近年來，嵌入式系統開發技術和嵌入式產品的發展勢頭迅猛，其應用領域涉及通信、消費電子、汽車工業等各個方面。嵌入式系統的設計與開發是一項實踐性很強的專業技術，要求從業者深刻理解理論知識，并將原理與實踐緊密結合。
本書旨在以實踐驅動學習，通過“做中學”的方式讓讀者掌握相關知識點。全書內容分為10章，主要介紹了STM32系列處理器的基礎知識、開發工具、基本系統、通用輸入輸出端口應用、系統節拍定時器、中斷系統、定時器、串行通信、模數轉換器，并展示了一個綜合項目—溫度控制系統。書中提供了19個范例，這些范例可以幫助讀者循序漸進地掌握嵌入式系統開發的核心技術。
本書適合電子信息、通信、控制、計算機等相關專業的師生閱讀，也適合作為嵌入式系統開發的入門教程，是一本既適合自學入門，又適合教學參考的圖書。
1.本書以實踐驅動學習，通過“做中學”的方式讓讀者掌握相關知識點，從理論知識過渡到掌握實戰技能；
2.以工程教育理念為指導，合理安排教學結構，采用典型情境任務開發的方式介紹相應知識點；
3.本書旨在服務于有自學需求和教學需求的讀者，并通過強大的配套資源優化閱讀體驗：
為準備自學的讀者提供講解視頻、案例資源、練習題及參考答案等；
為有教學需求的讀者提供課程標準、教學日歷、課程導學、教案、PPT講稿、教學案例等。
劉龍，副教授，博士，任大連市人工智能協會副理事長，遼寧省一流本科教育示范專業負責人。2006年起至今從事嵌入式系統方向教學工作10余年，對相關領域有一定了解。多年以來，發表的重要學術文章達20余篇，主持并參與省部級項目5項，主持省級教改項目1項，獲得省級教學成果獎3項。
高照玲，研究生學歷，畢業于哈爾濱工程大學。2006年參加教學工作，主要研究方向為導航制導與控制和嵌入式系統應用。
田華，研究生學歷，畢業于貴州大學理學院。2009年參加教學工作，主要研究方向為嵌入式控制系統的設計應用。
第 1章 STM32單片機的基礎知識 1
1.1 單片機的由來與發展歷史 2
1.1.1 嵌入式系統 2
1.1.2 嵌入式計算機系統 4
1.1.3 單片機的發展歷史 5
1.1.4 單片機的發展趨勢 6
1.2 單片機的應用 9
1.2.1 單片機的應用結構 9
1.2.2 單片機的應用領域 10
1.3 其他單片機 11
1.4 ARM簡介 12
1.4.1 ARM公司簡介 12
1.4.2 ARM的體系結構 12
1.4.3 ARM的發展 13
1.5 Cortex-M3內核與STM32簡介 14
1.5.1 什么是Cortex-M3
內核 15
1.5.2 什么是STM32 18
1.5.3 STM32單片機的時鐘 21
1.6 STM32單片機的C語言編程
知識點 23
1.6.1 STM32編程的特點 23
1.6.2 STM32編程中的數據
類型 24
1.6.3 STM32編程常用的C語言
知識點 26
1.7 什么是CMSIS固件庫 32
1.7.1 CMSIS固件庫簡介 32
1.7.2 CMSIS固件庫設計及
規范 33
1.8 習題與鞏固 34
第 2章 STM32單片機的開發工具 36
2.1 STM32的開發工具一覽 37
2.1.1 硬件開發工具 37
2.1.2 軟件開發平臺 38
2.2 硬件開發工具JLink 38
2.2.1 JLink的驅動安裝及調試
接口 38
2.2.2 硬件調試接口JTAG/SWD
的定義 39
2.3 軟件開發環境MDK的使用
方法 42
2.3.1 MDK的安裝 43
2.3.2 MDK工程模塊的創建 43
2.4 習題與鞏固 65
第3章 STM32單片機的基本系統 67
3.1 單片機的基本系統組成元素 68
3.2 項目實戰：電源電路的設計 69
3.2.1 概述 69
3.2.2 范例1：電源電路的
設計 70
3.2.3 電源電路設計注意事項 73
3.3 項目實戰：復位電路的設計 73
3.3.1 概述 73
3.3.2 范例2：復位電路的
設計 74
3.3.3 復位電路設計注意事項 75
3.4 項目實戰：時鐘電路的設計 76
3.4.1 概述 76
3.4.2 范例3：時鐘電路的
設計 76
3.4.3 時鐘電路設計注意事項 76
3.5 項目實戰：調試電路的設計 77
3.5.1 概述 77
3.5.2 范例4：調試電路的
設計 77
3.5.3 調試電路設計注意
事項 78
3.6 項目實戰：啟動電路的設計 78
3.6.1 概述 78
3.6.2 啟動電路分析及工作
原理 79
3.7 習題與鞏固 80
第4章 通用輸入輸出端口應用 81
4.1 GPIO工作原理 82
4.1.1 STM32F103C8T6單片機的
引腳 82
4.1.2 引腳內部構造 85
4.1.3 GPIO的8種工作模式 86
