嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)——基于RISC-V架構(gòu)玄鐵處理器
定 價(jià)：69 元
叢書名：RISC-V工程技術(shù)叢書
- 作者：王宜懷、賈俊鋮、 陳林、索明何、許佳捷
- 出版時(shí)間：2025/8/1
- ISBN：9787302695509
- 出 版 社：清華大學(xué)出版社
- 中圖法分類：TP332.021
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
《嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)——基于RISC-V架構(gòu)玄鐵處理器》以全志科技的RSIC-V架構(gòu)64位玄鐵C906內(nèi)核D1-H芯片為藍(lán)本，以知識(shí)要素為核心，遵循構(gòu)件化原則，闡述嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)方法。硬件載體為基于D1-H構(gòu)建的通用嵌入式計(jì)算機(jī)AHL-D1-H，可以滿足基本實(shí)踐需要。全書共13章，其中，第1章簡要闡述嵌入式系統(tǒng)的知識(shí)體系、學(xué)習(xí)誤區(qū)與學(xué)習(xí)建議；第2章給出指令系統(tǒng)與匯編語言語法；第3章給出D1-H硬件最小系統(tǒng)；第4章以GPIO為例給出規(guī)范的工程組織框架；第5章給出嵌入式硬件構(gòu)件與底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件基本規(guī)范；第6章闡述串行通信接口UART，并給出優(yōu)質(zhì)個(gè)帶中斷的實(shí)例。第1～6章囊括了學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)入門環(huán)節(jié)的完整要素。第7～10章給出了定時(shí)器、PWM、Flash在線編程、ADC、DMA、SPI、I2C、系統(tǒng)時(shí)鐘與看門狗等模塊。第11章介紹實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。第12章給出嵌入式人工智能的應(yīng)用。第13章給出進(jìn)一步的學(xué)習(xí)導(dǎo)引�！肚度胧较到y(tǒng)應(yīng)用開發(fā)——基于RISC-V架構(gòu)玄鐵處理器》提供豐富的教學(xué)資源，適用于高等學(xué)校嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)或技術(shù)培訓(xùn)，也可供嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)人員研發(fā)時(shí)參考。
《嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)——基于RISC-V架構(gòu)玄鐵處理器》以RSIC-V架構(gòu)64位玄鐵C906內(nèi)核D1-H芯片為藍(lán)本，以嵌入式硬件構(gòu)件及底層軟件構(gòu)件設(shè)計(jì)為主線，以知識(shí)要素為核心，遵循構(gòu)件化原則，基于嵌入式軟件工程的思想闡述嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)方法。硬件載體為基于D1-H構(gòu)建的通用嵌入式計(jì)算機(jī)AHL-D1-H，可以滿足基本實(shí)踐需要。邏輯清晰，方便理解對于嵌入式“通用知識(shí)”的基本原理，以應(yīng)用為立足點(diǎn)進(jìn)行闡述，同時(shí)注意與芯片相關(guān)知識(shí)之間的銜接，使讀者在更好地熟悉基本原理的基礎(chǔ)上理解芯片應(yīng)用的設(shè)計(jì)。知識(shí)系統(tǒng)，層次遞進(jìn)《嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)——基于RISC-V架構(gòu)玄鐵處理器》以知識(shí)要素為基本立足點(diǎn)設(shè)計(jì)芯片底層驅(qū)動(dòng)，使應(yīng)用程序與芯片無關(guān)，具有通用嵌入式計(jì)算機(jī)性質(zhì)。書中提前闡述大部分驅(qū)動(dòng)的使用方法，而后置驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法，目的是先學(xué)會(huì)使用構(gòu)件進(jìn)行實(shí)際編程，后理解構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法。程序驗(yàn)證，實(shí)用性強(qiáng)書中所有源程序均經(jīng)測試通過，并保留測試用例在《嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)——基于RISC-V架構(gòu)玄鐵處理器》的教學(xué)資源中，避免了例程的書寫或固有錯(cuò)誤給讀者帶來煩惱，可以為讀者進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)節(jié)省大量時(shí)間。資源豐富，易教易學(xué)為了便于教師教學(xué)，提供全套教學(xué)資料，獲取方式詳見前言。
