《电子系统设计与实践(第4版)/面向新工科的电工电子信息基础课程系列教材》由模拟电子系统设计、数字电子系统设计、单片机电子系统设计和综合电子系统设计四部分组成,包括基于集成运放的放大电路设计、滤波器设计、直流稳压电源设计、FPGA/CPLD应用基础、STM32F407单片机的基本原理、单片机串行总线扩展技术、单片机并行总线扩展技术、数字化语音存储与回放系统、DDS信号发生器、高速数据采集系统、CAN总线通信系统12章内容。内容编排循序渐进,从器件、单元电路设计,到以STM32F407单片机和CycloneⅣ系列FPGA为核心器件、配以高性能模拟器件的综合电子系统设计。
《电子系统设计与实践(第4版)/面向新工科的电工电子信息基础课程系列教材》可作为电类专业本科生实践课程的教材或参考书,也可供相关技术人员参考。

第5章STM32F407单片机的基本原理
5.1概述 STM32F4系列单片机是ST(STMicroelectronics,意法半导体)公司于2011年推出的基于ARM内核CortexM4的32位微控制器。CortexM4内核是为低功耗和价格敏感的应用而专门设计的,具有突出的性价比和处理速度。STM32F4系列单片机又分为STM32F40x、STM32F41x、STM32F42x和STM32F40x等几个系列,数十个产品型号。不同型号单片机在软件和引脚方面具有良好的兼容性。本书选用的单片机型号为STM32F40x系列的STM32F407VET6(以下简称STM32F407单片机),TQFP100封装。 STM32F407单片机的简化框图如图5.11所示,其主要片内资源及特点有: (1) 采用先进的CortexM4内核。带32位单精度硬件FPU(Floating Point Uint)。支持浮点指令集,支持DSP指令,可实现**的信号处理和复杂的算法。 (2) 内含自适应实时存储器加速器(ART加速器)。ART加速器通过预取指令和分支缓存,在运行频率达到168MHz时,CPU无须等待闪存,提高了系统的总体速度和能效。 (3) 丰富的资源。片内含有192KB SRAM、512KB FlashROM、带摄像头接口(DCMI)、全速USB OTG、真随机数发生器RNG、3个12位ADC(2.4MSPS)、2个12位DAC、12个16位定时器、2个32位定时器、DMA、3个I2C、4个UART、3个SPI、2个CAN、SDIO接口、10/100M Ethernet MAC等。 (4) 并行总线接口FSMC。 (5) 时钟系统。包括4~26MHz外部晶体、16MHz内部RC振荡器(1%精度)、32kHz内部低频振荡器、32kHz外部晶体振荡器。 (6) 更低的功耗。功耗为238μA/MHz。 从图5.11所示的框图可知,STM32F407单片机内部有多条总线,不同的外设是挂在不同的总线上。在使用片内外设时,需要了解该外设与什么总线相连、总线的带宽等信息。单片机内部的几条主要总线说明如下: (1) AHB1(Advanced High performance Bus)总线,频率可达168MHz。主要用于连接GPIO端口以及两个AHB/APB桥。其中两个AHB/APB桥与两个DMA控制器单独开辟了用于DMA传输的总线,从而大大减少了AHB1总线的负担。 (2) AHB2总线。主要用于连接随机数生成器RNG、摄像头接口和全速USBOTG单元。因为在图像应用中摄像头接口数据量太大,单独开辟总线避免和其他设备争总线造成系统反应缓慢。 (3) AHB3总线。只连接了FSMC单元,FSMC单元用于外扩存储器(包括ROM、SRAM和SDRAM等),FSMC单元使用独立总线可获得快速的存取响应。 (4) APB1(Advanced Peripheral Bus)总线。*高时钟频率为42MHz,用于连接I2C、SPI2、DAC、定时器2~7、定时器12~14等片内外设。



图5.11STM32F407单片机的简化框图

(5) APB2(Advanced Peripheral Bus)总线。*高时钟频率为84MHz,用于连接SPI1、USART、ADC、定时器1、定时器8~11等片内外设。 以下为了叙述方便,将单片机内部除CortexM4内核外的部件均称为片内

