轻松玩转STM32Cube/早学早成功9787121322372

前言

 前两年在编写《轻松玩转STM32微控制器》一书时，我就注意到ST公司在主推STM32Cube组件，不过由于自己是从标准外设固件库（STM32F10x Standard Peripheral Library缩写SPL）上手的，而且当时网上也有不少对STM32Cube组件的负面评价，尝试之后也发现它的一些不完善之处，因而当时还是选择标准外设固件库进行编写的。

 然而，随着这两年对STM32Cube组件的深入了解，以及ST公司对STM32Cube组件的不断完善，加上自己也慢慢习惯于STM32CubeMX生成C语言工程的便捷，越来越觉得有必要写一本有关STM32Cube组件的入门书籍。

 其实，对一个新事物，大家总有一个从慢慢了解到习惯的过程。开始大家都是从标准外设库入门的，而且网上所卖开发板提供的例程大多也是基于标准外设库的，因而在学习与工作过程中，人们就慢慢习惯于标准外设库的开发。其实，在ST公司推出STM32Cube组件和硬件抽象层固件库（Hardware Abstracton Layer，HAL）时就招到很多人的质疑和排斥，比较网上所卖开发板提供的例程你会发现，STM32F1xx系列的开发板几乎都是基于标准外设库开发板时，清一色提供的都是基于HAL库的，因为ST公司没有推出基于该系列微控制器的SPL库（至少目前没有还推出）。由此可见，学习STM32微控制器，使用HAL库和STM32Cube组件也是大势所趋，即使“资深工程师”也在慢慢适应技术的更新。

 使用图形配置工具STM32CubeMX可以快速便捷地生成STM32微控制器的C语言工程框架，开发者只需在工程中实现自己的应用代码就可以了。然而，这并不是说就不用对STM32微控制器进行学习了。在配置STM32CubeMX的过程中你会发现，还有很多STM32微控制器的知识点需要了解，才能有目的地配置，否则也只能对着该工具无所适从。

 说到STM32Cube组件和STM32微控制器的学习，ST公司提供了大量的技术资料。有关图形配置工具STM32CubeMX和STM32CubeF1软件包，可以重点参考的资料有：

 STM32CubeMX for STM32 Configuration and initialization C code generation（STM32CubeMX用户手册，UM1718）；

 Getting started with STM32CubeF1 firmware package for STM32F1 Series（STM32CubeF1用户手册，UM1847）；

 Description of STM32F1xx HAL drivers（HAL库用户手册，UM1850）；

 STM32Cube firmware examples for STM32F1 Series（STM32Cube应用手册，AN4724）。

有关STM32微控制器的参考资料就更多了，简单列举入门学习时需要重点参考的有：

 《ARM Cortex-M3权威指南》（宋岩译）；

 The Cortex-M3 Technical Reference Manual(Cortex-M3技术参考手册)；

 STM32F10xxx Reference manual（STM32F10xxx参考手册，RM0008）；

 STM32F10xxx Cortex-M3 Pramming manual（STM32F10xxx Cortex-M3编程手册，PM0056）；

 STM32F10xxx Flash programming manual（STM32F10xxx Flash编程手册，PM0075）；

 DS5319：STM32F103x8、STM32F103xB Datasheet（数据手册）；

 DS5792：STM32F103xC、STM32F103xD、STM32F103xD Datasheet（数据手册）；

 MDK-ARM开发环境、例程及帮助文档；

 其他相关器件数据手册及网络资料。

 学习新知识，没有资料可以参考时，会觉得很难；资料太多时，会不知所措，不知哪里应该重点学习，如何才能快速上手。写作本书的目的就是结合ST公司和ARM公司提供的丰富资料，引领读者找到属于自己的学习方法。本书从ST的官网入手，指导读者如何获取技术资料，然后从STM32CubeF1软件包提供的例程入手，引导读者如何利用找到的资料，通过例程慢慢了解哪些资料应该在什么时间段使用。通过例程的功能认识、分析代码、重新生成，慢慢将例程变为自己的应用实现，在学习的过程中总结技术资料应该如何利用、参考，同时总结出一套属于自己的学习方法。

 其实，从学习方法上引导读者学习，本就是我选择技术写作这条路的初衷。

 《轻松玩51单片机》一书是通过简单的例程，让单片机入门者有一个轻松的入门过程，在快乐中学习，在学习中找到兴趣。

 《AVR单片机工程师是怎么炼成的》一书在《轻松玩51单片机》中例程的基础上引入了数据手册（Datasheet）的参考，引导读者学习嵌入式开发要学会使用数据手册。

 本书和《轻松玩转STM32微控制器》是引导读者如何通过产品官网获取技术资料，而后通过例程入手学习如何使用丰富的技术资料。

 通过这样一个台阶一个台阶地学习，希望读者能够找到一套自己的学习方法，由开始需要借助图书，慢慢学会使用数据手册，最终可以脱离图书，直接根据自己的需要找到技术资料，从例程入门学习，然后实现自己应用工程的开发。

