在技術(shù)不斷進(jìn)步的今天，微控制器的應(yīng)用幾乎遍布人們生活的每個角落，從智能家居到工業(yè)自動化，從可穿戴設(shè)備到復(fù)雜的通信系統(tǒng)。隨著開源硬件運動的興起，RISC睼架構(gòu)以其開放性、靈活性和高性能的特點，成為微控制器領(lǐng)域的一股新興力量。本書旨在為讀者提供一個全面的實用指南，從基礎(chǔ)原理到實際應(yīng)用，從硬件架構(gòu)到軟件開發(fā)，深入淺出地講解了如何在RISC睼微控制器上進(jìn)行高效的開發(fā)工作。
RISC睼在全世界范圍內(nèi)引起了廣泛的關(guān)注，當(dāng)前中國的眾多院校與公司都開始研究和使用RISC睼架構(gòu)，并將其用于學(xué)術(shù)或者工程項目中。尤其是在深嵌入式領(lǐng)域（對于嵌入式系統(tǒng)的性能、資源利用率、功耗、實時性等要求極其嚴(yán)格的應(yīng)用領(lǐng)域），無論是硬件處理器核，還是軟件工具鏈，RISC睼架構(gòu)處理器已經(jīng)具備了替代傳統(tǒng)商用深嵌入式處理器（例如ARM Cortex睲處理器）的能力。但是由于RISC睼誕生時間太短，在很多方面亟須系統(tǒng)而翔實的中文資料來幫助初學(xué)者快速掌握這門新興的處理器架構(gòu)。
在中國，RISC睼雖然起步較晚，但傳播速度非常迅猛。2016年，幾乎沒有人聽說過RISC睼，而2017年RISC睼便頻頻被報道。進(jìn)入2018年，RISC睼已經(jīng)開始被業(yè)界廣泛接納，很多大學(xué)開始使用它進(jìn)行計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和嵌入式相關(guān)的教學(xué)�？梢哉f，RISC睼像種子一樣，迅速地發(fā)芽生長。
本書的特色有以下幾點。
（1） 透徹講解RISC睼架構(gòu)。
本書對RISC睼的基本架構(gòu)進(jìn)行了全面而深入的解析，幫助讀者從零基礎(chǔ)理解其核心原理。通過比較分析與其他處理器架構(gòu)的差異，明確了RISC睼的設(shè)計優(yōu)勢和應(yīng)用范圍。
（2） 編程與應(yīng)用實踐。
本書強調(diào)實踐的重要性，為讀者提供了豐富的RISC睼編程示例和詳細(xì)的項目指導(dǎo)，確保讀者可以將理論知識應(yīng)用于實際項目中。
（3） 創(chuàng)新的軟硬件協(xié)同設(shè)計內(nèi)容。
本書著重介紹了RISC睼在軟硬件協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用，探討了如何通過RISC睼優(yōu)化系統(tǒng)性能和功能。這部分內(nèi)容不僅為讀者提供了系統(tǒng)優(yōu)化的思路，也展示了RISC睼技術(shù)的靈活性和廣泛的應(yīng)用前景。
（4） 實用的學(xué)習(xí)資源。
結(jié)合圖解、案例分析和步驟指導(dǎo)，本書為讀者提供了一套完整的學(xué)習(xí)方案。無論是初學(xué)者還是經(jīng)驗豐富的工程師，都能在這本書中找到合適的學(xué)習(xí)路徑和提升技能的機(jī)會。
（5） 采用我國流行的RISC睼微控制器。
CH32V307為單核32位微控制器，是目前在我國流行的RISC睼微控制器，其開發(fā)板和仿真器在購物軟件上就可以買到，價格低廉，提供的電子資源豐富。
本書通過全面的內(nèi)容覆蓋、深入淺出的講解方式及對實踐應(yīng)用的強調(diào)，為廣大讀者提供了一個理解和掌握RISC睼技術(shù)的優(yōu)秀指南，特別適合那些想在RISC睼領(lǐng)域深造或?qū)嶋H應(yīng)用RISC睼技術(shù)的學(xué)生、專業(yè)人士和愛好者。
本書共分為14章，從基礎(chǔ)理論到實踐應(yīng)用，詳細(xì)介紹了使用RISC睼架構(gòu)進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的全過程。
第1章緒論： 介紹了計算機(jī)系統(tǒng)基本工作原理、指令集體系結(jié)構(gòu)的基本概念、RISC睼架構(gòu)的特點、RISC睼架構(gòu)與ARM指令集的比較和RISC睼的未來發(fā)展前景。
