《基于项目的嵌入式系统简明教程》以项目的方法讲述多种不具有MMU(内存管理单元)管理能力的嵌入式系统的应用技术开发。这类MCU微处理器就是通常所说的单片机，各有其特点。《基于项目的嵌入式系统简明教程》共5篇，第1篇讲述用AD软件制作印制板的方法；第2篇重点介绍ATmega MCU应用；第3篇重点阐述MSP430低功耗MCU应用；第4篇主要阐述C2000 DSP应用；第5篇重点讲解Cortex-M3 MCU的应用。《基于项目的嵌入式系统简明教程》结合实例应用，系统地介绍多种不同型号的微处理器，是一本学习无MMU管理的嵌入式系统的简明综合教程。

《基于项目的嵌入式系统简明教程》适合高等院校电子信息类及相关专业教学使用，也可作为电子类专业工程技术人员的培训和自学指导书。

前言
第一篇 Altium Designer 10电路设计
第1章 印制电路板概述 2
第2章 原理图设计 3
2.1 原理图设计步骤 3
2.2 原理图设计操作流程 3
第3章 原理图库的建立 9
3.1 原理图库概述 9
3.2 编辑和建立元件库 9
3.2.1 编辑元件库 9
3.2.2 自建元件库及其制作元件 9
第4章 创建PCB元器件封装 13
4.1 元器件封装概述 13
4.1.1 元件封装的分类 13
4.1.2 元器件的封装编号 14 前言
第一篇 Altium Designer 10电路设计
第1章 印制电路板概述 2
第2章 原理图设计 3
2.1 原理图设计步骤 3
2.2 原理图设计操作流程 3
第3章 原理图库的建立 9
3.1 原理图库概述 9
3.2 编辑和建立元件库 9
3.2.1 编辑元件库 9
3.2.2 自建元件库及其制作元件 9
第4章 创建PCB元器件封装 13
4.1 元器件封装概述 13
4.1.1 元件封装的分类 13
4.1.2 元器件的封装编号 14
4.2 创建封装库大体流程 14
4.3 绘制PCB封装库的步骤和操作 14
4.3.1 手工创建元件库 14
4.3.2 利用向导创建元件库 19
第5章 PCB设计 23
5.1 重要的概念和规则 23
5.2 PCB设计流程 23
5.3 详细设计步骤和操作 24
第6章 STC89C51实训项目 29
6.1 任务分析 29
6.2 任务实施 30
6.2.1 新建项目 30
6.2.2 新建原理图文件 31
6.2.3 设置图纸参数 32
6.2.4 制作理图库 32
6.2.5 放置元器件 36
6.2.6 修改元器件属性 38
6.2.7 进行原理图布线 40
6.2.8 绘制元器件封装库 42
6.2.9 加载元器件封装库 46
6.2.10 新建PCB文件 47
6.2.11 原理图后期处理 49
6.2.12 元器件布局 50
6.2.13 进行布线规则设置 50
6.2.14 PCB布线 52
6.2.15 打印设置 54
6.3 利用热转印技术制作印制电路板 55
思考与练习 56
参考文献 56
第二篇 基于ATmega MCU的设计
第7章 ATmega基础 58
7.1 概述 58
7.2 软件需求 59
7.3 仿真下载烧写 63
7.3.1 下载编程模块 63
7.3.2 JTAG仿真器 63
7.3.3 调试 63
7.4 入门程序 63
7.4.1 C 程序的剖析 64
7.4.2 简单实例 65
7.5 单片机开发的其他基础知识 72
7.5.1 常用电子设计专业软件 72
7.5.2 I/O端口 73
7.5.3 TTL电平 73
7.5.4 寄存器 73
7.5.5 逻辑电路 74
7.5.6 运算放大器 74
7.5.7 十六进制 74
7.5.8 引脚 74
7.5.9 信号 75
第8章 ATmega应用实例 76
8.1 基于ATmega16L单片机的智能型抢答器设计 76
8.2 自动脉冲序列发生器 88
思考与练习 101
参考文献 101
第三篇 基于MSP430 MCU的设计
第9章 MSP430基础 104
9.1 概述 104
9.2 主要特点 105
第10章 MSP430F5529的内核 107
10.1 主要特性 107
10.1.1 MSP430F5529硬件资源简介 107
10.1.2 MSP430F5529引脚图及结构框图 109
10.2 CPU 110
10.3 中断机制 110
10.3.1 MSP430系列单片机的中断简介 110
10.3.2 MSP430系列单片机中断处理过程 111
10.4 低功耗 111
第11章 MSP430F5529外围器件
原理 113
11.1 系统时钟 113
11.2 通用输入/输出端口 113
11.2.1 不具有中断能力的端口 114
11.2.2 具有中断能力的端口 115
11.2.3 配置未使用的端口管脚 116
11.3 ADC12_A 117
11.3.1 ADC12_A介绍 118
11.3.2 ADC12_A运行 118
