正版新书]RISC-V架构嵌入式系统原理与应用——CH32V103单片机编

章嵌入式系统简介1

1.1嵌入式系统概述1

1.1.1嵌入式系统特点1

1.1.2嵌入式系统发展趋势2

1.2ARM架构介绍3

1.2.1ARM的历史背景3

1.2.2ARM系列简介4

1..ARM的发展趋势6

1.3RISC-V架构介绍7

1.3.1RISC-V架构的历史背景7

1.3.2RISC-V架构的发展趋势7

本章小结7

第2章RISC-V指令集架构简介8

2.1RISC-V架构设计特点8

2.2RISC-V架构特

.RISC-V与架构的比较14

2.4RISC-V与CH32V103的关系15

本章小结15

第3章RISC-V架构的中断和异常16

3.1RISC-V中断和异常概述16

3.1.1中断概述16

3.1.2异常概述16

3.2RISC-V中断机制17

3.2.1中断类型17

3.2.2中断屏蔽17

3..中断级别、优先级与仲裁18

3.2.4进入中断处理18

3.2.5退出中断处理18

3.2.6中断嵌套19

3.3RISC-V异常机制19

3.3.1异常屏蔽19

3.3.2异常的优先级20

3.3.3进入异常处理模式20

3.3.4退出异常处理模式20

3.3.5异常服务程序20

3.4CSR寄存器介绍21

本章小结26

第4章CH32V103硬件基础27

4.1CH32系列单片机外部结构28

4.1.1CH32系列单片机命名规则28

4.1.CH2系列单片机引脚功能29

4.CH2V103单片机内部结构30

4.2.1CH32V103单片机内部总线结构30

4.2.CH2V103单片机内部时钟系统32

4..CH2V103单片机内部复位系统34

4.2.4CH32V103单片机内部存储器结构35

4.3CH32V103系统设计36

本章小结38

第5章CH32V103软件开发环境39

5.1开发软件MRS简介与安装39

5.2软件环境42

5.3创建项目43

5.4编译代码45

5.5下载代码51

5.6调试代码52

本章小结55

第6章CH32单片机的输入/输出接口GPIO56

6.1GPIO主要特征56

6.2GPIO功能说明58

6.2.1工作模式58

6.2.2外部中断58

6..复用功能58

6.2.4锁定机制59

6.3GPIO库函数59

6.4GPIO使用流程63

6.4.1普通GPIO配置63

6.4.2引脚复用功能配置63

6.5项目实战:流水灯66

6.5.1硬件设计66

6.5.2软件设计66

6.5.3系统调试68

本章小结69

第7章CH32单片机外部中断EXTI70

7.1CH32V103中断系统组成结构70

7.1.1中断源及中断向量70

7.1.2外部中断系统结构73

7.2中断控制74

7.2.1中断屏蔽控制74

7.2.2中断优先级控制75

7.3中断控制常用库函数介绍76

7.3.1快速可编程中断控制器库函数76

7.3.CH2V103外部中断EXTI库函数78

7.4外部中断使用流程82

7.4.1PFIC配置82

7.4.2中断端口设置82

7.4.3中断处理83

7.5项目实战:按键中断控制LED灯84

7.5.1硬件设计84

7.5.2软件设计84

7.5.3系统调试89

本章小结89

第8章通用同步异步收发器USART90

8.1串行通信简介90

8.1.1串行通信与并行通信90

8.1.2单工通信、半双工通信与双工通信91

8.1.3同步通信与异步通信91

8.1.4串行异步通信的数据传输格式91

8.2USART的结构及工作方式92

8.2.1结构框图92

8.2.2工作模式94

8..CH2V103串行异步通信的工作方式95

8.3常用库函数介绍96

8.4使用流程103

8.5项目实战:串口数据查询方式收发104

8.5.1硬件设计104

8.5.2软件设计105

8.5.3系统调试107

本章小结108

第9章定时器TIM109

9.1CH32V103定时器概述109

9.1.1定时器类型109

9.1.2模式110

9.1.3主要功能介绍110

9.CH2V103通用定时器的结构111

9.2.1输入时钟112

9.2.2核心器112

9..比较捕获通道112

9.2.4通用定时器的功能寄存器113

9.2.5通用定时器的外部触发及输入/输出通道113

9.3CH32V103通用定时器的功能113

9.3.1输入捕获模式114

9.3.2比较输出模式114

9.3.3强制输出模式115

9.3.4PWM输入模式115

9.3.5PWM输出模式115

