"本書是一本全面介紹 RISC-V 微控制器開發(fā)的實用指南,從基礎理論出發(fā),詳細講解了 RISC-V 架構的設計原理、指令集體系結構、中斷和異常處理機制、內(nèi)存管理等核心概念,并通過豐富的編程示例和項目指導,引導讀者深入理解 RISC-V 微控制器的開發(fā)過程。 本書的特色在于對 RISC-V 架構的透徹解析、對編程與應用實踐的重視、對軟硬件協(xié)同設計內(nèi)容的創(chuàng) 新介紹,突出了自主可控的重要性,并提供了實用的學習資源。 全書共14章,主要內(nèi)容包括:緒論、RISC-V 微控制器與開發(fā)平臺、RISC-V 架構的中斷和異常、內(nèi)存管 理與高速緩存、TLB管理與原子操作、內(nèi)存屏障指令、RISC-V 指令集、RISC-V 匯編語言程序設計、嵌入式 編譯工具、CH32V307嵌入式微控制器、MounRiverStudio集成開發(fā)環(huán)境、CH32V307GPIO、CH32V307外 部中斷系統(tǒng)和 CH32V307定時器。本書可作為高等院校的自動化、機器人、自動檢測、機電一體化、人工智能、電子與電氣工程、計算機應 用、信息工程、物聯(lián)網(wǎng)等相關專業(yè)的�？�、本科學生及研究生的教材,也可作為從事 RISC-V 嵌入式系統(tǒng)開 發(fā)的工程技術人員的參考書。"
在技術不斷進步的今天，微控制器的應用幾乎遍布人們生活的每個角落，從智能家居到工業(yè)自動化，從可穿戴設備到復雜的通信系統(tǒng)。隨著開源硬件運動的興起，RISC睼架構以其開放性、靈活性和高性能的特點，成為微控制器領域的一股新興力量。本書旨在為讀者提供一個全面的實用指南，從基礎原理到實際應用，從硬件架構到軟件開發(fā)，深入淺出地講解了如何在RISC睼微控制器上進行高效的開發(fā)工作。
RISC睼在全世界范圍內(nèi)引起了廣泛的關注，當前中國的眾多院校與公司都開始研究和使用RISC睼架構，并將其用于學術或者工程項目中。尤其是在深嵌入式領域（對于嵌入式系統(tǒng)的性能、資源利用率、功耗、實時性等要求極其嚴格的應用領域），無論是硬件處理器核，還是軟件工具鏈，RISC睼架構處理器已經(jīng)具備了替代傳統(tǒng)商用深嵌入式處理器（例如ARM Cortex睲處理器）的能力。但是由于RISC睼誕生時間太短，在很多方面亟須系統(tǒng)而翔實的中文資料來幫助初學者快速掌握這門新興的處理器架構。
在中國，RISC睼雖然起步較晚，但傳播速度非常迅猛。2016年，幾乎沒有人聽說過RISC睼，而2017年RISC睼便頻頻被報道。進入2018年，RISC睼已經(jīng)開始被業(yè)界廣泛接納，很多大學開始使用它進行計算機體系結構和嵌入式相關的教學。可以說，RISC睼像種子一樣，迅速地發(fā)芽生長。
本書的特色有以下幾點。
（1） 透徹講解RISC睼架構。
本書對RISC睼的基本架構進行了全面而深入的解析，幫助讀者從零基礎理解其核心原理。通過比較分析與其他處理器架構的差異，明確了RISC睼的設計優(yōu)勢和應用范圍。
（2） 編程與應用實踐。
本書強調(diào)實踐的重要性，為讀者提供了豐富的RISC睼編程示例和詳細的項目指導，確保讀者可以將理論知識應用于實際項目中。
（3） 創(chuàng)新的軟硬件協(xié)同設計內(nèi)容。
本書著重介紹了RISC睼在軟硬件協(xié)同設計中的應用，探討了如何通過RISC睼優(yōu)化系統(tǒng)性能和功能。這部分內(nèi)容不僅為讀者提供了系統(tǒng)優(yōu)化的思路，也展示了RISC睼技術的靈活性和廣泛的應用前景。
（4） 實用的學習資源。
結合圖解、案例分析和步驟指導，本書為讀者提供了一套完整的學習方案。無論是初學者還是經(jīng)驗豐富的工程師，都能在這本書中找到合適的學習路徑和提升技能的機會。
（5） 采用我國流行的RISC睼微控制器。
CH32V307為單核32位微控制器，是目前在我國流行的RISC睼微控制器，其開發(fā)板和仿真器在購物軟件上就可以買到，價格低廉，提供的電子資源豐富。