第1章 基于集成运放的放大电路设计
1.1 运算放大器的模型
1.2 集成运放构成的基本放大电路
1.3 集成运放的参数
1.4 运放应用电路设计举例
1.5 单电源放大电路设计
思考题
设计训练题

第2章 滤波器设计
2.1 概述
2.2 无限增益多重反馈滤波器设计
2.2.1 二阶MFB低通滤波器设计
2.2.2 二阶MFB高通滤波器设计
2.2.3 二阶MFB带通滤波器设计
2.2.4 二阶MFB带阻滤波器设计
2.2.5 有源滤波器的级联
2.3 开关电容滤波器
2.3.1 开关电容滤波器的基本原理
2.3.2 单片集成开关电容滤波器的应用
思考题
设计训练题

第3章 直流稳压电源设计
3.1 概述
3.2 线性直流稳压电源设计
3.3 开关直流稳压电源设计
3.3.1 降压型DC/DC变换电路设计
3.3.2 升压型DC/DC变换电路设计
3.3.3 极性反转型DC/DC变换电路设计
思考题
设计训练题

第4章 FPGA/CPLD应用基础
4.1 FPGA/CPLD的结构和原理
4.1.1 概述
4.1.2 FPGA基本结构和原理
4.1.3 CPLD基本结构和原理
4.2 FPGA*小系统设计
4.2.1 设计方案
4.2.2 硬件电路设计
4.2.3 硬件电路测试
4.3 数字系统设计实例——信号发生器设计
4.3.1 设计题目
4.3.2 方案设计
4.3.3 单元电路设计
4.3.4 QuartusⅡ13,0的操作流程
4.3.5 SignaITapⅡ调试工具的使用
4.3.6 JTAG间接模式编程配置器件
思考题
设计训练题

第5章 STM32F407单片机的基本原理
5,1 概述
5.2 时钟系统
5.3 通用输入/输出端口
5.4 定时器
5.5 中断系统
思考题

第6章 单片机*小系统设计
6.1 方案设计
6.2 硬件电路设计
6.3 CPLD内部逻辑电路设计
6.3.1 4×4键盘接口设计
6.3.2 TFT模块接口设计
6.3.3 地址译码器的设计
……
第7章 单片机串行总线扩展技术
第8章 单片机并行总线扩展技术
第9章 数字化语音存储与回放系统
第10章 DDS信号发生器
第11章 高速数据采集系统
第12章 CAN总线通信系统
思考题
设计训练题
参考文献

第1版为浙江省高等教育**建设教材
第3版为浙江省“十二五”**教材
第4版为浙江省首批“新形态”建设教材
电子系统设计与实践

本书由模拟电子系统设计、数字电子系统设计、单片机系统设计和综合电子系统设计四部分组成,内容编排循序渐进,分为器件、单元电路、系统三个层次。可为具备模电、数电、单片机等基础知识的学生开设电子系统设计、电子设计竞赛训练等实践课程提供参考。
本书特色:
(1) 以培养学生工程实践能力为主要目标,将学生电子系统设计能力的培养常态化、课程化。
(2) 本书是“新形态”教材。以纸质教材为载体,通过二维码向读者提供与教材内容相关的知识点讲解视频、实验演示视频、测试程序等资源,便于学生线上线下自主学习。
(3) 模块化的电子系统设计方法。将电子系统分成3~6个模块,每个模块由1~3个单元电路组成,每个单元电路由一片集成芯片实现。提高电子系统设计的抽象层次,降低电子系统的设计难度,便于采用团队协作的方式完成一个电子系统的设计。
(4) 丰富的设计案例。采用作者20多年指导电子设计竞赛和电子系统设计课程教学所积累的设计案例。硬件电路原理图、程序代码均经过调试验证,并根据实践过程中出现的问题持续改进。
(5) 每章均安排了思考题和设计训练题。思考题帮助读者理解书本内容,可作为教师教学过程中出卷的参考。设计训练题与每章内容紧密结合,适合学生实践训练。
(6) 本书配有模块化综合电子系统实验箱,将典型电路制作成标准尺寸的模块,通过选用不同的模块可以构建书中所有设计实例和大部分设计训练题。该实验箱在2010年获全国电子技术教学研究会实验教学成果一等奖。