本书以南京沁恒微电子股份有限公司自主研发的基于RISC-V内核的CH32V103单片机基本结构与原理为主线,详细阐述CH32V103的功能结构与应用系统开发的一般技术。全书共19章。前3章简要叙述RISC-V架构的背景知识,第4章和第5章介绍CH32V103单片机的软硬件开发环境,第6~17章介绍CH32V103单片机的外设模块及应用实例,第18章和第19章是蓝牙加密U盘和智能家居应用两个综合实验案例。本书可作为高等学校电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、物联网工程、自动化等专业的教材,也可作为对RISC-V处理器感兴趣或者有应用需求的工程技术人员的参考书。

第1章嵌入式系统简介1
1.1嵌入式系统概述1
1.1.1嵌入式系统特点1
1.1.2嵌入式系统发展趋势2
1.2ARM架构介绍3
1.2.1ARM的历史背景3
1.2.2ARM系列简介4
1.2.3ARM的发展趋势6
1.3RISC-V架构介绍7
1.3.1RISC-V架构的历史背景7
1.3.2RISC-V架构的发展趋势7
本章小结7
第2章RISC-V指令集架构简介8
2.1RISC-V架构设计特点8
2.2RISC-V架构特性8
2.3RISC-V与其他架构的比较14
2.4RISC-V与CH32V103的关系15
本章小结15
第3章RISC-V架构的中断和异常16
3.1RISC-V中断和异常概述16
3.1.1中断概述16
3.1.2异常概述16
3.2RISC-V中断机制17
3.2.1中断类型17
3.2.2中断屏蔽17
3.2.3中断级别、优先级与仲裁18
3.2.4进入中断处理18
3.2.5退出中断处理18
3.2.6中断嵌套19
3.3RISC-V异常机制19
3.3.1异常屏蔽19
3.3.2异常的优先级20
3.3.3进入异常处理模式20
3.3.4退出异常处理模式20
3.3.5异常服务程序20
3.4CSR寄存器介绍21
本章小结26
第4章CH32V103硬件基础27
4.1CH32系列单片机外部结构28
4.1.1CH32系列单片机命名规则28
4.1.2CH32系列单片机引脚功能29
4.2CH32V103单片机内部结构30
4.2.1CH32V103单片机内部总线结构30
4.2.2CH32V103单片机内部时钟系统32
4.2.3CH32V103单片机内部复位系统34
4.2.4CH32V103单片机内部存储器结构35
4.3CH32V103最小系统设计36
本章小结38
第5章CH32V103软件开发环境39
5.1开发软件MRS简介与安装39
5.2软件环境42
5.3创建项目43
5.4编译代码45
5.5下载代码51
5.6调试代码52
本章小结55
第6章CH32单片机的输入/输出接口GPIO56
6.1GPIO主要特征56
6.2GPIO功能说明58
6.2.1工作模式58
6.2.2外部中断58
6.2.3复用功能58
6.2.4锁定机制59
6.3GPIO库函数59
6.4GPIO使用流程63
6.4.1普通GPIO配置63
6.4.2引脚复用功能配置63
6.5项目实战:流水灯66
6.5.1硬件设计66
6.5.2软件设计66
6.5.3系统调试68
本章小结69
第7章CH32单片机外部中断EXTI70
7.1CH32V103中断系统组成结构70
7.1.1中断源及中断向量70
7.1.2外部中断系统结构73
7.2中断控制74
7.2.1中断屏蔽控制74
7.2.2中断优先级控制75
7.3中断控制常用库函数介绍76
7.3.1快速可编程中断控制器库函数76
7.3.2CH32V103外部中断EXTI库函数78
7.4外部中断使用流程82
7.4.1PFIC配置82
7.4.2中断端口设置82
7.4.3中断处理83
7.5项目实战:按键中断控制LED灯84
7.5.1硬件设计84
7.5.2软件设计84
7.5.3系统调试89
本章小结89
第8章通用同步异步收发器USART90
8.1串行通信简介90
8.1.1串行通信与并行通信90
8.1.2单工通信、半双工通信与双工通信91
8.1.3同步通信与异步通信91
8.1.4串行异步通信的数据传输格式91
8.2USART的结构及工作方式92
8.2.1结构框图92
8.2.2工作模式94
8.2.3CH32V103串行异步通信的工作方式95
8.3常用库函数介绍96
8.4使用流程103
8.5项目实战:串口数据查询方式收发104