本書通過全面的內(nèi)容覆蓋、深入淺出的講解方式及對實踐應用的強調(diào)，為廣大讀者提供了一個理解和掌握RISC睼技術的優(yōu)秀指南，特別適合那些想在RISC睼領域深造或實際應用RISC睼技術的學生、專業(yè)人士和愛好者。
本書共分為14章，從基礎理論到實踐應用，詳細介紹了使用RISC睼架構進行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的全過程。
第1章緒論： 介紹了計算機系統(tǒng)基本工作原理、指令集體系結構的基本概念、RISC睼架構的特點、RISC睼架構與ARM指令集的比較和RISC睼的未來發(fā)展前景。
第2章RISC睼微控制器與開發(fā)平臺： 探討了RISC睼架構的先驅產(chǎn)品和關鍵微控制器，包括SiFive公司產(chǎn)品、HPM6750、CH32V307、蜂鳥E203 SoC等，并介紹了RISC睼人工智能芯片和集成開發(fā)環(huán)境。
第3章RISC睼架構的中斷和異常： 詳細講述了RISC睼架構中的中斷和異常處理機制、核心局部中斷控制器、平臺級中斷控制器的作用，以及相關的控制與狀態(tài)寄存器。
第4章內(nèi)存管理與高速緩存： 解釋了內(nèi)存管理的基本概念、RISC睼的內(nèi)存管理方式、物理內(nèi)存屬性與保護，以及高速緩存的作用。
第5章TLB管理與原子操作： 討論了變換旁查緩沖器的管理和原子操作的重要性及其在RISC睼中的實現(xiàn)。
第6章內(nèi)存屏障指令： 介紹了內(nèi)存屏障指令的概念、產(chǎn)生的原因、RISC睼的約束條件，以及具體的內(nèi)存屏障指令。
第7章RISC睼指令集： 詳細介紹了RISC睼的指令集體系結構、寄存器、匯編語言的基礎和函數(shù)調(diào)用規(guī)范。
第8章RISC睼匯編語言程序設計： 講述了RISC睼匯編語言程序設計，全面覆蓋了從程序的開發(fā)與運行、計算機系統(tǒng)的層次結構，到RISC睼匯編程序的基礎和高級特性。
第9章嵌入式編譯工具： 講解了GNU匯編器和鏈接器的使用方法、鏈接腳本的編寫，以及RISC睼的函數(shù)調(diào)用規(guī)范與棧的管理。
第10章CH32V307嵌入式微控制器： 深入介紹了CH32V307微控制器的結構、功能和最小系統(tǒng)設計。
第11章MounRiver Studio集成開發(fā)環(huán)境： 介紹了MRS集成開發(fā)環(huán)境的安裝和使用，以及CH32V307開發(fā)板和仿真器的選擇。
第12章CH32V307 GPIO： 詳細講述了通用輸入/輸出接口（GPIO）的功能、庫函數(shù)、使用流程，以及GPIO的應用實例。
第13章CH32V307外部中斷系統(tǒng)： 講述了中斷的基本概念、CH32V307中斷系統(tǒng)的結構和控制，以及外部中斷的使用流程。
第14章CH32V307定時器： 介紹了CH32V307定時器的概述、結構、功能、庫函數(shù)使用流程和應用實例。
本書適合具有一定編程基礎和電子技術背景的讀者閱讀學習，無論是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者、硬件設計工程師，還是對RISC睼技術感興趣的學生和研究人員，都能從中獲益。通過本書的學習，讀者不僅能夠深入理解RISC睼架構的理論基礎和技術特性，還能夠掌握使用RISC睼進行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的實際技能。隨著RISC睼技術的不斷發(fā)展和成熟，掌握RISC睼將為讀者開啟一片廣闊的技術天地。
本書數(shù)字資源豐富，配有教學課件、程序代碼、電路文件、教學大綱、習題答案和官方手冊。讀者可以到清華大學出版社網(wǎng)站的本書頁面下載。
在此，向本書中所引用的參考文獻的作者表示真誠的感謝。由于編者水平有限，書中難免存在不妥之處，敬請廣大讀者不吝指正。
編者2025年4月
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