圖書描述
本書主要內容包括ARM Cortex-M4F處理器與STM32L4微控制器簡介、STM32CubeMX、Keil MDK-ARM與STM-Studio開發工具的介紹、通用輸入輸出埠技術、中斷技術、脈波寬度調變技術、即時時鐘控制技術、A/D與D/A控制技術、串列通信技術、慣性感測器（陀螺儀、加速度計、指南針）技術。本書附有完整的範例程式與詳盡的實驗步驟，帶領讀者逐步完成微控制器程式的設計撰寫，培養讀者微控制器系統的開發能力。
著者信息
作者簡介
張國清
臺灣大學電機工程學博士
現任義守大學資訊工程學系專任副教授。其研究專長為微處理器架構、嵌入式系統、作業系統、物聯網、人工智慧等。曾參與過中華電信多項專案研究計畫，曾榮獲Altera亞洲創新設計大賽卓越指導老師獎，也曾獲得義守大學電機資訊學院傑出教學獎，擁有豐富的實務及教學經驗。
陳延華
義守大學電機研究所博士
目前任職於義守大學資工系專任教授，本書作者從事程式設計領域教學多年，廣泛接觸各種不同背景與程度的學生，對於毫無基礎或不同程度的初學者，學會如何撰寫程式，有獨特見解與教學方法。
柯松源
英國克倫菲爾大學博士
從事嵌入式系統設計與分析的工作多年，對微處理器的架構有深入的研究。專長為數位信號處理，雷達工程。曾帶領學生獲得「全國大專院校嵌入式軟體設計競賽」多媒體應用組的優等獎，也曾獲得國科會自由軟體嵌入式系統計畫類績優計畫獎，擁有豐富的實務及教學經驗。
廖冠雄
清華大學資訊工程學博士
現任義守大學資訊工程學系專任助理教授。其研究專長為無線網路、物聯網、網際網路電信、光波網路等。擁有多年網路相關課程授課經驗，參與過多項物聯網相關磨課師課程教材開發，對嵌入式系統軟體開發也具有相當的實務經驗。
張國清
臺灣大學電機工程學博士
現任義守大學資訊工程學系專任副教授。其研究專長為微處理器架構、嵌入式系統、作業系統、物聯網、人工智慧等。曾參與過中華電信多項專案研究計畫，曾榮獲Altera亞洲創新設計大賽卓越指導老師獎，也曾獲得義守大學電機資訊學院傑出教學獎，擁有豐富的實務及教學經驗。
陳延華
義守大學電機研究所博士
目前任職於義守大學資工系專任教授，本書作者從事程式設計領域教學多年，廣泛接觸各種不同背景與程度的學生，對於毫無基礎或不同程度的初學者，學會如何撰寫程式，有獨特見解與教學方法。
柯松源
英國克倫菲爾大學博士
從事嵌入式系統設計與分析的工作多年，對微處理器的架構有深入的研究。專長為數位信號處理，雷達工程。曾帶領學生獲得「全國大專院校嵌入式軟體設計競賽」多媒體應用組的優等獎，也曾獲得國科會自由軟體嵌入式系統計畫類績優計畫獎，擁有豐富的實務及教學經驗。
廖冠雄
清華大學資訊工程學博士
現任義守大學資訊工程學系專任助理教授。其研究專長為無線網路、物聯網、網際網路電信、光波網路等。擁有多年網路相關課程授課經驗，參與過多項物聯網相關磨課師課程教材開發，對嵌入式系統軟體開發也具有相當的實務經驗。
圖書目錄
第1章 ARM Cortex-M4處理器與STM32L4微控制器簡介
1-1 Cortex-M處理器家族
1-2 ARM Cortex-M4F處理器基本結構
1-3 STM32L476VGT6微處理器
第2章 STM32L4系列微控制器開發平台與開發工具介紹
2-1 開發平台：STM32L476G-DISCO探索板
2-2 系統需求
2-3 開發工具
第3章 最小軟體系統
3-1 最小軟體系統製作
3-2 開機啟動程式
第4章 通用輸入輸出埠GPIO與LED顯示控制
4-1 GPIO簡介
4-2 GPIO埠基本結構介紹
4-3 LED閃爍的實驗：使用GPIO輸出控制LED顯示
4-4 LED_Blink專案程式碼解說
4-5 BSP函數庫：使用BSP函數控制LED顯示
第5章 JOYSTICK輸入控制
5-1 數位輸入設定
5-2 JOYSTICK單鈕控制LED燈（On/Off）
5-3 JOYSTICK單鈕控制LED燈閃爍
5-4 JOYSTICK多鈕控制LED燈狀態
第6章 Glasses LCD顯示控制
6-1 LCD數位輸入設定
6-2 LCD字型閃爍
6-3 LCD碼錶計時器控制（On/Off）
6-4 LCD字串走馬燈控制
第7章 SysTick系統時鐘與計時器（Timer）
7-1 振盪器與Systick時鐘
7-2 Systick計時器設定
7-3 內部中斷Timer計時器控制LED燈閃爍
7-4 多個計數器設定與啟用控制
第8章 外部中斷（External Interrupter）控制
8-1 接腳中斷輸入設定
8-2 JOYSTICK中斷控制LED燈（On/Off）
8-3 JOYSTICK單鈕中斷觸發改變LED燈閃爍速度
8-4 JOYSTICK多按鈕控制LED與LCD
第9章 脈波寬度調變控制
9-1 計時器PWM模式
9-2 PWM控制的實驗
第10章 即時時鐘控制
10-1 RTC簡介
10-2 RTC日曆
10-3 RTC鬧鐘