11.4 实时时钟 127
11.4.1 实时时钟介绍 127
11.4.2 实时时钟操作 127
11.4.3 实时时钟寄存器 131
11.5 UART 132
11.5.1 USCI概述 132
11.5.2 UART模式 133
11.5.3 USCI操作：UART模式 133
11.5.4 USCI寄存器：UART模式 140
11.6 看门狗定时器及其他 141
第12章 MSP430开发简介 142
12.1 开发MSP430的入门套件 142
12.1.1 编程器 142
12.1.2 目标板 143
12.1.3 IDE 145
12.2 开发要求 145
12.2.1 硬件基础 145
12.2.2 软件基础 145
12.2.3 调试目标板 145
第13章 软件开发 146
13.1 IAR EW开发环境 146
13.2 IAR EW For MSP430安装 149
13.3 IAR EW For MSP430的使用及简单入门程序 152
13.3.1 创建项目和编写相关代码 152
13.3.2 项目设置并调试 156
13.3.3 实例代码按键控制LED灯 160
第14章 MSP430F5529应用实例 171
14.1 基于MSP430F5529开发的
多功能手表实例 171
14.1.1 多功能手表系统及功能 171
14.1.2 系统硬件结构 171
14.1.3 软件系统结构描述、总体软件框图 173
14.1.4 产品开发环境 174
14.2 MSP430F5529中的RTC的应用实例 174
14.2.1 硬件简介 174
14.2.2 开发环境和开发调试 174
14.2.3 调试硬件并观察结果 174
14.2.4 实例代码 174
14.2.5 基于MSP430的C语言编程 182
第15章 实时操作系统 185
15.1 概述 185
15.1.1 实时操作系统定义 185
15.1.2 实时操作系统的特征 185
15.1.3 实时操作系统的相关概念 186
15.1.4 嵌入式实时操作系统 186
15.1.5 嵌入式实时操作系统分类 188
15.2 FreeRTOS 189
15.2.1 概述 189
15.2.2 操作系统功能 190
15.2.3 操作系统的原理与实现 190
15.3 RTOS在MSP430中应用简介 193
15.3.1 TI的实时操作系统SYS/BIOS简介 193
15.3.2 第三方RTOS 技术产品 193
思考与练习 194
参考文献 194
第四篇 基于C2000 DSP的设计
第16章 C2000 DSP系列简介 196
16.1 DSP基础知识 196
16.1.1 DSP的定义 196
16.1.2 DSP的特点 196
16.1.3 DSP与MCU、ARM、FPGA的区别 197
16.1.4 学习开发DSP所需要的知识 197
16.2 如何选择DSP 197
16.2.1 DSP厂商介绍 197
16.2.2 TI公司各个系列DSP的特点 197
16.2.3 TI DSP具体型号的含义 198
16.2.4 C2000系列DSP选型指南 199
第17章 DSP开发环境 201
17.1 CCS的版本 201
17.2 CCSv4的安装 202
17.3 创建工程 206
17.3.1 创建新工程 206
17.3.2 编译工程 208
17.3.3 配置工程 209
17.4 工程调试 209
17.4.1 启动调试器之前 209
17.4.2 启动调试器 211
第18章 TMS320F28335应用实例 212
18.1 总体介绍 212
18.2 硬件设计 212
18.2.1 扫频信号产生电路 213
18.2.2 带阻网络 214
18.2.3 ADC驱动电路 215
18.2.4 串口通信模块 216
18.2.5 电源管理模块 216
18.3 软件设计 217
18.3.1 软件总体框图 217
18.3.2 ADC中断模块 217
18.4 利用Altium Designer 10绘制原理图及PCB 219
18.4.1 绘制原理图 219
18.4.2 绘制PCB 223
18.4.3 利用热转印技术制作PCB 225
18.4.4 VB开发GUI界面 226
18.5 原理图、PCB、源代码 227
思考与练习 235
参考文献 235
第五篇 基于STM32 MCU的设计
第19章 STM32硬件概述 238
19.1 STM32简介 238
19.2 硬件底层 239
第20章 STM32软件概述 241
20.1 MDK简介 241
20.2 软件底层 241
20.3 固件库介绍 242
第21章 MDK软件安装与新建工程 245
21.1 安装MDK软件 245
21.2 启动MDK 247
21.3 新建工程模板 251
第22章 GPIO点亮第一颗LED 258
22.1 GPIO介绍 258
