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本書以TI公司C2000系列TMS320F28027PT微控制器為載體，介紹微控制器的基本原理和應(yīng)用方法。本書以學(xué)生認(rèn)知過程為導(dǎo)向組織內(nèi)容，從簡單到復(fù)雜，從模塊到系統(tǒng)，按照項目驅(qū)動的思路展開教學(xué)，著重培養(yǎng)學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。
全書共14章，分為3部分：第1部分（第1～4章）為系統(tǒng)平臺模塊，介紹嵌入式系統(tǒng)定義、開發(fā)板硬件平臺、嵌入式C語言、軟件架構(gòu)和CCS集成開發(fā)環(huán)境；第2部分（第5～13章）為基本外設(shè)模塊，分別介紹TMS320F28027PT的*常用外設(shè)模塊，包括GPIO、中斷、定時器、eCAP、ePWM、ADC、SCI、SPI、I2C等，每個模塊先介紹通用知識，再介紹TMS320F28027PT相應(yīng)模塊的工作原理、寄存器驅(qū)動函數(shù)、軟件思維導(dǎo)圖和應(yīng)用實例；第3部分（第14章）為綜合案例，介紹C2000系列微控制器在電力電子控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，為后續(xù)從事微控制器系統(tǒng)的復(fù)雜工程設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
本書可作為普通高校電氣工程、自動化等專業(yè)本科生或研究生的教材，也可供從事電力電子、機(jī)電一體化、自動控制等系統(tǒng)開發(fā)的工程技術(shù)人員參考。

從大學(xué)學(xué)生時期接觸MCS51單片機(jī)開始，在學(xué)習(xí)單片機(jī)、使用單片機(jī)進(jìn)行科研工作期間，編者研讀了不少優(yōu)秀的單片機(jī)教材和芯片參考手冊。近十幾年來一直從事單片機(jī)的教學(xué)工作，時常參加單片機(jī)大學(xué)計劃教學(xué)研討會，聆聽了同行們的新教學(xué)理念和新想法，因此就有了撰寫本書的最初計劃。
單片機(jī)芯片種類繁多，包括MCS51、摩托羅拉、英飛凌、瑞薩、德州儀器等廠家的單片機(jī)，以及最近的ARM系列。編程語言從匯編語言到現(xiàn)在的C語言，芯片內(nèi)部存儲資源不斷豐富，C語言的結(jié)構(gòu)化，表明單片機(jī)已進(jìn)入工具化的時代。從2014年起，編者在福州大學(xué)自動化專業(yè)進(jìn)行試點，弱化硬件寄存器的講授，引入軟件工程理念，重新構(gòu)建軟件架構(gòu)，從原理轉(zhuǎn)向應(yīng)用。理論上任何一種型號的單片機(jī)都可以作為案例來講授這種新觀念。
本書選用TI公司的TMS320F28027為研究對象，原因有以下兩方面：其一，2002年編者涉足電力電子系統(tǒng)的數(shù)字化研究工作，對TI公司不同時期的C2000系列MCU芯片，諸如240、2407、2812、28335、28377D等，都有較好的項目應(yīng)用經(jīng)驗；其二，得益于TI公司中國大學(xué)計劃，基于他們無償提供的幾百套LaunchPad開發(fā)板，我們建立了移動的單片機(jī)實驗室。本書選擇F28027為腳本，借助它來闡述外設(shè)模塊的工作原理，讀者要跳出這個局限，真正去讀懂并領(lǐng)會軟件的架構(gòu)，才是本書真正的“用”意。
簡單回憶一下以F28027為腳本的教學(xué)歷程。2012年，編者開始在電氣工程及其自動化專業(yè)針對大四學(xué)生開設(shè)F28027的選修課，參考教材是英文版芯片手冊，為學(xué)生提供LaunchPad 28027作為實驗器材。2014年，“嵌入式系統(tǒng)原理”課程，成為自動化專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課，2017年該課程更名為“單片機(jī)原理及應(yīng)用”，授課的內(nèi)容沒有變化。為了配合課程建設(shè)，課題組在福州大學(xué)課程中心建立了“嵌入式系統(tǒng)原理”網(wǎng)絡(luò)課程，課程的講稿發(fā)布于網(wǎng)絡(luò)課程上。2014年，編者把課程教案整理匯編成為“嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)與實踐”，各種原因?qū)е挛凑匠霭妗?019年，我們在中國大學(xué)MOOC平臺上開設(shè)了“嵌入式系統(tǒng)原理”課程，自編內(nèi)容作為線上課程的文本資源。本書成稿時增補(bǔ)了不少內(nèi)容，如軟件思維導(dǎo)圖和綜合案例介紹等。需要特別說明的是，本書中不管是單片機(jī)系統(tǒng)還是嵌入式系統(tǒng)，都是指微控制器（MCU）。
本書提出了一種統(tǒng)一的軟件和硬件架構(gòu)。現(xiàn)有的嵌入式系統(tǒng)課程大多數(shù)在外設(shè)模塊教學(xué)時是孤立的，只注重外設(shè)模塊的功能。該架構(gòu)設(shè)置軟件接口實現(xiàn)對外設(shè)模塊的平行化，不管是功能復(fù)雜還是功能簡單的外設(shè)模塊，都是一樣的模式。在軟件架構(gòu)上，基于編者多年的教學(xué)實踐，本書提出了四層架構(gòu)模型，即主程序?qū)印?yīng)用模塊層、用戶模塊層、MCU驅(qū)動模塊層。該軟件架構(gòu)的特點是上層可以調(diào)用下層的模塊函數(shù)，同一層模塊不能互相調(diào)用，從而利用分層技術(shù)實現(xiàn)軟件的“高內(nèi)聚，低耦合”這一軟件工程思想，實現(xiàn)了軟件開發(fā)和維護(hù)的高度靈活性，以及功能模塊的復(fù)用度。
使用本書時，可以選用德州儀器公司開發(fā)的LaunchPad口袋實驗室。該口袋實驗室集成了編程器、仿真器、28027運(yùn)行系統(tǒng)、按鍵和LED顯示，功能簡單夠用，具有小型化和低成本化的特點，可以很好地解決嵌入式類課程的實踐問題。借助口袋實驗室，學(xué)生不需要進(jìn)入實驗室就可以進(jìn)行實驗，打破了傳統(tǒng)實驗室使用的空間限制，為泛在學(xué)習(xí)的實踐活動提供技術(shù)保障。
福州大學(xué)科華恒盛電力電子研究中心的研究生陳偉東、雷文浩、石安邦、詹銘松、謝鴻彪、林俊騰、楊富陽、廖淑瀅、梁鑫釗、張家翔、龔興陽和沈明杰等參與了本書的資料整理、硬件設(shè)計和代碼驗證等工作。本書編寫過程中，還得到了TI中國大學(xué)計劃的鼎力支持，在此向他們表示衷心的感謝！
由于時間倉促和水平有限，雖盡力完善，但書中難免有疏漏和不足之處，懇請讀者批評指正，以便持續(xù)改進(jìn)。
編者

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