前言
嵌入式系統(tǒng)即嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其概念最初源于傳統(tǒng)測控系統(tǒng)對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的需求。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可為通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通用計(jì)算機(jī)已經(jīng)在科學(xué)計(jì)算、通信、日常生活等各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生了重要影響，在后PC時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)的廣闊應(yīng)用是計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要特征，包括機(jī)器人、工業(yè)控制、汽車電子、嵌入式人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)等產(chǎn)品開發(fā)。近年來，RISCV架構(gòu)國產(chǎn)嵌入式芯片不斷出現(xiàn)，如何將其納入嵌入式技術(shù)的基礎(chǔ)教學(xué)，是值得研究的課題。經(jīng)過三年多的開發(fā)研究，蘇州大學(xué)嵌入式人工智能與物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室完成了硬件系統(tǒng)、集成開發(fā)環(huán)境、底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件、樣例程序等工作。在此基礎(chǔ)上，并依托前期 “十二五”普通高等教育本科規(guī)劃教材和本科一流課程的積累，遵循把復(fù)雜問題簡單化的基本理念，按照由淺入深的原則，撰寫本書。
本書以全志科技的RSICV架構(gòu)64位玄鐵C906內(nèi)核D1H芯片為藍(lán)本，以知識(shí)要素為核心，遵循構(gòu)件化原則，闡述嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)方法。硬件載體為基于D1H構(gòu)建的通用嵌入式計(jì)算機(jī)AHLD1H，可以滿足基本實(shí)踐需要。
書中以嵌入式硬件構(gòu)件及底層軟件構(gòu)件設(shè)計(jì)為主線，基于嵌入式軟件工程的思想，按照“通用知識(shí)—驅(qū)動(dòng)構(gòu)件使用方法—測試實(shí)例—構(gòu)件制作過程”的順序，逐步闡述嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)。需要特別說明的是，雖然撰寫圖書與教學(xué)必須以某一特定芯片為藍(lán)本，但作為嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)，本書試圖闡述嵌入式通用知識(shí)要素。因此，本書以知識(shí)要素為基本立足點(diǎn)設(shè)計(jì)芯片底層驅(qū)動(dòng)，使得應(yīng)用程序與芯片無關(guān)，具有通用嵌入式計(jì)算機(jī)（GEC）性質(zhì)。書中將大部分驅(qū)動(dòng)的使用方法提前闡述，而驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法后置，目的是先學(xué)會(huì)使用構(gòu)件進(jìn)行實(shí)際編程，再理解構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法。因構(gòu)件設(shè)計(jì)方法部分有一定的難度，對于不同要求的教學(xué)場景，也可不要求學(xué)生理解全部構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法，講解一兩個(gè)即可。
本書具有以下特點(diǎn)。
（1） 把握通用知識(shí)與芯片相關(guān)知識(shí)之間的平衡。書中對于嵌入式“通用知識(shí)”的基本原理，以應(yīng)用為立足點(diǎn)，進(jìn)行語言簡潔、邏輯清晰的闡述，同時(shí)注意芯片相關(guān)知識(shí)之間的銜接，使讀者在更好地理解基本原理的基礎(chǔ)上理解芯片應(yīng)用的設(shè)計(jì)，同時(shí)反過來加深對通用知識(shí)的理解。