8.5.1硬件设计104
8.5.2软件设计105
8.5.3系统调试107
本章小结108
第9章定时器TIM109
9.1CH32V103定时器概述109
9.1.1定时器类型109
9.1.2计数模式110
9.1.3主要功能介绍110
9.2CH32V103通用定时器的结构111
9.2.1输入时钟112
9.2.2核心计数器112
9.2.3比较捕获通道112
9.2.4通用定时器的功能寄存器113
9.2.5通用定时器的外部触发及输入/输出通道113
9.3CH32V103通用定时器的功能113
9.3.1输入捕获模式114
9.3.2比较输出模式114
9.3.3强制输出模式115
9.3.4PWM输入模式115
9.3.5PWM输出模式115
9.3.6单脉冲模式116
9.3.7编码器模式116
9.3.8定时器同步模式117
9.3.9调试模式117
9.4通用定时器常用库函数117
9.5通用定时器使用流程128
9.5.1PFIC设置128
9.5.2定时器中断配置128
9.5.3定时器中断处理129
9.6项目实战1:准确定时实验129
9.6.1硬件设计129
9.6.2软件设计129
9.6.3系统调试131
9.7项目实战2:脉宽调制131
9.7.1硬件设计131
9.7.2软件设计132
9.7.3系统调试133
本章小结134
第10章看门狗定时器135
10.1CH32V103看门狗概述135
10.2独立看门狗135
10.2.1独立看门狗主要特征135
10.2.2独立看门狗结构框图136
10.3窗口看门狗136
10.3.1窗口看门狗主要特征136
10.3.2窗口看门狗结构框图136
10.3.3窗口看门狗功能说明137
10.4常用库函数介绍138
10.5看门狗使用流程144
10.5.1独立看门狗使用流程144
10.5.2窗口看门狗使用流程144
10.6项目实战1:独立看门狗应用145
10.6.1硬件设计145
10.6.2软件设计145
10.6.3系统调试148
10.7项目实战2:窗口看门狗应用149
10.7.1硬件设计149
10.7.2软件设计149
10.7.3系统调试153
本章小结153
第11章直接存储器访问控制DMA154
11.1CH32V103的DMA控制器154
11.2DMA功能描述155
11.2.1仲裁优先级155
11.2.2DMA配置155
11.2.3循环模式156
11.2.4DMA处理状态156
11.2.5可编程的数据传输总量/数据位宽/对齐方式156
11.2.6DMA请求映射156
11.3DMA常用库函数158
11.4DMA使用流程163
11.4.1PFIC设置163
11.4.2DMA模式及中断配置163
11.4.3DMA中断服务程序164
11.5项目实战:DMA存储器到存储器164
11.5.1硬件设计164
11.5.2软件设计164
11.5.3系统调试168
本章小结168
第12章串行设备通信接口SPI169
12.1SPI总线通信简介169
12.1.1SPI总线的组成169
12.1.2SPI总线的功能170
12.2SPI结构框图170
12.3SPI功能描述171
12.3.1从选择管理171
12.3.2时钟相位与极性172
12.3.3主模式173
12.3.4从模式173
12.3.5单工模式173
12.3.6CRC校验174
12.3.7DMA的SPI通信174
12.3.8错误状态174
12.3.9中断174
12.4SPI常用库函数175
12.5SPI使用流程181
12.6项目实战:W25Q16读写实验182
12.6.1硬件设计183
12.6.2软件设计183
12.6.3系统调试189
本章小结189
第13章内部集成电路总线I2C190
13.1I2C总线通信简介190
13.1.1I2C总线特点190
13.1.2I2C总线术语191
13.1.3I2C物理层191
13.1.4I2C协议层192
13.1.5数据传输格式193
13.2CH32V103的I2C功能与结构框图195
13.3I2C的通信模式196
13.3.1主模式196
13.3.2从模式198
13.3.3错误199
13.3.4时钟延长199
13.3.5SMBus200
13.3.6DMA200
13.3.7中断201
13.3.8包错误校验202
13.4I2C常用库函数介绍202
13.5I2C使用流程213
