STM32单片机原理与项目实战

图书标准信息

• 作者 刘龙 高照玲 田华
• 出版社 人民邮电出版社
• 出版时间 2022-09
• 版次 1
• ISBN 9787115578518
• 定价 89.80元
• 装帧 平装
• 开本 其他
• 纸张 胶版纸
• 页数 352页
• 字数 458千字

【内容简介】

近年来，嵌入式系统开发技术和嵌入式产品的发展势头迅猛，其应用领域涉及通信、消费电子、汽车工业等各个方面。嵌入式系统的设计与开发是一项实践性很强的专业技术，要求从业者深刻理解理论知识，并将原理与实践紧密结合。
  本书旨在以实践驱动学习，通过“做中学”的方式让读者掌握相关知识点。全书内容分为10章，主要介绍了STM32系列处理器的基础知识、开发工具、基本系统、通用输入输出端口应用、系统节拍定时器、中断系统、定时器、串行通信、模数转换器，并展示了一个综合项目—温度控制系统。书中提供了19个范例，这些范例可以帮助读者循序渐进地掌握嵌入式系统开发的核心技术。
  本书适合电子信息、通信、控制、计算机等相关专业的师生阅读，也适合作为嵌入式系统开发的入门教程，是一本既适合自学入门，又适合教学参考的图书。

【作者简介】

刘龙，副教授，博士，任大连市人工智能协会副理事长，辽宁省一流本科教育示范专业负责人。2006年起至今从事嵌入式系统方向教学工作10余年，对相关领域有一定了解。多年以来，发表的重要学术文章达20余篇，主持并参与省部级项目5项，主持省级教改项目1项，获得省级教学成果奖3项。