22.1.1 重映射和复用功能 259
22.1.2 控制GPIO端口的寄存器 259
22.1.3 外设基地址 261
22.1.4 总线基地址 261
22.1.5 寄存器组基地址 262
22.2 库的封装 262
22.3 GPIO配置函数 263
22.4 按键 267
22.5 蜂鸣器 268
第23章 STM32内部资源配置 269
23.1 STM32串口USART的配置 269
23.2 时钟RCC 271
23.2.1 时钟简介 271
23.2.2 时钟硬件 274
23.2.3 时钟软件 274
23.2.4 滴答时钟SysTick 277
23.2.5 复位 278
23.3 STM32中断优先级管理NVIC 279
23.3.1 NVIC简介 279
23.3.2 NVIC的软件 279
23.4 外部中断EXTI 282
23.4.1 EXTI简介 282
23.4.2 EXTI的软件 282
23.5 定时器TIME 283
23.5.1 TIME简介 283
23.5.2 TIME的软件 284
23.5.3 PWM简介 288
23.5.4 PWM软件 288
23.6 ADC 291
23.6.1 ADC简介 291
23.6.2 ADC的硬件 292
23.6.3 ADC软件 292
23.7 看门狗 295
23.7.1 独立看门狗介绍 295
23.7.2 窗口看门狗介绍 295
23.8 待机唤醒 295
23.8.1 待机唤醒简介 295
23.8.2 待机唤醒的软件 296
23.9 DMA 298
23.9.1 DMA简介 298
23.9.2 DMA的软件 299
23.10 SPI 301
23.10.1 SPI简介 301
23.10.2 SPI的软件 303
第24章 STM32F103应用实例 305
24.1 项目要求 305
24.1.1 需求分析 305
24.1.2 实现方法 305
24.2 硬件设计 307
24.2.1 硬件功能 307
24.2.2 硬件实现 308
24.2.3 外观设计 311
24.3 软件设计 311
24.3.1 风机速度检测 311
24.3.2 显示功能 313
24.4 GUI接口设计 315
思考与练习 316
参考文献 316

第1章 印制电路板概述
随着电子技术的飞速发展和印制电路板加工工艺不断提高，大规模和超大规模集成电路的不断涌现，现代电子线路系统已经变得非常复杂。同时电子产品在向小型化发展，在更小的空间内实现更复杂的电路功能，因此，对印制电路板的设计和制作要求也越来越高。快速、准确地完成电路板的设计对电子线路工作者而言是一个挑战，同时也对设计工具提出了更高要求，像Cadence、PowerPCB以及Protel等电子线路辅助设计软件应运而生。其中Protel在国内使用最为广泛。本书所有讲解均使用Altium Designer Release 10(Protel新版本)。
用Altium Designer Release 10绘制印制电路板的流程图如图1-1所示。
第2章 原理图设计
印制电路板制作过程的第一步是设计电路原理图，本章以设计“两级放大电路为例重点阐述电路原理图的设计过程，以帮助初学者熟悉Altium Designer Release 10软件平台。
2.2 原理图设计操作流程
这里以设计“两级放大电路为例，电路原理如图2-2所示。首先建立PCB工程(项目)文件，再进行原理图的绘制工作，原理图文件需加载到项目文件中，且保存到同一文件夹下。
1．创建PCB工程(项目)文件
启动Protel DXP后，选择“File/“New/“Project/“PCB Project菜单命令；完成后如图2-3所示。
2．保存PCB项目(工程)文件
选择“File/“Save Project菜单命令，弹出保存对话框“Save [PCB_Project1.PrjPCB]AS对话框，如图2-4所示；选择保存路径后在“文件名栏内输入新文件名保存到自己建立的文件夹中。
3．创建原理图文件
在新建的PCB项目(工程)下新建原理图文件。
在新建的PCB项目(工程)下，选择“File/“New/“Schematic菜单命令；完成后如图2-5所示。
4．保存原理图文件
选择“File/“Save菜单命令，弹出“Save [Sheet1.SchDoc]AS对话框，如图2-6所示；选择保存路径后在“文件名栏内输入新文件名保存到自己建立的文件夹中。
5．设置工作环境
建议初学者保持默认，暂时不需要设置，等到一定水平后再进行设置。
选择“Design/“Document Options菜单命令，在系统弹出的“Document Options对话框中进行设置。
6．放置元件
在放置元件之前需要加载所需要的库(系统库或者自己建立的库)。
(1)加载库。
方法一：安装库文件的方式放置。