10-4 RTC日曆與鬧鐘功能實驗
第11章 數位至類比轉換器（DAC）
11-1 DAC原理
11-2 STM32L476VG上的DAC
11-3 DAC轉換的過程
11-4 緩衝輸出（Buffered Output）
11-5 使用DAC產生鋸齒波
第12章 類比至數位轉換器（ADC）
12-1 逐次逼近型（SAR：Successive Approximation Register）ADC原理
12-2 ADC的主要參數
12-3 STM32L476VG上的ADC
12-4 STM32L476VG上ADC的使用
12-5 ADC與DAC綜合實驗
第13章 UART通訊界面
13-1 UART簡介
13-2 輪詢式UART通訊
13-3 中斷式UART通訊
13-4 直接記憶體存取式UART通訊
第14章 音訊錄製與播放
14-1 原理簡介
14-2 實驗步驟
第15章 微電子陀螺儀感測（SPI）
15-1 MEMS陀螺儀
15-2 主／從裝置的SPI連接
15-3 利用USART2傳送GYROSCOPE資料
15-4 利用USART2讀取終端機輸入資料控制LED燈On/Off
第16章 運動感測（3軸加速度計與3軸磁力計）
16-1 原理簡介
16-2 3軸加速度計實驗
1-1 Cortex-M處理器家族
1-2 ARM Cortex-M4F處理器基本結構
1-3 STM32L476VGT6微處理器
第2章 STM32L4系列微控制器開發平台與開發工具介紹
2-1 開發平台：STM32L476G-DISCO探索板
2-2 系統需求
2-3 開發工具
第3章 最小軟體系統
3-1 最小軟體系統製作
3-2 開機啟動程式
第4章 通用輸入輸出埠GPIO與LED顯示控制
4-1 GPIO簡介
4-2 GPIO埠基本結構介紹
4-3 LED閃爍的實驗：使用GPIO輸出控制LED顯示
4-4 LED_Blink專案程式碼解說
4-5 BSP函數庫：使用BSP函數控制LED顯示
第5章 JOYSTICK輸入控制
5-1 數位輸入設定
5-2 JOYSTICK單鈕控制LED燈（On/Off）
5-3 JOYSTICK單鈕控制LED燈閃爍
5-4 JOYSTICK多鈕控制LED燈狀態
第6章 Glasses LCD顯示控制
6-1 LCD數位輸入設定
6-2 LCD字型閃爍
6-3 LCD碼錶計時器控制（On/Off）
6-4 LCD字串走馬燈控制
第7章 SysTick系統時鐘與計時器（Timer）
7-1 振盪器與Systick時鐘
7-2 Systick計時器設定
7-3 內部中斷Timer計時器控制LED燈閃爍
7-4 多個計數器設定與啟用控制
第8章 外部中斷（External Interrupter）控制
8-1 接腳中斷輸入設定
8-2 JOYSTICK中斷控制LED燈（On/Off）
8-3 JOYSTICK單鈕中斷觸發改變LED燈閃爍速度
8-4 JOYSTICK多按鈕控制LED與LCD
第9章 脈波寬度調變控制
9-1 計時器PWM模式
9-2 PWM控制的實驗
第10章 即時時鐘控制
10-1 RTC簡介
10-2 RTC日曆
10-3 RTC鬧鐘
10-4 RTC日曆與鬧鐘功能實驗
第11章 數位至類比轉換器（DAC）
11-1 DAC原理
11-2 STM32L476VG上的DAC
11-3 DAC轉換的過程
11-4 緩衝輸出（Buffered Output）
11-5 使用DAC產生鋸齒波
第12章 類比至數位轉換器（ADC）
12-1 逐次逼近型（SAR：Successive Approximation Register）ADC原理
12-2 ADC的主要參數
12-3 STM32L476VG上的ADC
12-4 STM32L476VG上ADC的使用
12-5 ADC與DAC綜合實驗
第13章 UART通訊界面
13-1 UART簡介
13-2 輪詢式UART通訊
13-3 中斷式UART通訊
13-4 直接記憶體存取式UART通訊
第14章 音訊錄製與播放
14-1 原理簡介
14-2 實驗步驟
第15章 微電子陀螺儀感測（SPI）
15-1 MEMS陀螺儀
15-2 主／從裝置的SPI連接
15-3 利用USART2傳送GYROSCOPE資料
15-4 利用USART2讀取終端機輸入資料控制LED燈On/Off
第16章 運動感測（3軸加速度計與3軸磁力計）
16-1 原理簡介
16-2 3軸加速度計實驗
圖書序言