高照玲，研究生学历，毕业于哈尔滨工程大学。2006年参加教学工作，主要研究方向为导航制导与控制和嵌入式系统应用。 

田华，研究生学历，毕业于贵州大学理学院。2009年参加教学工作，主要研究方向为嵌入式控制系统的设计应用。

【目录】

第 1章　STM32单片机的基础知识1

1.1  单片机的由来与发展历史2

1.1.1  嵌入式系统2

1.1.2  嵌入式计算机系统4

1.1.3  单片机的发展历史5

1.1.4  单片机的发展趋势6

1.2  单片机的应用9

1.2.1  单片机的应用结构9

1.2.2  单片机的应用领域10

1.3  其他单片机11

1.4  ARM简介12

1.4.1  ARM公司简介12

1.4.2  ARM的体系结构12

1.4.3  ARM的发展13

1.5  Cortex-M3内核与STM32简介14

1.5.1  什么是Cortex-M3

内核15

1.5.2  什么是STM3218

1.5.3  STM32单片机的时钟21

1.6  STM32单片机的C语言编程

知识点23

1.6.1  STM32编程的特点23

1.6.2  STM32编程中的数据

类型24

1.6.3  STM32编程常用的C语言

知识点26

1.7  什么是CMSIS固件库32

1.7.1  CMSIS固件库简介32

1.7.2  CMSIS固件库设计及

规范33

1.8  习题与巩固34

第 2章　STM32单片机的开发工具36

2.1  STM32的开发工具一览37

2.1.1  硬件开发工具37

2.1.2  软件开发平台38

2.2  硬件开发工具JLink38

2.2.1  JLink的驱动安装及调试

接口38

2.2.2  硬件调试接口JTAG/SWD

的定义39

2.3  软件开发环境MDK的使用

方法42

2.3.1  MDK的安装43

2.3.2  MDK工程模块的创建43

2.4  习题与巩固65

第3章　STM32单片机的基本系统67

3.1  单片机的基本系统组成元素68

3.2  项目实战：电源电路的设计69

3.2.1  概述69

3.2.2  范例1：电源电路的

设计70

3.2.3  电源电路设计注意事项73

3.3  项目实战：复位电路的设计73

3.3.1  概述73

3.3.2  范例2：复位电路的

设计74

3.3.3  复位电路设计注意事项75

3.4  项目实战：时钟电路的设计76

3.4.1  概述76

3.4.2  范例3：时钟电路的

设计76

3.4.3  时钟电路设计注意事项76

3.5  项目实战：调试电路的设计77

3.5.1  概述77

3.5.2  范例4：调试电路的

设计77

3.5.3  调试电路设计注意

事项78

3.6  项目实战：启动电路的设计78

3.6.1  概述78

3.6.2  启动电路分析及工作

原理79

3.7  习题与巩固80

第4章　通用输入输出端口应用81

4.1  GPIO工作原理82

4.1.1  STM32F103C8T6单片机的

引脚82

4.1.2  引脚内部构造85

4.1.3  GPIO的8种工作模式86

4.2  GPIO寄存器功能详解90

4.2.1  端口配置低寄存器（GPIOX_CRL）90

4.2.2  端口配置高寄存器（GPIOX_CRH）91

4.2.3  端口输入数据寄存器（GPIOX_IDR）92

4.2.4  端口输出数据寄存器（GPIOX_ODR）92

4.2.5  端口位设置/清除寄存器

（GPIOX_BSRR）93

4.2.6  端口位清除寄存器

（GPIOX_BRR）94

4.3  利用库函数使用GPIO的方法94

4.3.1  初始化端口95

4.3.2  初始化时钟97

4.3.3  GPIO引脚控制103

4.4  项目实战：开关量驱动外设104

4.4.1  GPIO硬件接口电路设计

要点104

4.4.2  范例5：GPIO驱动发光

二极管105

4.4.3  范例6：GPIO驱动

蜂鸣器109

4.4.4  范例7：GPIO驱动

数码管112

4.5  习题与巩固117

第5章　系统节拍定时器119

5.1  系统节拍定时器概述120

5.2  系统节拍定时器的相关寄存器

功能详解121

5.2.1  控制和状态寄存器

CTRL121

5.2.2  重装载值寄存器

LOAD122

5.2.3  当前值寄存器VAL122

5.3  利用库函数设置GPIO的方法122

5.3.1  系统节拍定时器结构体122

5.3.2  系统节拍定时器库函数123

5.3.3  范例8：利用系统节拍

定时器精确延时123

5.4  项目实战：人机界面之液晶

显示124

5.4.1  液晶显示器简介125

5.4.2  液晶模块引脚分布125

5.4.3  液晶模块的控制指令126

5.4.4  液晶显示器的工作时序128

5.4.5  液晶显示器的字符集129

5.4.6  范例9：利用液晶显示器

输出信息130

5.5  习题与巩固136

第6章　STM32单片机的中断系统138

6.1  中断相关的概念139

6.1.1  什么是中断139

6.1.2  中断处理过程140

6.1.3  什么是中断源140

6.1.4  什么是中断信号141

6.1.5  中断屏蔽的概念141

6.1.6  中断优先级及中断嵌套142

6.1.7  Cortex-M3内核的嵌套

向量中断控制器144

6.1.8  STM32的中断控制

固件库147

6.2  STM32的中断系统148

6.2.1  什么是异常148

6.2.2  STM32的中断通道150

6.2.3  固件库中中断向量区的

定义154

6.2.4  利用库函数控制NVIC

方法156

6.3  STM32单片机的EXTI157

6.3.1  什么是外部中断/事件

控制器EXTI157

6.3.2  EXTI功能结构158

6.3.3  中断/事件线的种类160

6.3.4  STM32固件库中EXTI的

初始化结构体161

6.3.5  STM32固件库中EXTI的

相关函数163

6.4  项目实战：人机交互之按键164

6.4.1  按键分类165

6.4.2  按键的接法165

6.4.3  矩阵键盘扫描原理167

6.4.4  按键的消抖处理167

6.4.5  按键程序处理方法168

6.4.6  范例10：按键控制

彩灯168

6.5  习题与巩固171