9.3.6单脉冲模式116

9.3.7编码器模式116

9.3.8定时器同步模式117

9.3.9调试模式117

9.4通用定时器常用库函数117

9.5通用定时器使用流程128

9.5.1PFIC设置128

9.5.2定时器中断配置128

9.5.3定时器中断处理129

9.6项目实战1:准确定时实验129

9.6.1硬件设计129

9.6.2软件设计129

9.6.3系统调试131

9.7项目实战2:脉宽调制131

9.7.1硬件设计131

9.7.2软件设计132

9.7.3系统调试133

本章小结134

0章看门狗定时器135

10.1CH32V103看门狗概述135

10.2独立看门狗135

10.2.1独立看门狗主要特征135

10.2.2独立看门狗结构框图136

10.3窗口看门狗136

10.3.1窗口看门狗主要特征136

10.3.2窗口看门狗结构框图136

10.3.3窗口看门狗功能说明137

10.4常用库函数介绍138

10.5看门狗使用流程144

10.5.1独立看门狗使用流程144

10.5.2窗口看门狗使用流程144

10.6项目实战1:独立看门狗应用145

10.6.1硬件设计145

10.6.2软件设计145

10.6.3系统调试148

10.7项目实战2:窗口看门狗应用149

10.7.1硬件设计149

10.7.2软件设计149

10.7.3系统调试153

本章小结153

1章直接存储器访问控制DMA154

11.1CH32V103的DMA控制器154

11.2DMA功能描述155

11.2.1仲裁优先级155

11.2.2DMA配置155

11..循环模式156

11.2.4DMA处理状态156

11.2.5可编程的数据传输总量/数据位宽/对齐方式156

11.2.6DMA请求映156

11.3DMA常用库函数158

11.4DMA使用流程163

11.4.1PFIC设置163

11.4.2DMA模式及中断配置163

11.4.3DMA中断服务程序164

11.5项目实战:DMA存储器到存储器164

11.5.1硬件设计164

11.5.2软件设计164

11.5.3系统调试168

本章小结168

2章串行设备通信接口SPI169

12.1SPI总线通信简介169

12.1.1SPI总线的组成169

12.1.2SPI总线的功能170

12.2SPI结构框图170

1.SPI功能描述171

1..1从选择管理171

1..2时钟相位与极172

1..主模式173

1..4从模式173

1..5单工模式173

1..CRC校验174

1..DMA的SPI通信174

1..错误状态174

1..中断174

12.4SPI常用库函数175

12.5SPI使用流程181

12.6项目实战:W256读写实验182

12.6.1硬件设计183

12.6.2软件设计183

12.6.3系统调试189

本章小结189

3章内部集成电路总线I2C190

13.1I2C总线通信简介190

13.1.1I2C总线特点190

13.1.2I2C总线术语191

13.1.3I2C物理层191

13.1.4I2C协议层192

13.1.5数据传输格式193

13.CH2V103的I2C功能与结构框图195

13.3I2C的通信模式196

13.3.1主模式196

13.3.2从模式198

13.3.3错误199

13.3.4时钟延长199

13.3.5SMBus200

13.3.6DMA200

13.3.7中断201

13.3.8包错误校验202

13.4I2C常用库函数介绍202

13.5I2C使用流程213

13.6项目实战:读写EEPROM芯片AT24C02213

13.6.1硬件设计213

13.6.2软件设计217

13.6.3系统调试221

本章小结222

4章实时时钟RTC2

14.1CH32V103的RTC概述2

14.1.1CH32V103的RTC2

14.1.2UNIX时间戳2

14.2RTC结构框图224

14.3常用库函数介绍225

14.4使用流程0

14.5项目实战:利用RTC实现万年历1

14.5.1硬件设计1

14.5.2软件设计2

14.5.3系统调试

本章小结

5章循环冗余校验CRC

15.1CRC校验概述

15.CH2V103中的CRC计算单元

15.2.1主要特征

15.2.2功能描述

15..结构框图240

15.3CRC应用240

15.4常用库函数介绍240

15.5项目实战:CRC数据校验243

15.5.1硬件设计243

15.5.2软件设计243

