汽車電子 S32K 系列微控制器 — 基於 ARM Cortex-M4F 內核

王宜懷，男，1962年2月生，博士，教授、博士生導師、網絡工程系主任；蘇州大學嵌入式系統與物聯網研究所所長；蘇州市政協常委、中國農工民主黨蘇州市委常委；江蘇省計算機學會嵌入式系統與物聯網專業委員會主任、中國軟件行業協會嵌入式系統分會理事。主要研究方向：嵌入式系統、物聯網與智能控制技術。

第1章概述（1）
1．1汽車電子技術的基本概念（1）
1．2我國汽車電子發展概況（2）
1．3恩智浦公司在汽車電子市場中的地位（3）
1．4面向汽車電子的S32K系列微控制器簡介（3）
1．4．1 S32K系列微控制器的型號標識（4）
1．4．2 S32K系列微控制器的簡明特性與結構框圖（4）
1．4 ．3 S32K系列微控制器的共性資源列表（6）

第2章ARM Cortex-M4F微控制器（7）
2．1 ARM Cortex-M4F微控制器簡介（7）
2．1．1 ARM Cortex-M4F微控制器內部結構概要（8）
2．1．2 ARM Cortex-M4F微控制器存儲器映像（10）
2．1．3 ARM Cortex-M4F微控制器的寄存器（10）
2．2指令系統（14 ）
2．2．1指令簡表與尋址方式（15）
2．2．2數據傳送類指令（16）
2．2．3數據操作類指令（18）
2．2．4跳轉控制類指令（21）
2．2．5其他指令（22）
2．3指令集與機器碼對應表（23）
2．4 GNU彙編語言的基本語法（25）
2．4．1 ARM-GUN彙編語言格式（ 26）
2．4．2常用偽指令簡介（27）

第3章存儲映像、中斷源與硬件最小系統（30）
3．1 S32K144存儲映像與中斷源（30）
3．1．1 S32K144存儲映像（30）
3．1．2 S32K144中斷源（32）
3 ．2 S32K144的引腳功能（35）
3．3．1硬件最小系統引腳（36）
3．2．2 I/O端口資源類引腳（36）
3．3 S32K144硬件最小系統原理圖（37 ）
3．3．1電源及其濾波電路（37）
3．3．2復位電路及復位功能（37）
3．3．3晶振電路（38）
3．3．4 SWD接口電路（38）

第4章GPIO及程序框架（39）
4．1通用I/O接口的基本概念及連接方法（39）
4．1．1 I/O接口的概念（39）
4．1．2通用I/O （40 ）
4．1．3上拉/下拉電阻與輸入引腳的基本接法（40）
4．1．4輸出引腳的基本接法（41）
4．2端口控制模塊與GPIO模塊的編程結構（ 41）
4．2．1端口控制模塊――決定引腳復用功能（41）
4．2．2 GPIO模塊的對外引腳與內部寄存器（44）
4．2．3 GPIO基本編程步驟與基本打通程序（45）
4．3 GPIO驅動構件封裝方法與規範（46）
4．3．1設計GPIO驅動構件的必要性及GPIO驅動構件封裝要點分析（46）
4．3．2底層驅動構件封裝規範概要與構件封裝的前期準備（48）
4．3．3 S32K144的GPIO驅動構件源碼及解析（49）
4．4利用構件方法控制LED閃爍（60）
4．4．1 light構件設計（60）
4．4．2 light構件測試工程主程序（63）
4．5工程文件組織框架與第一個C語言工程分析（65）
4．5．1工程框架及所含文件簡介（66）
4．5．2鏈接文件常用語法及鏈接文件解析（67）
4．5．3機器碼文件解析（71）
4．5．4芯片上電啟動運行過程解析（72）
4．6第一個彙編語言工程：控制小燈閃爍（75）
4．6．1彙編工程文件的組織（76 ）
4．6．2彙編語言GPIO驅動構件及使用方法（76）
4．6．3彙編語言Light構件及使用方法（82）
4．6．4彙編語言Light構件測試工程主程序及彙編工程運行過程（84）