第7章　STM32单片机的定时器175

7.1  定时器的工作原理176

7.1.1  定时器简介176

7.1.2  通用定时器的时钟源176

7.1.3  通用定时器的定时

时钟177

7.1.4  定时器功能178

7.1.5  定时器定时时间179

7.1.6  定时器的计数模式179

7.2  通用定时器的相关寄存器功能

详解179

7.2.1  控制寄存器1

（TIMx_CR1）179

7.2.2  中断使能寄存器（TIMx_DIER）181

7.2.3  预分频寄存器

（TIMx_PSC）182

7.2.4  计数器（TIMx_CNT）182

7.2.5  自动重装载寄存器

(TIMx_ARR)183

7.2.6  状态寄存器

（TIMx_SR）183

7.3  固件库中定时器的相关内容185

7.3.1  固件库中定时器的

结构体185

7.3.2  固件库中定时器的

相关库函数186

7.3.3  利用固件库设置通用定时器方法187

7.3.4  范例11：利用通用定时器

进行精确定时189

7.4  PWM原理191

7.4.1  什么是PWM191

7.4.2  STM32单片机如何产生

PWM信号192

7.4.3  STM32单片机PWM信号

输出控制193

7.4.4  PWM信号的输出引脚

控制193

7.5  PWM相关寄存器的功能

详解196

7.5.1  捕获/比较模式寄存器

（TIMx_CCMR1/2）196

7.5.2  捕获/比较使能寄存器

（TIMx_CCER）198

7.5.3  捕获/比较寄存器

（TIMx_CCR1～TIMx_CCR4）199

7.6  固件库中PWM的相关内容199

7.6.1  PWM功能的相关

结构体199

7.6.2  PWM功能的相关库

函数201

7.6.3  使用固件库设置PWM的

方法202

7.6.4  范例12：三色彩灯

控制203

7.7  习题与巩固205

第8章　STM32单片机的串行通信207

8.1  串行通信的基本概念208

8.1.1  数据通信方式208

8.1.2  异步传输的字符

数据帧211

8.1.3  异步通信213

8.1.4  波特率213

8.2  RS-232C总线标准214

8.3  STM32系统的RS-232C传输

接口217

8.3.1  RS-232C的电平转换218

8.3.2  典型的RS-232C接口

电路219

8.4  不同单片机之间的串行总线

连接220

8.4.1  微处理器间直接通信220

8.4.2  利用RS-232通信220

8.5  STM32的串行通信接口220

8.5.1  STM32的UART特性220

8.5.2  STM32的UART引脚221

8.5.3  STM32的UART结构223

8.6  STM32串行端口的使用方法225

8.6.1  STM32的UART时钟

控制225

8.6.2  STM32的UART引脚

配置225

8.6.3  STM32的串口波特率226

8.6.4  STM32的UART寄存器

功能详解227

8.6.5  STM32的UART的

控制233

8.6.6  STM32的UART的数据

读写237

8.7  STM32的UART中断使用239

8.7.1  STM32的UART的收发

中断控制239

8.7.2  STM32的UART中断

使用方法240

8.8  添加printf功能243

8.9  主从机通信244

8.9.1  范例13：查询法244

8.9.2  范例14：中断法247

8.10  习题与巩固249

第9章　STM32单片机的模数转换器251

9.1  输入信号分类形式252

9.1.1  模拟信号和数字信号252

9.1.2  电压信号和电流信号252

9.1.3  单次信号和连续信号253

9.2  模数转换的原理253

9.3  模数转换器的工作过程253

9.4  模数转换器的相关概念254

9.4.1  基准源254

9.4.2  模数转换器的分类254

9.4.3  模数转换器的主要技术

指标255

9.5  STM32的模数转换器256

9.5.1  STM32的模数转换器

特性256

9.5.2  STM32的模数转换器

功能剖析257

9.6  STM32的ADC相关寄存器功能

详解262

9.6.1  ADC控制寄存器1

(ADC_CR1)262

9.6.2  ADC控制寄存器2

(ADC_CR2)265

9.6.3  ADC采样时间寄存器1

(ADC_SMPR1)267

9.6.4  ADC采样时间寄存器2

(ADC_SMPR2)268

9.6.5  ADC注入数据寄存器x

(ADC_JDRx)268

9.6.6  ADC规则数据寄存器(ADC_DR)269

9.6.7  ADC状态寄存器

(ADC_SR)270

9.7  STM32的ADC转换模式271

9.7.1  单次转换模式271

9.7.2  连续转换模式271

9.8  固件库中的ADC结构体及

库函数272

9.8.1  ADC初始化结构体272

9.8.2  ADC相应库函数274

9.9  ADC应用设计深入讨论281

9.9.1  工作电压的稳定性282

9.9.2  参考电压的确定282

9.9.3  采样时钟的选择282

9.9.4  模拟噪声的抑制282

9.9.5  校准283

9.9.6  ADC开关控制283

9.10  数字电位器284

9.10.1  范例15：电位器

原理图284

9.10.2  范例16：读取模数转换器

通道电压—查询法284

9.10.3  范例17：读取模数转换器

通道电压—中断法287

9.11  习题与巩固291

第 10章　综合项目之温度控制系统293

10.1  单片机系统的程序结构294

10.1.1  任务的划分294

10.1.2  程序实时性296

10.1.3  前后台程序结构的优点与

缺点297

10.1.4  改进前后台程序的

方法298

10.1.5  范例18：缓冲区（FIFO）

应用实例302

10.2  利用状态机改进单片机系统317

10.2.1  初步认识状态机317

10.2.2  状态机描述方法322

10.2.3  通过状态转移图生成

代码325

10.2.4  范例19：状态机项目328

10.3  温度传感器349

10.4  习题与巩固352