Sistemas Embarcados em Microcontroladores ARM Cortex-M

Introdução

O livro «Embedded Systems with ARM Cortex-M Microcontrollers» (autor — Yifeng Zhu, 2018, 608 páginas) é um guia educacional fundamental para o desenvolvimento de sistemas embarcados baseados nos populares microcontroladores ARM Cortex-M de 32 bits. Escrito em linguagem acessível, ele combina teoria de eletrônica digital com exemplos práticos em C++ e é adequado tanto para estudantes de engenharia quanto para engenheiros que desejam sistematizar seus conhecimentos. O livro se destaca de outros similares por não apenas listar registradores, mas explicar a lógica de funcionamento dos periféricos e os princípios para escrever código eficiente.

Sobre o que é este livro

A obra abrange o ciclo completo de desenvolvimento de um sistema embarcado: desde a escolha do microcontrolador até a depuração de aplicações multitarefa. O foco principal está na família ARM Cortex-M (M0, M3, M4, M7) e nas populares placas de desenvolvimento baseadas em STM32. O livro é composto por 12 capítulos, cada um dedicado a um aspecto específico:

• Capítulos 1-2: Arquitetura ARM Cortex-M, conjunto de instruções, memória, clock e reset.
• Capítulos 3-4: Portas digitais de entrada/saída (GPIO), trabalho com botões e LEDs.
• Capítulo 5: Temporizadores, PWM, captura e comparação de sinais.
• Capítulo 6: Conversores analógico-digitais (ADC) e sensores.
• Capítulo 7: Interfaces seriais: UART, SPI, I2C.
• Capítulo 8: Interrupções e manipuladores de exceções.
• Capítulo 9: Acesso direto à memória (DMA).
• Capítulo 10: Modos de baixo consumo de energia.
• Capítulo 11: Fundamentos de sistemas operacionais de tempo real (RTOS) — FreeRTOS.
• Capítulo 12: Depuração, perfilamento e otimização de código.

Para quem é este livro

O livro é voltado para leitores que já possuem conhecimentos básicos de programação em C/C++ e uma noção fundamental de circuitos digitais. Será útil para:

• estudantes de engenharia que estão aprendendo sobre microcontroladores e sistemas embarcados;
• engenheiros práticos que estão migrando de plataformas de 8 bits (AVR, PIC) para ARM;
• desenvolvedores de software que desejam entender os aspectos de hardware do funcionamento de dispositivos embarcados;
• entusiastas amadores que criam seus próprios projetos com STM32.

O que o leitor aprenderá

Após estudar o material, o leitor será capaz de:

• configurar de forma independente o clock e os periféricos de microcontroladores ARM Cortex-M;
• escrever código eficiente em C++ para trabalhar com GPIO, temporizadores, ADC, UART, SPI, I2C;
• utilizar interrupções e DMA para criar sistemas responsivos;
• implementar multitarefa com FreeRTOS;
• otimizar o consumo de energia e depurar projetos usando um depurador e um analisador lógico;
• ler datasheets e esquemas elétricos, compreendendo as características elétricas dos pinos.

Pontos fortes do livro

Abordagem prática. Cada capítulo contém vários exemplos completos com comentários detalhados. O código é escrito em C++ usando as bibliotecas CMSIS e HAL, tornando-o portável entre diferentes microcontroladores STM32.

Explicação aprofundada. O autor não se limita a listar registradores — ele explica por que um determinado bit deve ser configurado de uma certa forma e como isso afeta o funcionamento do sistema. Por exemplo, no capítulo sobre temporizadores, os modos de contagem, pré-divisores e captura de sinal são detalhadamente analisados.

Atualidade. O livro foi lançado em 2018 e abrange os modernos microcontroladores Cortex-M4 e M7 com ponto flutuante, bem como as versões mais recentes do FreeRTOS.

Ilustrações de qualidade. Mais de 300 diagramas, cronogramas e capturas de tela de osciloscópios ajudam a visualizar o funcionamento dos periféricos.

Materiais complementares. No site do autor, estão disponíveis os códigos-fonte de todos os exemplos,