"本书是一本全面介绍 RISC-V 微控制器开发的实用指南,从基础理论出发,详细讲解了 RISC-V 架构的设计原理、指令集体系结构、中断和异常处理机制、内存管理等核心概念,并通过丰富的编程示例和项目指导,引导读者深入理解 RISC-V 微控制器的开发过程。 本书的特色在于对 RISC-V 架构的透彻解析、对编程与应用实践的重视、对软硬件协同设计内容的创 新介绍,突出了自主可控的重要性,并提供了实用的学习资源。 全书共14章,主要内容包括:绪论、RISC-V 微控制器与开发平台、RISC-V 架构的中断和异常、内存管 理与高速缓存、TLB管理与原子操作、内存屏障指令、RISC-V 指令集、RISC-V 汇编语言程序设计、嵌入式 编译工具、CH32V307嵌入式微控制器、MounRiverStudio集成开发环境、CH32V307GPIO、CH32V307外 部中断系统和 CH32V307定时器。本书可作为高等院校的自动化、机器人、自动检测、机电一体化、人工智能、电子与电气工程、计算机应 用、信息工程、物联网等相关专业的专科、本科学生及研究生的教材,也可作为从事 RISC-V 嵌入式系统开 发的工程技术人员的参考书。"
在技术不断进步的今天，微控制器的应用几乎遍布人们生活的每个角落，从智能家居到工业自动化，从可穿戴设备到复杂的通信系统。随着开源硬件运动的兴起，RISC睼架构以其开放性、灵活性和高性能的特点，成为微控制器领域的一股新兴力量。本书旨在为读者提供一个全面的实用指南，从基础原理到实际应用，从硬件架构到软件开发，深入浅出地讲解了如何在RISC睼微控制器上进行高效的开发工作。
RISC睼在全世界范围内引起了广泛的关注，当前中国的众多院校与公司都开始研究和使用RISC睼架构，并将其用于学术或者工程项目中。尤其是在深嵌入式领域（对于嵌入式系统的性能、资源利用率、功耗、实时性等要求极其严格的应用领域），无论是硬件处理器核，还是软件工具链，RISC睼架构处理器已经具备了替代传统商用深嵌入式处理器（例如ARM Cortex睲处理器）的能力。但是由于RISC睼诞生时间太短，在很多方面亟须系统而翔实的中文资料来帮助初学者快速掌握这门新兴的处理器架构。
在中国，RISC睼虽然起步较晚，但传播速度非常迅猛。2016年，几乎没有人听说过RISC睼，而2017年RISC睼便频频被报道。进入2018年，RISC睼已经开始被业界广泛接纳，很多大学开始使用它进行计算机体系结构和嵌入式相关的教学。可以说，RISC睼像种子一样，迅速地发芽生长。
本书的特色有以下几点。
（1） 透彻讲解RISC睼架构。
本书对RISC睼的基本架构进行了全面而深入的解析，帮助读者从零基础理解其核心原理。通过比较分析与其他处理器架构的差异，明确了RISC睼的设计优势和应用范围。
（2） 编程与应用实践。
本书强调实践的重要性，为读者提供了丰富的RISC睼编程示例和详细的项目指导，确保读者可以将理论知识应用于实际项目中。
（3） 创新的软硬件协同设计内容。
本书着重介绍了RISC睼在软硬件协同设计中的应用，探讨了如何通过RISC睼优化系统性能和功能。这部分内容不仅为读者提供了系统优化的思路，也展示了RISC睼技术的灵活性和广泛的应用前景。
（4） 实用的学习资源。
结合图解、案例分析和步骤指导，本书为读者提供了一套完整的学习方案。无论是初学者还是经验丰富的工程师，都能在这本书中找到合适的学习路径和提升技能的机会。
（5） 采用我国流行的RISC睼微控制器。
CH32V307为单核32位微控制器，是目前在我国流行的RISC睼微控制器，其开发板和仿真器在购物软件上就可以买到，价格低廉，提供的电子资源丰富。
本书通过全面的内容覆盖、深入浅出的讲解方式及对实践应用的强调，为广大读者提供了一个理解和掌握RISC睼技术的优秀指南，特别适合那些想在RISC睼领域深造或实际应用RISC睼技术的学生、专业人士和爱好者。
本书共分为14章，从基础理论到实践应用，详细介绍了使用RISC睼架构进行嵌入式系统开发的全过程。
第1章绪论： 介绍了计算机系统基本工作原理、指令集体系结构的基本概念、RISC睼架构的特点、RISC睼架构与ARM指令集的比较和RISC睼的未来发展前景。
第2章RISC睼微控制器与开发平台： 探讨了RISC睼架构的先驱产品和关键微控制器，包括SiFive公司产品、HPM6750、CH32V307、蜂鸟E203 SoC等，并介绍了RISC睼人工智能芯片和集成开发环境。
第3章RISC睼架构的中断和异常： 详细讲述了RISC睼架构中的中断和异常处理机制、核心局部中断控制器、平台级中断控制器的作用，以及相关的控制与状态寄存器。
第4章内存管理与高速缓存： 解释了内存管理的基本概念、RISC睼的内存管理方式、物理内存属性与保护，以及高速缓存的作用。
第5章TLB管理与原子操作： 讨论了变换旁查缓冲器的管理和原子操作的重要性及其在RISC睼中的实现。
第6章内存屏障指令： 介绍了内存屏障指令的概念、产生的原因、RISC睼的约束条件，以及具体的内存屏障指令。
第7章RISC睼指令集： 详细介绍了RISC睼的指令集体系结构、寄存器、汇编语言的基础和函数调用规范。
第8章RISC睼汇编语言程序设计： 讲述了RISC睼汇编语言程序设计，全面覆盖了从程序的开发与运行、计算机系统的层次结构，到RISC睼汇编程序的基础和高级特性。
第9章嵌入式编译工具： 讲解了GNU汇编器和链接器的使用方法、链接脚本的编写，以及RISC睼的函数调用规范与栈的管理。
第10章CH32V307嵌入式微控制器： 深入介绍了CH32V307微控制器的结构、功能和最小系统设计。
第11章MounRiver Studio集成开发环境： 介绍了MRS集成开发环境的安装和使用，以及CH32V307开发板和仿真器的选择。
第12章CH32V307 GPIO： 详细讲述了通用输入/输出接口（GPIO）的功能、库函数、使用流程，以及GPIO的应用实例。
第13章CH32V307外部中断系统： 讲述了中断的基本概念、CH32V307中断系统的结构和控制，以及外部中断的使用流程。
第14章CH32V307定时器： 介绍了CH32V307定时器的概述、结构、功能、库函数使用流程和应用实例。
本书适合具有一定编程基础和电子技术背景的读者阅读学习，无论是嵌入式系统开发者、硬件设计工程师，还是对RISC睼技术感兴趣的学生和研究人员，都能从中获益。通过本书的学习，读者不仅能够深入理解RISC睼架构的理论基础和技术特性，还能够掌握使用RISC睼进行嵌入式系统开发的实际技能。随着RISC睼技术的不断发展和成熟，掌握RISC睼将为读者开启一片广阔的技术天地。
本书数字资源丰富，配有教学课件、程序代码、电路文件、教学大纲、习题答案和官方手册。读者可以到清华大学出版社网站的本书页面下载。
在此，向本书中所引用的参考文献的作者表示真诚的感谢。由于编者水平有限，书中难免存在不妥之处，敬请广大读者不吝指正。
编者2025年4月
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