 入门建议

 我还算不上STM32微控制器的资深工程师，只是早入门了两年而已，因而也不敢在读者面前讲太多高深的理论。本书只是告诉读者如何利用ST公司和ARM公司提供的丰富免费资源快速入门。对于有信心可以自学的读者，我在此提供一条学习路径：

 先阅读STM32F10xxx参考手册的前几个章节，对STM32有个初步的认识；接下来再阅读宋岩先生翻译的《ARM Cortex-M3权威指南》，也不需要看完、吃透，对其内核有个了解就可以了；然后就可以阅读STM32CubeMX用户手册UM1718和STM32CubeF1用户手册UM1847，使用STM32CubeF1软件包提供的例程，结合ST公司提供的硬件抽象层固件库（HAL）的源代码及其用户手册UM1850进行学习；在学习例程时要学会针对例程再去学习STM32F10xxx参考手册的相关章节。

 STM32入门的门槛相对于8位单片机是高了些，不过按上面的路径入门之后，后面的路怎么走，读者心里就会清楚许多。本书也正是按照这条路径来引导读者使用STM32CubeMX和MDK-ARM学习STM32微控制器的。书中并没讲什么高深的内容，只是在例程适当的地方加以注释，让新手少走点弯路，轻松入门而已。

 开发板选型

 目前市面上的开发板很多，质量参差不齐，当然是“王婆卖爪，自卖自夸”。其实从主芯片是没有本质区别的，不管使用的是L系列、M系列，还是H系列，都不会影响基本内容的学习。也就是说，对于STM32入门，几乎所有的开发板都可以满足要求。它们的区别是板上有多少外设，对后期进一步的深入学习会有哪些影响。另外，也要看读者想在哪方面进一步深入学习，不一定非要盲目选择外设丰富的。例如，想学习物联网、无线通信，当然要选择有这些接口、提供丰富例程的开发板；而如果只是想低成本入门，那么选择一块几十元的板子就足够了。

 我也为本书选择了一块开发板：ST官方提供的Nucleo-F103RB，当然对于入门学习来说，使用其他开发板也是完全可以的，本书只是根据开发板的原理图来分析例程，最后使用STM32CubeMX重建例程而已。

 致谢

 本书由杨百军编著，参与本书编写的还有陈泽慧、陈锦权、段富军、高维娜、龚钦青、黄得建、康磊、李楠、聂运中、王路、王盛、杨俊杰、张延杰和周宏云。另外，印舟、刘帅、黄雅琴、史蕊、于维涛、周乐平等也为本书的编写提供了大量的帮助。

 “学然后知不足，教然后知困”，由于作者水平有限，书中难免会出现一些错误，若读者有疑问或建议，希望能发电子邮件与我沟通。我的电子邮箱：young45@126com，也可通过我的博客young45blogchinaunixnet来了解相关内容。

 最后，感谢我的家人和朋友，特别是父母，能放任我如此自由地写作，没有给我太多的压力；也感谢洛阳的师长和同事：刁海南、张文勇、郭锐、齐文钊、陈剑、李为民、赵博、尹国利、谢永进等，嵌入式这条路是在工作之后走上的，若没有这些前辈的指点，也就没有我的今天；感谢在大学、中学谆谆教导过我的老师：杨明祥、高克权、杨万才、李小申、程东明、张晓红、黎蔚、王辉、刘勇等，杨明祥老师帮我走进了河南科技大学（原洛阳工学院），数理学院的老师为我铺垫了良好的逻辑分析能力，计算机方向的老师帮我走进了IT行业，由衷地感谢他们的帮助和指引；还有前几本书的读者，特别是那些来信给出建议的读者，如郭凯、张锋、王帅阳、牛鹏举、竹显涛、刘帅、宋文帅等，他们的感谢、鼓励和建议为我继续写作增添了动力；感谢曾经帮助过我的师长、朋友：郝云鹏、黄桂平、钦桂勤、段富军、许元霄、高金龙、申雷等，正是在他们的鼓励与帮助下，我完成了这五本图书的编写，在此一并表示感谢；也感谢电子工业出版社的王敬栋、张剑、苏颖杰及其他编辑朋友；最后，感谢人生路上伴我走过的朋友们。