13.6项目实战:读写EEPROM芯片AT24C02213
13.6.1硬件设计213
13.6.2软件设计217
13.6.3系统调试221
本章小结222
第14章实时时钟RTC223
14.1CH32V103的RTC概述223
14.1.1CH32V103的RTC223
14.1.2UNIX时间戳223
14.2RTC结构框图224
14.3常用库函数介绍225
14.4使用流程230
14.5项目实战:利用RTC实现万年历231
14.5.1硬件设计231
14.5.2软件设计232
14.5.3系统调试238
本章小结238
第15章循环冗余校验CRC239
15.1CRC校验概述239
15.2CH32V103中的CRC计算单元239
15.2.1主要特征239
15.2.2功能描述239
15.2.3结构框图240
15.3CRC应用240
15.4常用库函数介绍240
15.5项目实战:CRC数据校验243
15.5.1硬件设计243
15.5.2软件设计243
15.5.3系统调试244
本章小结244
第16章模/数转换器ADC245
16.1ADC概述245
16.1.1ADC分类245
16.1.2ADC性能指标245
16.2CH32V103的ADC简介246
16.3CH32V103的ADC结构框图246
16.4ADC的功能描述248
16.4.1开关、时钟及通道248
16.4.2转换模式控制249
16.4.3中断和DMA请求250
16.4.4其他功能251
16.5ADC常用库函数介绍253
16.6ADC使用流程269
16.7项目实战:外部电压采集269
16.7.1硬件设计269
16.7.2软件设计270
16.7.3系统调试272
本章小结273
第17章USB全速主机/设备控制器USBHD274
17.1USB简介及协议基础274
17.1.1USB简介274
17.1.2USB的电气特性274
17.1.3USB的插入检测机制274
17.1.4USB的描述符275
17.1.5USB包的结构276
17.1.6USB的四种传输类型277
17.2CH32V103的USBHD主要特征278
17.3功能说明278
17.3.1USB全局寄存器278
17.3.2USB设备控制寄存器278
17.3.3USB主机控制寄存器279
17.4库函数介绍279
17.5项目实战1:U盘文件读写282
17.5.1硬件设计282
17.5.2软件设计282
17.5.3系统调试286
17.6项目实战2:实现CDC串口287
17.6.1硬件设计287
17.6.2软件设计287
17.6.3系统调试288
本章小结289
第18章综合案例:蓝牙加密U盘290
18.1蓝牙加密U盘介绍290
18.2CH573简介290
18.2.1概述290
18.2.2功能说明291
18.2.3系统框图292
18.2.4无线通信介绍293
18.3CH569简介293
18.3.1CH569概述293
18.3.2功能说明293
18.3.3系统框图294
18.3.4SD/EMMC控制器介绍296
18.3.5USB3.0控制器介绍296
18.4硬件设计296
18.5软件设计299
18.6系统调试304
18.6.1CH573程序下载304
18.6.2蓝牙调试306
18.6.3U盘功能测试308
本章小结308
第19章行业应用案例实战:智能家居应用309
19.1机智云物联网开发步骤309
19.1.1创建新项目309
19.1.2安装手机App311
19.1.3自动生成代码313
19.1.4虚拟设备调试314
19.1.5WiFi模块固件烧录316
19.1.6移植机智云代码317
19.1.7App绑定设备317
19.2功能分析318
19.3硬件设计318
19.4软件设计319
19.4.1主程序功能软件设计319
19.4.2温湿度检测软件设计319
19.4.3机智云控制设计321
19.4.4物联网功能实现321
19.5系统调试322
本章小结324
附录ARISC-V伪指令集325
附录BRISC-V寄存器介绍327
B1通用寄存器327
B2控制和状态寄存器328
附录CRISC-V指令编码列表336
C1RV32I指令编码336
C2RV32M指令编码337
C3RV32F指令编码337
C4RV32A指令编码338
C5RV32D指令编码338
C6RV32Q指令编码339
C7RV32C指令编码339
参考文献341