第2章RISC睼微控制器與開發(fā)平臺： 探討了RISC睼架構(gòu)的先驅(qū)產(chǎn)品和關(guān)鍵微控制器，包括SiFive公司產(chǎn)品、HPM6750、CH32V307、蜂鳥E203 SoC等，并介紹了RISC睼人工智能芯片和集成開發(fā)環(huán)境。
第3章RISC睼架構(gòu)的中斷和異常： 詳細(xì)講述了RISC睼架構(gòu)中的中斷和異常處理機(jī)制、核心局部中斷控制器、平臺級中斷控制器的作用，以及相關(guān)的控制與狀態(tài)寄存器。
第4章內(nèi)存管理與高速緩存： 解釋了內(nèi)存管理的基本概念、RISC睼的內(nèi)存管理方式、物理內(nèi)存屬性與保護(hù)，以及高速緩存的作用。
第5章TLB管理與原子操作： 討論了變換旁查緩沖器的管理和原子操作的重要性及其在RISC睼中的實現(xiàn)。
第6章內(nèi)存屏障指令： 介紹了內(nèi)存屏障指令的概念、產(chǎn)生的原因、RISC睼的約束條件，以及具體的內(nèi)存屏障指令。
第7章RISC睼指令集： 詳細(xì)介紹了RISC睼的指令集體系結(jié)構(gòu)、寄存器、匯編語言的基礎(chǔ)和函數(shù)調(diào)用規(guī)范。
第8章RISC睼匯編語言程序設(shè)計： 講述了RISC睼匯編語言程序設(shè)計，全面覆蓋了從程序的開發(fā)與運行、計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，到RISC睼匯編程序的基礎(chǔ)和高級特性。
第9章嵌入式編譯工具： 講解了GNU匯編器和鏈接器的使用方法、鏈接腳本的編寫，以及RISC睼的函數(shù)調(diào)用規(guī)范與棧的管理。
第10章CH32V307嵌入式微控制器： 深入介紹了CH32V307微控制器的結(jié)構(gòu)、功能和最小系統(tǒng)設(shè)計。
第11章MounRiver Studio集成開發(fā)環(huán)境： 介紹了MRS集成開發(fā)環(huán)境的安裝和使用，以及CH32V307開發(fā)板和仿真器的選擇。
第12章CH32V307 GPIO： 詳細(xì)講述了通用輸入/輸出接口（GPIO）的功能、庫函數(shù)、使用流程，以及GPIO的應(yīng)用實例。
第13章CH32V307外部中斷系統(tǒng)： 講述了中斷的基本概念、CH32V307中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制，以及外部中斷的使用流程。
第14章CH32V307定時器： 介紹了CH32V307定時器的概述、結(jié)構(gòu)、功能、庫函數(shù)使用流程和應(yīng)用實例。
本書適合具有一定編程基礎(chǔ)和電子技術(shù)背景的讀者閱讀學(xué)習(xí)，無論是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者、硬件設(shè)計工程師，還是對RISC睼技術(shù)感興趣的學(xué)生和研究人員，都能從中獲益。通過本書的學(xué)習(xí)，讀者不僅能夠深入理解RISC睼架構(gòu)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)特性，還能夠掌握使用RISC睼進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的實際技能。隨著RISC睼技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，掌握RISC睼將為讀者開啟一片廣闊的技術(shù)天地。
本書數(shù)字資源豐富，配有教學(xué)課件、程序代碼、電路文件、教學(xué)大綱、習(xí)題答案和官方手冊。讀者可以到清華大學(xué)出版社網(wǎng)站的本書頁面下載。
在此，向本書中所引用的參考文獻(xiàn)的作者表示真誠的感謝。由于編者水平有限，書中難免存在不妥之處，敬請廣大讀者不吝指正。
編者2025年4月
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