（2） 把握硬件與軟件的關(guān)系。嵌入式系統(tǒng)是軟件與硬件的綜合體，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)軟件、硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的工程，不能像通用計(jì)算機(jī)那樣，將軟件、硬件完全分開來看。特別是對電子系統(tǒng)智能化嵌入式應(yīng)用來說，沒有對硬件的理解就不可能寫好嵌入式軟件，同樣沒有對軟件的理解也不可能設(shè)計(jì)好嵌入式硬件。因此，本書注重把握硬件知識(shí)與軟件知識(shí)之間的關(guān)系。
（3） 對底層驅(qū)動(dòng)進(jìn)行構(gòu)件化封裝。書中對每個(gè)模塊均根據(jù)嵌入式軟件工程基本原則并按照構(gòu)件化封裝要求編制底層驅(qū)動(dòng)程序，同時(shí)給出詳細(xì)、規(guī)范的注釋及對外接口，為實(shí)際應(yīng)用提供底層構(gòu)件，方便移植與復(fù)用，從而在實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中節(jié)省大量時(shí)間。
（4） 設(shè)計(jì)合理的測試用例。書中所有源程序均經(jīng)測試通過，并在本書的配套教學(xué)資源中提供測試用例，避免了例程的書寫或固有錯(cuò)誤帶來的麻煩。這些測試用例為讀者驗(yàn)證與理解帶來方便。
（5） 配套教學(xué)資源提供了所有模塊的完整底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件化封裝程序與測試用例。需要使用PC程序的測試用例，還提供了PC的C#源程序、芯片資料、使用文檔、硬件說明等，另外制作了教學(xué)課件及微課視頻，并且教學(xué)資源的版本將會(huì)適時(shí)更新。
本書由王宜懷、賈俊鋮、陳林、索明何、許佳捷編寫，蘇州大學(xué)嵌入式人工智能與物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的研究生參與了程序開發(fā)、書稿內(nèi)容整理及有關(guān)資源建設(shè)，他們卓有成效的工作使得本書更加充實(shí)。阿里云計(jì)算有限公司、全志科技的技術(shù)人員提供了許多技術(shù)支持，在此一并表示誠摯的感謝。
配套資源
程序代碼、硬件開發(fā)板及相關(guān)資源： 掃描目錄上方的二維碼下載。
教學(xué)課件、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、軟件工具、芯片資料、套件用戶手冊、硬件電路圖等資源： 到清華大學(xué)出版社官方網(wǎng)站本書頁面下載，或者掃描封底的“書圈”二維碼在公眾號(hào)下載。
微課視頻（385分鐘，24集）： 掃描書中相應(yīng)章節(jié)中的二維碼在線學(xué)習(xí)。
注： 請先掃描封底刮刮卡中的文泉云盤防盜碼進(jìn)行綁定后再獲取配套資源。
鑒于作者水平有限，書中難免存在不足之處，懇望讀者提出寶貴意見和建議。
蘇州大學(xué)王宜懷
2025年6月
目錄
配套資源
第1章概述
視頻講解： 26分鐘，2集
1．1初識(shí)嵌入式系統(tǒng)
1．1．1運(yùn)行硬件系統(tǒng)
1．1．2實(shí)踐體系簡介
1．2嵌入式系統(tǒng)的定義、發(fā)展簡史、分類及特點(diǎn)
1．2．1嵌入式系統(tǒng)的定義
1．2．2嵌入式系統(tǒng)的由來及發(fā)展簡史
1．2．3嵌入式系統(tǒng)的分類
1．2．4嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)
1．3嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)困惑、知識(shí)體系及學(xué)習(xí)建議
1．3．1嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)困惑
1．3．2嵌入式系統(tǒng)的知識(shí)體系
1．3．3基礎(chǔ)階段的學(xué)習(xí)建議
1．4微控制器與應(yīng)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(chǎn)品的基本組成
1．4．3MAP簡介
1．5嵌入式系統(tǒng)常用術(shù)語
1．5．1與硬件相關(guān)的術(shù)語
1．5．2與通信相關(guān)的術(shù)語
1．5．3與功能模塊相關(guān)的術(shù)語
1．6C語言概要
1．6．1運(yùn)算符
1．6．2數(shù)據(jù)類型
1．6．3流程控制
1．6．4函數(shù)
1．6．5編譯預(yù)處理
本章小結(jié)
習(xí)題
第2章RISCV指令系統(tǒng)與匯編語言語法
視頻講解： 30分鐘，1集
2．1RISCV架構(gòu)概述
2．1．1RISC與ISA名詞解釋
2．1．2RISCV簡介
2．2寄存器與尋址方式
2．2．1寄存器通用基礎(chǔ)知識(shí)
2．2．2RISCV架構(gòu)主要寄存器
2．2．3指令保留字簡表與尋址方式
2．2．4機(jī)器碼的獲取方法
2．3RISCV基本指令分類解析
2．3．1數(shù)據(jù)傳送類指令
2．3．2數(shù)據(jù)操作類指令
