3RTThread工程框架

 

11．4RTOS中同步與通信的應用編程方法

 

11．4．1RTOS中同步與通信基本概念

 

11．4．2事件

 

11．4．3消息隊列

 

11．4．4信號量

 

11．4．5互斥量

 

本章小結

 

習題

 

第12章嵌入式人工智能： 物體認知系統

 

視頻講解： 18分鐘，1集

 

12．1嵌入式人工智能概述

 

12．1．1人類智能與人工智能

 

12．1．2通用人工智能與嵌入式人工智能

 

12．2物體認知系統的設計目標

 

12．2．1基本思路

 

12．2．2AHLEORS的目標

 

12．3AHLEORSD1H的基本構成

 

12．3．1總體說明

 

12．3．2硬件系統

 

12．3．3相關資源下載與軟件安裝

 

12．4AHLEORSD1H的操作過程

 

12．4．1模型測試

 

12．4．2數據采集

 

12．4．3模型訓練

 

12．4．4構件生成

 

12．4．5GEC推理

 

12．4．6完整流程

 

12．5運行AHLEORSD1H的PC源碼

 

本章小結

 

第13章進一步學習導引

 

視頻講解： 10分鐘，1集

 

13．1關於進一步閱讀的有關資料

 

13．2關於嵌入式系統穩定性問題

 

附錄A金葫蘆AHLD1H用戶手冊

 

附錄B實驗指導

 

參考文獻