4.2 GPIO寄存器功能詳解 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 端口輸入數據寄存器（GPIOX_IDR） 92
4.2.4 端口輸出數據寄存器（GPIOX_ODR） 92
4.2.5 端口位設置/清除寄存器
（GPIOX_BSRR） 93
4.2.6 端口位清除寄存器
（GPIOX_BRR） 94
4.3 利用庫函數使用GPIO的方法 94
4.3.1 初始化端口 95
4.3.2 初始化時鐘 97
4.3.3 GPIO引腳控制 103
4.4 項目實戰：開關量驅動外設 104
4.4.1 GPIO硬件接口電路設計
要點 104
4.4.2 范例5：GPIO驅動發光
二極管 105
4.4.3 范例6：GPIO驅動
蜂鳴器 109
4.4.4 范例7：GPIO驅動
數碼管 112
4.5 習題與鞏固 117
第5章 系統節拍定時器 119
5.1 系統節拍定時器概述 120
5.2 系統節拍定時器的相關寄存器
功能詳解 121
5.2.1 控制和狀態寄存器
CTRL 121
5.2.2 重裝載值寄存器
LOAD 122
5.2.3 當前值寄存器VAL 122
5.3 利用庫函數設置GPIO的方法 122
5.3.1 系統節拍定時器結構體 122
5.3.2 系統節拍定時器庫函數 123
5.3.3 范例8：利用系統節拍
定時器精確延時 123
5.4 項目實戰：人機界面之液晶
顯示 124
5.4.1 液晶顯示器簡介 125
5.4.2 液晶模塊引腳分布 125
5.4.3 液晶模塊的控制指令 126
5.4.4 液晶顯示器的工作時序 128
5.4.5 液晶顯示器的字符集 129
5.4.6 范例9：利用液晶顯示器
輸出信息 130
5.5 習題與鞏固 136
第6章 STM32單片機的中斷系統 138
6.1 中斷相關的概念 139
6.1.1 什么是中斷 139
6.1.2 中斷處理過程 140
6.1.3 什么是中斷源 140
6.1.4 什么是中斷信號 141
6.1.5 中斷屏蔽的概念 141
6.1.6 中斷優先級及中斷嵌套 142
6.1.7 Cortex-M3內核的嵌套
向量中斷控制器 144
6.1.8 STM32的中斷控制
固件庫 147
6.2 STM32的中斷系統 148
6.2.1 什么是異常 148
6.2.2 STM32的中斷通道 150
6.2.3 固件庫中中斷向量區的
定義 154
6.2.4 利用庫函數控制NVIC
方法 156
6.3 STM32單片機的EXTI 157
6.3.1 什么是外部中斷/事件
控制器EXTI 157
6.3.2 EXTI功能結構 158
6.3.3 中斷/事件線的種類 160
6.3.4 STM32固件庫中EXTI的
初始化結構體 161
6.3.5 STM32固件庫中EXTI的
相關函數 163
6.4 項目實戰：人機交互之按鍵 164
6.4.1 按鍵分類 165
6.4.2 按鍵的接法 165
6.4.3 矩陣鍵盤掃描原理 167
6.4.4 按鍵的消抖處理 167
6.4.5 按鍵程序處理方法 168
6.4.6 范例10：按鍵控制
彩燈 168
6.5 習題與鞏固 171
第7章 STM32單片機的定時器 175
7.1 定時器的工作原理 176
7.1.1 定時器簡介 176
7.1.2 通用定時器的時鐘源 176
7.1.3 通用定時器的定時
時鐘 177
7.1.4 定時器功能 178
7.1.5 定時器定時時間 179
7.1.6 定時器的計數模式 179
7.2 通用定時器的相關寄存器功能
詳解 179
7.2.1 控制寄存器1
（TIMx_CR1） 179
7.2.2 中斷使能寄存器（TIMx_DIER） 181
7.2.3 預分頻寄存器
（TIMx_PSC） 182
7.2.4 計數器（TIMx_CNT） 182
7.2.5 自動重裝載寄存器
(TIMx_ARR) 183
7.2.6 狀態寄存器
（TIMx_SR） 183
7.3 固件庫中定時器的相關內容 185
7.3.1 固件庫中定時器的
結構體 185
7.3.2 固件庫中定時器的
相關庫函數 186
7.3.3 利用固件庫設置通用定時器方法 187
7.3.4 范例11：利用通用定時器
進行精確定時 189
7.4 PWM原理 191
7.4.1 什么是PWM 191
7.4.2 STM32單片機如何產生
PWM信號 192
7.4.3 STM32單片機PWM信號
輸出控制 193
7.4.4 PWM信號的輸出引腳
控制 193
7.5 PWM相關寄存器的功能
詳解 196
7.5.1 捕獲/比較模式寄存器
（TIMx_CCMR1/2） 196
7.5.2 捕獲/比較使能寄存器
（TIMx_CCER） 198
7.5.3 捕獲/比較寄存器