杨百军

杨百军，笔名老杨，曾就职于中航工业集团，主要研究微控制器、微处理器及嵌入式系统的移植与优化，具有丰富的传感器与检测技术、生物识别技术、远程无线抄表技术及锂电池管理系统（BMS）的开发与教学经验。

基础篇
第1章 选择开发板
1．1 国外的开发板
1．2 国内的开发板
1．3 Nucleo-F103RB开发板
1．4 思考与练习
第2章 走近STM32
2．1 认识STM32
2．2 STM32与Cortex-M3的关系
2．3 Cortex-M3与ARM
2．4 思考与练习
第3章 认识MDK-ARM
3．1 开发工具介绍
3．2 MDK-ARM的安装与注册
3．2．1 MDK-ARM的安装
3．2．2 注册MDK-ARM
3．3 从例程入手
3．3．1 了解MDK-ARM
3．3．2 例程Blinky
3．4 思考与练习
第4章 初识STM32Cube
4．1 STM32CubeMX
4．2 STM32Cube软件包
4．3 STM32CubeF1实例
4．4 思考与练习
入门篇
第5章 跑马灯实验
5．1 例程GPIO_IOToggle
5．2 分析例程GPIO_IOToggle
5．2．1 解析HAL_Init函数
5．2．2 解析SystemClock_Config函数
5．2．3 解析LED2_GPIO_CLK_ENABLE函数
5．2．4 解析HAL_GPIO_Init函数
5．2．5 为何LED灯能闪烁
5．3 新建例程
5．3．1 重新创建例程
5．3．2 完善例程
5．4 思考与练习
第6章 外部中断
6．1 例程GPIO_EXTI
6．2 分析例程
6．2．1 分析例程GPIO_EXTI
6．2．2 解析stm32f10x_it．c
6．3 移植例程
6．3．1 创建例程MyEXTI
6．3．2 外部中断小结
6．3．3 硬件仿真
6．4 思考与练习
第7章 串口通信USART
7．1 有关USART
7．2 例程UART_Printf
7．2．1 使用例程
7．2．2 新建例程MyPrintf
7．2．3 分析例程
7．3 例程ComPolling
7．3．1 例程介绍
7．3．2 分析例程
7．3．3 重建例程
7．4 例程UART_TwoBoards_ComIT
7．4．1 例程介绍
7．4．2 分析例程
7．4．3 重新生成例程
7．4．4 完善工程
7．5 思考与练习
第8章 DMA控制器
8．1 认识DMA控制器
8．2 例程UART_HyperTerminal_DMA
8．2．1 例程介绍
8．2．2 分析例程
8．2．3 重建例程UART_HyperTerminal_DMA
8．3 思考与练习
第9章 完美定时器
9．1 了解定时器
9．2 例程TIM_TimeBase
9．2．1 例程介绍
9．2．2 分析例程
9．2．3 重建例程
9．3 例程TIM_DMA
9．3．1 例程介绍
9．3．2 分析例程
9．3．3 重新生成例程
9．4 思考与练习
第10章 模数转换ADC
10．1 模数转换器ADC
10．2 例程ADC_Sequencer
10．2．1 例程介绍
10．2．2 分析例程
10．2．3 重建例程
10．3 思考与练习
提高篇
第11章 实时操作系统FreeRTOS
11．1 了解操作系统
11．2 例程FreeRTOS_ThreadCreation
11．2．1 例程介绍
11．2．2 分析例程
11．2．3 重建例程
11．2．4 完善例程
11．2．5 扩展例程
11．3 思考与练习
附录
附录A 中容量STMF103xB模块框图
附录B 中容量STMF103xB时钟树
附录C STMF103xB存储器映像
附录D 图书资料、网站、开发板推荐
参考文献

这是一本介绍如何使用STM32Cube组件学习STM32微控制器的入门教材，是一个工程师自身学习STM32过程的经验总结。全书紧紧围绕《STM32F10xxx参考手册》，结合STM32CubeF1软件包提供的例程进行分析、讲解、重新生成，全面、系统地介绍了STM32F103的各个功能项。这是一本教你STM32微控制器具体学习方法的教材。其先从HAL固件库例程入手，而后结合STM32参考手册、数据手册、ARM Cortex-M3**指南、Cortex-M3编程手册等ST和ARM两公司提供的原始资料进行深入、详细的讲解，*后，通过可视化图形配置工具STM32CubeMX重新生成例程。该方法几乎可以推广于STM32微控制器的任何一款芯片，也是经验丰富的工程师*快了解一款芯片的“独门绝技”。