第5章嵌入式硬件構件與底層驅動構件基本規範（86）
5．1嵌入式硬件構件（86）
5．1．1嵌入式硬件構件的概念及其分類（87）
5．1． 2基於嵌入式硬件構件的電路原理圖設計簡明規則（87）
5．2嵌入式底層驅動構件的概念與層次模型（90）
5．2．1嵌入式底層驅動構件的概念（90）
5．2．2嵌入式硬件構件和軟件構件的層次模型（91）
5．3底層驅動構件的封裝規範（91）
5．3．1構件設計的基本思想與基本原則（92）
5．3．2編碼風格基本規範（93）
5．3．3構件公共要素文件（96）
5．3．4頭文件的設計規範（98）
5． 3．5源文件的設計規範（99）
5．4硬件構件及底層軟件構件的重用與移植方法（100）
5．4．1硬件構件在實際系統中的應用（100）
5．4．2底層驅動構件的移植（101）

第6章串行通信模塊及第一個中斷程序結構（103）
6．1異步串行通信的通用基礎知識（103）
6．1．1串行通信的基本概念（ 104）
6．1．2 RS-232總線標準（105）
6．1．3 TTL電平到RS-232電平轉換電路（106）
6．1．4串行通信編程模型（107）
6．2 UART驅動構件及使用方法（108）
6．2．1 UART引腳分析（108）
6．2．2 UART驅動構件基本要素分析與頭文件（109）
6．2．3 printf的設置方法與使用（ 113）
6．3 ARM Cortex-M4F中斷機制及S32K144中斷編程（113）
6．3．1關於中斷的通用基礎知識（113）
6．3．2 ARM Cortex-M4F非內核中斷編程結構（115）
6．3．3 S32K144中斷編程步驟（以串口接收中斷為例） （116 ）
6．4 UART驅動構件的設計方法（118）
6．4．1 UART模塊編程結構（118）
6．4．2 UART驅動構件源文件（123）

第7章Timer模塊（132）
7．1 ARM Cortex-M4F內核定時器（Systick） （132）
7．1．1 Systick定時器模塊的編程結構（133）
7．1．2 Systick驅動構件設計及測試工程（134）
7．2延時定時器（ PDB）模塊（136）
7．2．1 PDB模塊功能概述（136）
7．2．2 PDB驅動構件及使用方法（136）
7．2．3 PDB驅動構件的設計（139）
7．3低功耗中斷定時器（LPIT）模塊（143）
7．3．1 LPIT模塊功能概述（143）
7．3．2 LPIT驅動構件及使用方法（143）
7．3．3 LPIT驅動構件設計（145）
7 ．4低功耗定時器（LPTMR）模塊（150）
7．4．1 LPTMR模塊功能概述（150）
7．4．2 LPTMR驅動構件及使用方法（150）
7．4．3 LPTMR驅動構件的設計（152）
7．5實時時鐘（RTC）模塊（155）
7．5．1 RTC模塊功能概述（155）
7．5．2 RTC驅動構件及使用方法（156 ）
7．5．3 RTC驅動構件的設計（160）

第8章PWM模塊和FTM模塊（169）
8．1脈寬調製、輸入捕捉與輸出比較的通用基礎知識（169）
8．1．1 PWM的通用基礎知識（169）
8．1．2輸入捕捉與輸出比較的通用基礎知識（172）
8．2 FTM模塊的基本知識（172）
8．2．1 FTM模塊概述（172）
8．2． 2 FTM模塊的技術要點（173）
8．3 FTM驅動構件及使用方法（174）
8．3．1 FTM模塊的脈寬調製、輸入捕捉和輸出比較的外部引腳（174）
8．3．2 FTM驅動構件頭文件及使用方法（175）
8．4 FTM驅動構件的設計（183）
8．4．1 FTM模塊編程結構（183）
8．4．2 FTM驅動構件設計（187）