ARM Cortex處理器屬於ARMv7架構，如圖1-1，分為Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M三子系列。Cortex-A是一種應用處理器（application processor），它是針對高效能應用平台系統而設計，通常用於行動運算、智慧型手機、高能效伺服器等。Cortex-R是一種即時處理器（real-time processor），其設計強化了即時應用系統的性能與可靠度，適用於硬碟控制器、汽車傳動系統和無線通訊的基頻控制等領域。Cortex-M是一種微控制處理器（microcontroller processor），專門用於嵌入式微控制領城，具有高成本效益比的優勢，通常用於智能電表、穿戴式裝置、汽車與工業控制系統、消費電子產品和物聯網等。
本書選擇一款STMicroelectronics（義法半導體）STM32L476G-DISCO探索板作為開發平台（如圖1-2），此探索板含有STM32L476VG超低功耗微控制器與豐富的周邊介面，如LCD顯示器、LED、音訊DAC、麥克風、慣性感測器（陀螺儀、加速度計、指南針）、搖桿、USB OTG及四路SPI快閃記憶體。其中，STM32L476VGT6微控制器（如圖1-3）是基於高性能ARM Cortex-M4F 32位元RISC內核的超低功耗微控制器，工作頻率高達80 MHz，100 DMIPS性能，Cortex-M4F內核具有單精確度浮點單元（floating point unit, FPU），支援多有ARM單精確度資料處理指令和資料類型，嵌入高速記憶體（1MB快閃記憶體，128KB SRAM）。此探索板售價在臺幣1000元以下，讀者可於以下網站購得。
www.mouser.tw/、https://www.digikey.tw/
本章將介紹Cortex-M處理器家族、Cortex-M4F內核的基本結構，以及基於Cortex-M4F內核的超低功耗STM32L476VG系列的微處理器。
1-1 Cortex-M處理器家族
ARM Cortex-M架構，依照系統功能需求分成M0至M4與M7的等級，Cortex-M0用於初階8/16位元應用，Cortex-M3針對中階的16/32位元應用，Cortex-M4主打高階32位元與數位信號控制應用，而Cortex-M7是Cortex-M家族最新和最高性能的處理器內核，適合用於旗艦級消費者、工業、醫療和物聯網（IoT）設備。因此，Cortex-M處理器家族包含各式功能的處理器類型來滿足不同的需求。
Cortex-M處理器特性描述
Cortex-M0 用於低成本，超低功耗的微控制器和深度嵌入式應用的處理器。
Cortex-M0+ 針對小型嵌入式系統的最高能效的處理器，與Cortex-M0處理器接近的尺寸大小和架構，但有額外擴展的功能，如單週期I/O介面和向量表重定位功能。
Cortex-M1 專為FPGA中的實現設計的ARM處理器，與Cortex-M0有相同的指令集。
本書選擇一款STMicroelectronics（義法半導體）STM32L476G-DISCO探索板作為開發平台（如圖1-2），此探索板含有STM32L476VG超低功耗微控制器與豐富的周邊介面，如LCD顯示器、LED、音訊DAC、麥克風、慣性感測器（陀螺儀、加速度計、指南針）、搖桿、USB OTG及四路SPI快閃記憶體。其中，STM32L476VGT6微控制器（如圖1-3）是基於高性能ARM Cortex-M4F 32位元RISC內核的超低功耗微控制器，工作頻率高達80 MHz，100 DMIPS性能，Cortex-M4F內核具有單精確度浮點單元（floating point unit, FPU），支援多有ARM單精確度資料處理指令和資料類型，嵌入高速記憶體（1MB快閃記憶體，128KB SRAM）。此探索板售價在臺幣1000元以下，讀者可於以下網站購得。
www.mouser.tw/、https://www.digikey.tw/
本章將介紹Cortex-M處理器家族、Cortex-M4F內核的基本結構，以及基於Cortex-M4F內核的超低功耗STM32L476VG系列的微處理器。
1-1 Cortex-M處理器家族
ARM Cortex-M架構，依照系統功能需求分成M0至M4與M7的等級，Cortex-M0用於初階8/16位元應用，Cortex-M3針對中階的16/32位元應用，Cortex-M4主打高階32位元與數位信號控制應用，而Cortex-M7是Cortex-M家族最新和最高性能的處理器內核，適合用於旗艦級消費者、工業、醫療和物聯網（IoT）設備。因此，Cortex-M處理器家族包含各式功能的處理器類型來滿足不同的需求。
Cortex-M處理器特性描述
Cortex-M0 用於低成本，超低功耗的微控制器和深度嵌入式應用的處理器。
Cortex-M0+ 針對小型嵌入式系統的最高能效的處理器，與Cortex-M0處理器接近的尺寸大小和架構，但有額外擴展的功能，如單週期I/O介面和向量表重定位功能。
Cortex-M1 專為FPGA中的實現設計的ARM處理器，與Cortex-M0有相同的指令集。
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