15.5.3系统调试244

本章小结244

6章模/数转换器ADC245

16.1ADC概述245

16.1.1ADC分类245

16.1.2ADC能指标245

16.CH2V103的ADC简介246

16.3CH32V103的ADC结构框图246

16.4ADC的功能描述248

16.4.1开关、时钟及通道248

16.4.2转换模式控制249

16.4.3中断和DMA请求250

16.4.4功能251

16.5ADC常用库函数介绍253

16.6ADC使用流程269

16.7项目实战:外部电压采集269

16.7.1硬件设计269

16.7.2软件设计270

16.7.3系统调试272

本章小结273

7章USB全速主机/设备控制器USBHD274

17.1USB简介及协议基础274

17.1.1USB简介274

17.1.2USB的电气特274

17.1.3USB的插入检测机制274

17.1.4USB的描述符275

17.1.5USB包的结构276

17.1.6USB的四种传输类型277

17.CH2V103的USBHD主要特征278

17.3功能说明278

17.3.1USB全局寄存器278

17.3.2USB设备控制寄存器278

17.3.3USB主机控制寄存器279

17.4库函数介绍279

17.5项目实战1:U盘文件读写282

17.5.1硬件设计282

17.5.2软件设计282

17.5.3系统调试286

17.6项目实战2:实现CDC串口287

17.6.1硬件设计287

17.6.2软件设计287

17.6.3系统调试288

本章小结289

8章综合案例:蓝牙加密U盘290

18.1蓝牙加密U盘介绍290

18.2CH573简介290

18.2.1概述290

18.2.2功能说明291

18..系统框图292

18.2.4无线通信介绍293

18.3CH569简介293

18.3.1CH569概述293

18.3.2功能说明293

18.3.3系统框图294

18.3.4SD/EMMC控制器介绍296

18.3.5USB3.0控制器介绍296

18.4硬件设计296

18.5软件设计299

18.6系统调试304

18.6.1CH573程序下载304

18.6.2蓝牙调试306

18.6.3U盘功能测试308

本章小结308

9章行业应用案例实战:智能家居应用309

19.1机智云物联网开发步骤309

19.1.1创建新项目309

19.1.2安装手机App311

19.1.3自动生成代码313

19.1.4虚拟设备调试314

19.1.5WiFi模块固件烧录316

19.1.6移植机智云代码317

19.1.7App绑定设备317

19.2功能分析318

19.3硬件设计318

19.4软件设计319

19.4.1主程序功能软件设计319

19.4.2温湿度检测软件设计319

19.4.3机智云控制设计321

19..物联功能实现321

19.5系统调试322

本章小结324

附录ARISC-V伪指令集325

附录BRISC-V寄存器介绍327

B1通用寄存器327

B2控制和状态寄存器328

附录CRISC-V指令编码列表336

C1RV32I指令编码336

CRV2M指令编码337

C3RV32F指令编码337

C4RV32A指令编码338

C5RV32D指令编码338

C6RV32指令编码339

C7RV32C指令编码339

参考文献341

裴晓芳，南京信息工程大学滨江学院信息工程学院副教授，一线授课老师。

本书语言通俗易懂，内容丰富，均从功能分析、硬件设计、软件设计、系统调试等方面对15个实战项目做详细介绍，读者可以参考书中案例进行自主开发，提高实践能力。

本书为读者免费提供书中示例的程序源代码、配套开发板原理图和PCB 文件、RISC-V 指令集和特权体系文档、CH32V 芯片参考手册、CH32V103官方例程包等增值服务材料,请关注公众号“北航科技图书”,回复“3507”,获得百度网盘的下载链接。

本书以南京沁恒微股份有限公司自主研发的基于RISC-V内核的CH32V103单片机基本结构与原理为主线,详细阐述CH32V103的功能结构与应用系统开发的一般技术。

全书共19章。前3章简要叙述RISC-V架构的背景知识,第4章和第5章介绍CH32V103单片机的软硬件开发环境,6~7章介绍CH32V103单片机的外设模块及应用实例,8章和9章是蓝牙加密U盘和智能家居应用两个综合实验案例。

本书可作为高等学校信息工程、通信工程、计算机科学与技术、物联网工程、自动化等专业的教材,也可作为对RISC-V处理器感兴趣或者有应用需求的工程技术人员的参考书。