2．3．3跳轉(zhuǎn)類指令
2．3．4控制及狀態(tài)寄存器類指令
2．3．5其他指令
2．4RISCV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(jié)
習(xí)題
第3章D1H硬件最小系統(tǒng)
視頻講解： 23分鐘，1集
3．1D1H微處理器概述
3．1．1D1H的基本功能
3．1．2D1H的存儲(chǔ)器映像
3．1．3D1H的中斷源
3．2D1H的硬件最小系統(tǒng)
3．2．1硬件最小系統(tǒng)的概念
3．2．2D1H的引腳功能
3．2．3D1H硬件最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3．3由D1H構(gòu)建通用嵌入式計(jì)算機(jī)
3．3．1嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)方式存在的問題與解決辦法
3．3．2提出GEC概念的時(shí)機(jī)、GEC定義與特點(diǎn)
3．3．3由D1H構(gòu)成的GEC
本章小結(jié)
習(xí)題
第4章GPIO及程序框架
視頻講解： 61分鐘，3集
4．1GPIO基礎(chǔ)知識(shí)
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軟件干預(yù)硬件的方法
4．2．1AHLD1H的GPIO引腳
4．2．2GPIO構(gòu)件API
4．2．3GPIO構(gòu)件的輸出測試方法
4．3認(rèn)識(shí)工程框架
4．3．1工程框架及所含文件簡介
4．3．2了解機(jī)器碼文件及D1H的啟動(dòng)流程
4．3．3D1H的實(shí)際啟動(dòng)過程
4．4GPIO構(gòu)件的制作過程
4．4．1GPIO基本編程步驟及點(diǎn)亮一盞小燈
4．4．2GPIO構(gòu)件的設(shè)計(jì)
4．5優(yōu)質(zhì)個(gè)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(jié)
習(xí)題
第5章嵌入式硬件構(gòu)件與底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件基本規(guī)范
視頻講解： 20分鐘，1集
5．1嵌入式硬件構(gòu)件
5．1．1嵌入式硬件構(gòu)件概念與嵌入式硬件構(gòu)件分類
5．1．2基于嵌入式硬件構(gòu)件的電路原理圖設(shè)計(jì)簡明規(guī)則
5．2嵌入式底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的概念與層次模型
5．2．1嵌入式底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的概念
5．2．2嵌入式硬件構(gòu)件與軟件構(gòu)件結(jié)合的層次模型
5．2．3嵌入式開發(fā)中的構(gòu)件分類
5．2．4構(gòu)件的基本特征與表現(xiàn)形式
5．3底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的封裝規(guī)范
5．3．1底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件設(shè)計(jì)的基本原則
5．3．2編碼風(fēng)格基本規(guī)范
5．3．3頭文件的設(shè)計(jì)規(guī)范
5．3．4源程序文件的設(shè)計(jì)規(guī)范
5．4硬件構(gòu)件及其驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的重用與移植方法
5．4．1硬件構(gòu)件的重用與移植
5．4．2驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的移植
本章小結(jié)
習(xí)題
第6章串行通信模塊及優(yōu)質(zhì)個(gè)中斷程序結(jié)構(gòu)
視頻講解： 45分鐘，3集
6．1異步串行通信的通用基礎(chǔ)知識(shí)
6．1．1串行通信的基本概念
6．1．2RS232和RS485總線標(biāo)準(zhǔn)
6．1．3TTLUSB串口轉(zhuǎn)換芯片
6．1．4串行通信編程模型
6．2基于構(gòu)件的串行通信編程方法
6．2．1D1H芯片UART對外引腳
6．2．2UART構(gòu)件API
6．2．3UART構(gòu)件API的發(fā)送測試方法
6．2．4printf（）的設(shè)置方法與使用
6．3UART構(gòu)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(fā)送程序
6．3．3UART構(gòu)件設(shè)計(jì)
6．4中斷機(jī)制及中斷編程步驟
6．4．1中斷的基本概念及處理過程
6．4．2RISCV架構(gòu)玄鐵C906中斷結(jié)構(gòu)
6．4．3D1H中斷編程步驟——以串口接收中斷為例
本章小結(jié)
習(xí)題
第7章定時(shí)器、PWM與輸入捕捉