如果知道自己所需要的元件在哪一个库，则只需要直接将该库加载，具体加载方法如下：选择“Design/“Add/Remove library菜单命令，弹出“Available Libraries对话框，如图2-7所示；单击安装所找到库文件即可。
方法二：搜索元件方式放置。
在不知道某个需要用的元件在哪一个库的情况下，可以采用搜索元件的方式进行元件放置。具体操作如下：选择“Place/“Part菜单命令，弹出“Place Part对话框，如图2-8所示。
单击“Choose按钮，弹出“Browse Libraries对话框，如图2-9所示。单击“Find按钮进行查找。
单击“Find按钮后弹出“Libraries Search对话框，所示。设置完成后单击“Search按钮，弹出图2-11所示的对话框。选中所需的元件后单击“OK按钮后操作如图2-12(a)所示。此时元件就粘到了鼠标上，如图2-12(b)所示，单击即可放置元件。
方法三：自己建立元件库。
具体建库步骤参见原理图库的建立一章。添加元件同方法一，不再赘述。
(2)元件修改和定义。
在放置好元件后需要对元件的位置、名字、封装、序号等进行修改和定义。除元件位置之外其他修改也可以放到布线以后再进行。
①元件属性修改方法。在元件上双击鼠标左键，弹出“Properties for Schematic Component in Sheet(原理图文件名)对话框，属性修改如图2-13所示。
②封装修改过程。在图2-13所示对话框中单击“Footprint，封装修改过程如图2-14所示。
7．原理图布线
在放好元件位置后即可对原理图进行布线操作。
选择“Place/“Wire菜单命令，此时将带十字形的光标放到元件引脚位置单击鼠标左键即可进行连线(注意：拉线过程不应一直按住鼠标左键不放)，将导线拉到另一引脚上单击鼠标左键即放完一根导线，放置完导线右击或者按“Esc键结束放置。
选择“Place菜单命令，里面的操作和“Wire类似。具体功能自行查阅。(注意：“Place里面的工具基本上都要求会用)。
8．原理图电气规则检查
选择“Project/“Compile PCB Project[工程名]菜单命令；若无错误提示，即通过电器规则检查，如有错误，则需找到错误位置进行修改调整(注意：电气检查规则建议初学者不要更改，待熟练后再更改)。
9．生成网络表
通过编译后，即可进行网络表生成。选择“Design/“Netlist for Project/“Protel菜单命令。
10．保存输出
选择“File/“Save(或者“File/“Save As)菜单命令即可保存。
第3章 原理图库的建立
在Protel中，并不是所有元件在库中都能找到，或者能找到但与实际元件引脚标号不一致，或者元件库里面的元件的符号大小或者引脚的距离与原理图不匹配等，因此需要对找不到的库或者某些元件重新进行绘制，以完成电路的绘制。
3.1 原理图库概述
1．原理图元件组成

2．建立新原理图元件的方法
(1)在原有的库中编辑修改。
(2)自己重新建立库文件(本书学习主要以第二种方法为主)。
3.2 编辑和建立元件库
3.2.1 编辑元件库
此方法请同学们自行查阅相关资料进行操作，或者到基本掌握该软件的应用后作为高级工具来进行学习。
3.2.2 自建元件库及其制作元件
1．自建元件库及其制作元件总体流程
自建元件库及其制作元件总体流程如图3-1所示。
2．具体操作步骤
(1)新建原理图元件库。
选择“File/“New/“library/“Schematic Library菜单命令，完成后如图3-2所示。
选择“File/“Save菜单命令，弹出“Save [Schlib1.SchLib]As对话框，选择保存路径，如图3-3所示。
(2)为库文件添加元件。
单击打开“SCH Library面板，如图3-4所示。此时可以在右边的工作区进行元件绘制；建立第二个以上元件时，选择“Tools/“New Component菜单命令，弹出对话框如图3-5所示，确定后即可在右边的工作区内绘制元件。
(3)绘制元件外形。
库元件的外形一般由直线、圆弧、椭圆弧、椭圆、矩形和多边形等组成，系统也在其设计环境下提供了丰富的绘图工具。要想灵活、快速地绘制出自己所需要的元件外形，就必须熟练掌握各种绘图工具的用法。具体操作方法请自行研究。
选择“Place菜单命令，可以绘制各种图形。
(4)为元件添加引脚。
选择“Place/“Pin菜单命令，光标变为十字形状，并带有一个引脚符号，此时按“Tab键，弹出图3-6所示的元件“Pin Properties对话框(或者先将引脚放置在面板上后双击就可以弹出以下对话框设置属性)，可以修改引脚参数，移动光标，使引脚符号上远离光标的一端(即非电气热点端)与元件外形的边线对齐，然后单击，即可放置一个引脚。
(5)定义元件属性。
绘制好元件后，还需要描述元件的整体特性，如默认标识、描述、PCB封装等。
打开“SCH Library库文件面板，在元件栏“Components选中某个元件，然后单击“Edit