（TIMx_CCR1～TIMx_CCR4） 199
7.6 固件庫中PWM的相關內容 199
7.6.1 PWM功能的相關
結構體 199
7.6.2 PWM功能的相關庫
函數 201
7.6.3 使用固件庫設置PWM的
方法 202
7.6.4 范例12：三色彩燈
控制 203
7.7 習題與鞏固 205
第8章 STM32單片機的串行通信 207
8.1 串行通信的基本概念 208
8.1.1 數據通信方式 208
8.1.2 異步傳輸的字符
數據幀 211
8.1.3 異步通信 213
8.1.4 波特率 213
8.2 RS-232C總線標準 214
8.3 STM32系統的RS-232C傳輸
接口 217
8.3.1 RS-232C的電平轉換 218
8.3.2 典型的RS-232C接口
電路 219
8.4 不同單片機之間的串行總線
連接 220
8.4.1 微處理器間直接通信 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引腳 221
8.5.3 STM32的UART結構 223
8.6 STM32串行端口的使用方法 225
8.6.1 STM32的UART時鐘
控制 225
8.6.2 STM32的UART引腳
配置 225
8.6.3 STM32的串口波特率 226
8.6.4 STM32的UART寄存器
功能詳解 227
8.6.5 STM32的UART的
控制 233
8.6.6 STM32的UART的數據
讀寫 237
8.7 STM32的UART中斷使用 239
8.7.1 STM32的UART的收發
中斷控制 239
8.7.2 STM32的UART中斷
使用方法 240
8.8 添加printf功能 243
8.9 主從機通信 244
8.9.1 范例13：查詢法 244
8.9.2 范例14：中斷法 247
8.10 習題與鞏固 249
第9章 STM32單片機的模數轉換器 251
9.1 輸入信號分類形式 252
9.1.1 模擬信號和數字信號 252
9.1.2 電壓信號和電流信號 252
9.1.3 單次信號和連續信號 253
9.2 模數轉換的原理 253
9.3 模數轉換器的工作過程 253
9.4 模數轉換器的相關概念 254
9.4.1 基準源 254
9.4.2 模數轉換器的分類 254
9.4.3 模數轉換器的主要技術
指標 255
9.5 STM32的模數轉換器 256
9.5.1 STM32的模數轉換器
特性 256
9.5.2 STM32的模數轉換器
功能剖析 257
9.6 STM32的ADC相關寄存器功能
詳解 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采樣時間寄存器1
(ADC_SMPR1) 267
9.6.4 ADC采樣時間寄存器2
(ADC_SMPR2) 268
9.6.5 ADC注入數據寄存器x
(ADC_JDRx) 268
9.6.6 ADC規則數據寄存器(ADC_DR) 269
9.6.7 ADC狀態寄存器
(ADC_SR) 270
9.7 STM32的ADC轉換模式 271
9.7.1 單次轉換模式 271
9.7.2 連續轉換模式 271
9.8 固件庫中的ADC結構體及
庫函數 272
9.8.1 ADC初始化結構體 272
9.8.2 ADC相應庫函數 274
9.9 ADC應用設計深入討論 281
9.9.1 工作電壓的穩定性 282
9.9.2 參考電壓的確定 282
9.9.3 采樣時鐘的選擇 282
9.9.4 模擬噪聲的抑制 282
9.9.5 校準 283
9.9.6 ADC開關控制 283
9.10 數字電位器 284
9.10.1 范例15：電位器
原理圖 284
9.10.2 范例16：讀取模數轉換器
通道電壓—查詢法 284
9.10.3 范例17：讀取模數轉換器
通道電壓—中斷法 287
9.11 習題與鞏固 291
第 10章 綜合項目之溫度控制系統 293
10.1 單片機系統的程序結構 294
10.1.1 任務的劃分 294
10.1.2 程序實時性 296
10.1.3 前后臺程序結構的優點與
缺點 297
10.1.4 改進前后臺程序的
方法 298
10.1.5 范例18：緩沖區（FIFO）
應用實例 302
10.2 利用狀態機改進單片機系統 317
10.2.1 初步認識狀態機 317
10.2.2 狀態機描述方法 322
10.2.3 通過狀態轉移圖生成
代碼 325
10.2.4 范例19：狀態機項目 328
10.3 溫度傳感器 349
10.4 習題與鞏固 352
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