視頻講解： 32分鐘，3集
7．1定時(shí)器通用基礎(chǔ)知識(shí)
7．2D1H中的定時(shí)器
7．2．1D1H的機(jī)器模式定時(shí)器MTIME
7．2．2D1H的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊
7．2．3D1H的Timer
7．2．4D1H的HSTimer
7．3脈寬調(diào)制
7．3．1脈寬調(diào)制通用基礎(chǔ)知識(shí)
7．3．2基于構(gòu)件的PWM編程方法
7．4輸入捕捉
7．4．1輸入捕捉通用基礎(chǔ)知識(shí)
7．4．2基于構(gòu)件的輸入捕捉編程方法
本章小結(jié)
習(xí)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(chǔ)知識(shí)
8．1．2基于構(gòu)件的Flash在線編程方法
8．1．3Flash構(gòu)件的制作過程簡介
8．2ADC
8．2．1ADC的通用基礎(chǔ)知識(shí)
8．2．2基于構(gòu)件的ADC編程方法
8．3DMA
8．3．1DMA的通用基礎(chǔ)知識(shí)
8．3．2基于構(gòu)件的DMA編程方法
本章小結(jié)
習(xí)題
第9章SPI與I2C
視頻講解： 34分鐘，2集
9．1串行外設(shè)接口模塊
9．1．1串行外設(shè)接口的通用基礎(chǔ)知識(shí)
9．1．2基于構(gòu)件的SPI通信編程方法
9．2集成電路互聯(lián)總線I2C模塊
9．2．1集成電路互聯(lián)總線I2C的通用基礎(chǔ)知識(shí)
9．2．2基于構(gòu)件的I2C通信編程方法
本章小結(jié)
習(xí)題
第10章系統(tǒng)時(shí)鐘與看門狗
視頻講解： 15分鐘，1集
10．1時(shí)鐘系統(tǒng)
10．1．1時(shí)鐘控制單元概述
10．1．2時(shí)鐘控制單元編程寄存器
10．1．3系統(tǒng)時(shí)鐘編程實(shí)例
10．1．4改變CPU時(shí)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(gòu)件制作方法
10．2．3基于構(gòu)件的看門狗編程方法
本章小結(jié)
習(xí)題
第11章實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
視頻講解： 41分鐘，2集
11．1無操作系統(tǒng)與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
11．1．1無操作系統(tǒng)下的程序運(yùn)行路線
11．1．2實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)下的程序運(yùn)行路線
11．1．3實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
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(guān)的基本概念
11．2．2線程的三要素及四種狀態(tài)
11．2．3線程的三種基本形式
11．3RTOS下應(yīng)用程序的編程框架
11．3．1RTThread下基本要素模板列表
11．3．2優(yōu)質(zhì)個(gè)樣例程序功能及運(yùn)行
11．3．3RTThread工程框架
11．4RTOS中同步與通信的應(yīng)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(duì)列
11．4．4信號(hào)量
11．4．5互斥量
本章小結(jié)
習(xí)題
第12章嵌入式人工智能： 物體認(rèn)知系統(tǒng)
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(rèn)知系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)
12．2．1基本思路
12．2．2AHLEORS的目標(biāo)
12．3AHLEORSD1H的基本構(gòu)成
12．3．1總體說明
12．3．2硬件系統(tǒng)
12．3．3相關(guān)資源下載與軟件安裝
12．4AHLEORSD1H的操作過程
12．4．1模型測試
12．4．2數(shù)據(jù)采集
12．4．3模型訓(xùn)練
12．4．4構(gòu)件生成
12．4．5GEC推理
12．4．6完整流程
12．5運(yùn)行AHLEORSD1H的PC源碼
本章小結(jié)
第13章進(jìn)一步學(xué)習(xí)導(dǎo)引
視頻講解： 10分鐘，1集
13．1關(guān)于進(jìn)一步閱讀的有關(guān)資料
13．2關(guān)于嵌入式系統(tǒng)穩(wěn)定性問題
附錄A金葫蘆AHLD1H用戶手冊
附錄B實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)
參考文獻(xiàn)
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