第9章Flash模塊（196）
9．1 Flash存儲器的基礎知識（196）
9．1．1 Flash存儲器的特性（196）
9．1．2 Flash存儲器的編程模式（197）
9．1．3 Flash存儲器的基本操作（197）
9．2 Flash驅動構件及其使用方法（197）
9．2．1 Flash驅動構件頭文件解析（197）
9．2．2 Flash驅動構件的使用方法（200）
9．3 Flash保護（201）
9 ．3．1 Flash模塊保護的含義及保護函數的使用說明（201）
9．3．2 Flash模塊加密方法與去除密碼方法（202）
9．4 Flash驅動構件的設計（203）
9．4．1 Flash模塊編程結構（203）
9．4．2 Flash驅動構件設計技術要點（207）
9．4．3 Flash驅動構件封裝要點分析（209）
9．4．4 Flash驅動構件的源文件（flash．c ） （210）

第10章ADC模塊與CMP模塊（218）
10．1模/數轉換器（ADC）模塊（218）
10．1．1 ADC模塊的通用基礎知識（218）
10．1．2 ADC模塊驅動構件及使用方法（221）
10．1．3 ADC驅動構件的設計（225）
10．2比較器（CMP）模塊（233）
10．2．1 CMP模塊的通用基礎知識（233）
10． 2．2 CMP驅動構件及使用方法（234）
10．2．3 CMP驅動構件的設計（238）

第11章SPI模塊與I2C模塊（244）
11．1串行外設接口（SPI）模塊（244 ）
11．1．1 SPI模塊的通用基礎知識（244）
11．1．2 SPI驅動構件及使用方法（247）
11．1．3 SPI驅動構件的設計（252）
11．2集成電路互連（I2C ）總線模塊（262）
11．2．1 I2C模塊的通用基礎知識（262）
11．2．2 I2C驅動構件及使用方法（267）
11．2．3 I2C驅動構件的設計（273）

第12章DMA模塊（291）
12．1 DMA模塊通用基礎知識（291）
12．1．1 DMA模塊的基本概念（291）
12．2．1 DMA模塊的基本操作（292）
12．2 DMA驅動構件及其使用方法（293）
12．2．1 DMA源（293）
12．2．2 DMA驅動構件封裝要點（294）
12．2．3 DMA驅動構件頭文件（dma．h） （295）
12．2． 4 DMA驅動構件的使用方法（299）
12．2．5 DMA驅動構件測試實例（299）
12．3 DMA驅動構件的設計（300）
12．3．1 DMA模塊編程結構（300）
12．3． 2 DMA驅動構件源程序（309）

第13章FlexCAN模塊（314）
13．1 CAN總線的基礎知識（314）
13．1．1 CAN總線協議的歷史概況（314）
13．1．2 CAN總線硬件系統的典型電路（315）
13．1．3 CAN總線協議的基本概念（317）
13．1．4 CAN總線規範的幀結構（319）
13．1．5 CAN總線的位時間（323）
13．1．6 FlexCAN模塊的操作模式（324）
13．1．7 FlexCAN模塊的仲裁處理、匹配處理及報文緩衝區管理（325）
13．2 FlexCAN驅動構件及使用方法（326）
13．2．1 FlexCAN驅動構件頭文件的解析（326）
13．2．2 FlexCAN驅動構件的頭文件（327）
13．2．3 FlexCAN驅動構件的使用方法（330）
13．2． 4 FlexCAN驅動構件的測試實例（331）
13．3 FlexCAN驅動構件的設計（331）
13．3．1 FlexCAN模塊編程結構（331）
13．3．2 FlexCAN驅動構件的源程序（353）

第14章系統時鐘與其他功能模塊（361）
14．1時鐘系統模塊（361）
14．1．1時鐘系統概述（361）
14．1．2時鐘模塊概要與編程要點（364）
14．2電源模塊（365 ）
14．2．1電源模式控制（365）
14．2．2電源模式轉換（365）
14．3校驗模塊（366）
14．3．1 CRC模塊簡介（367）
14．3．2 CRC校驗和的生成步驟（367）
14．3．3 CRC模塊的主要寄存器（367）
14．4看門狗模塊（368）
14 ．5復位模塊（369）
14．5．1上電複位（POR） （369）
14．5．2系統復位源（370）
14．5．3調試復位（371）

附錄A S32K144芯片引腳復用功能（372）
附錄B最小硬件系統原理圖（376）
附錄C printf的常用格式（377）
附錄D S32DS集成開發環境簡明使用方法（380）
附錄E SWD-Programmer快速指南（384）
附錄F術語和縮寫（386）
參考文獻（388）