本书秉承“新工科”理念，从科研、教学和工程实际应用出发，理论联系实际，全面系统地讲述了STM32嵌入式单片机的原理与应用实例。

      本书共分10章，包括：绪论、STM32微控制器、嵌入式开发环境的搭建、中断系统、通用输入/输出接口、定时器、模/数转换器（ADC）、USART串行通信、SPI与I2C串行总线和DMA控制器。本书内容丰富，体系先进，结构合理，理论与实践相结合，尤其注重工程应用技术。

      本书可作为高等院校自动化、机器人、仪器、人工智能、电子信息和物联网等专业的教材，也可供从事STM32系列嵌入式单片机开发的工程技术人员参考。

      本书配有电子课件、教学大纲、习题答案、试卷及答案和其他电子配套资源，选用本书作为教材的教师可登录www.cmpedu.com注册下载，或发邮件至jinacmp@163.com索取。

前言

第1章　绪论  1

1.1　微型计算机概述  1

1.1.1　微型计算机的基本构成  2

1.1.2　微处理器、微型计算机和微型

计算机系统的关系  4

1.1.3　微处理器的常用技术  5

1.1.4　微处理器的应用  8

1.2　ARM概述  10

1.2.1　ARM简介  10

1.2.2　ARM架构的演变  11

1.2.3　ARM体系结构与特点  12

1.2.4　Cortex-M3微处理器的主要特性  14

1.2.5　Cortex-M3微处理器的结构  16

1.3　嵌入式系统  17

1.3.1　嵌入式系统概述  18

1.3.2　嵌入式系统和通用计算机

系统比较  19

1.3.3　嵌入式系统的特点  20

1.4　嵌入式系统的软件  21

1.4.1　无操作系统的嵌入式软件  21

1.4.2　带操作系统的嵌入式软件  22

1.4.3　典型嵌入式操作系统  22

1.4.4　软件架构选择建议  23

1.5　嵌入式系统的应用领域  24

1.6　嵌入式控制系统  24

习题  26

第2章　STM32 微控制器  27

2.1　STM32微控制器概述  27

2.1.1　STM32微控制器产品线  28

2.1.2　STM32微控制器的命名规则  31

2.1.3　STM32微控制器的选型  34

2.2　STM32F1系列产品系统架构和STM32F103ZET6内部架构  35

2.2.1　STM32F1系列产品系统架构  36

2.2.2　STM32F103ZET6内部架构  38

2.3　STM32F103ZET6的存储器映像  41

2.3.1　STM32F103ZET6内置外设的

地址范围  42

2.3.2　嵌入式SRAM  43

2.3.3　嵌入式闪存  44

2.4　STM32F103ZET6的时钟结构  45

2.5　STM32F103VET6的引脚  48

2.6　STM32F103VET6最小系统设计  53

习题  56

第3章　嵌入式开发环境的搭建  57

3.1　Keil MDK安装配置  57

3.1.1　Keil MDK简介  57

3.1.2　Keil MDK下载  59

3.1.3　Keil MDK安装  61

3.1.4　安装库文件  63

3.2　Keil MDK下新工程的创建  64

3.2.1　建立文件夹  64

3.2.2　打开Keil μVision  65

3.2.3　新建工程  65

3.3　Cortex微控制器软件接口

标准CMSIS  68

3.3.1　CMSIS介绍  68

3.3.2　STM32F10x标准函数库  69

3.4　STM32F103开发板的选择  72

3.5　STM32仿真器的选择  74

习题  76

第4章　中断系统  77

4.1　中断的基本概念  77

4.1.1　中断的定义  77

4.1.2　中断的应用  78

4.1.3　中断源与中断屏蔽  79

4.1.4　中断处理过程  79

4.1.5　中断优先级与中断嵌套  80

4.2　STM32F103的中断系统  81

4.2.1　嵌套向量中断控制器（NVIC）  81

4.2.2　STM32F103的中断优先级  81

4.2.3　STM32F103的中断向量表  82

4.2.4　STM32F103的中断服务程序  85

4.3　STM32F103的外部中断/事件控制器（EXTI）  85

4.3.1　EXTI的内部结构  86

4.3.2　EXTI的工作原理  87

4.3.3　EXTI的主要特性  88

4.4　STM32F10x的中断系统库函数  88

4.4.1　STM32F10x的NVIC相关库

函数  89

4.4.2　STM32F10x的EXTI相关库

函数  93

4.4.3　EXTI中断线GPIO引脚映射库

函数  96

4.5　外部中断设计流程  97

4.5.1　NVIC设置  97

4.5.2　中断接口配置  98

4.5.3　中断处理  98

4.6　外部中断设计实例  99

4.6.1　外部中断的硬件设计  99

4.6.2　外部中断的软件设计  100

习题  105

第5章　通用输入/输出接口  106

5.1　通用输入/输出接口概述  106

5.1.1　输入通道  107

5.1.2　输出通道  108

5.2　GPIO的功能  108

5.2.1　普通I/O功能  108

5.2.2　单独的位设置或位清除  108

5.2.3　外部中断/唤醒线  108

5.2.4　复用功能（AF）  108

5.2.5　软件重新映射I/O复用功能  109

5.2.6　GPIO锁定机制  109

5.2.7　输入配置  109

5.2.8　输出配置  110

5.2.9　复用功能配置  110

5.2.10　模拟输入配置  111

5.3　GPIO常用库函数  111

5.4　GPIO使用流程  119

5.4.1　普通GPIO配置  119

5.4.2　I/O复用功能AFIO配置  119

5.5　GPIO输出应用实例  120

5.5.1　GPIO输出应用的硬件设计  120

5.5.2　GPIO输出应用的软件设计  120

5.6　GPIO输入应用实例  126

5.6.1　硬件设计  126

5.6.2　软件设计  126

习题  129

第6章　定时器  130

6.1　STM32F103定时器概述  130

6.2　基本定时器  131

6.2.1　基本定时器简介  131

6.2.2　基本定时器的主要特性  131

6.2.3　基本定时器的功能  132

6.2.4　基本定时器的寄存器  134

6.3　通用定时器  134

6.3.1　通用定时器简介  134

6.3.2　通用定时器的主要功能  134

6.3.3　通用定时器的功能描述  135

6.3.4　通用定时器的工作模式  138

6.3.5　通用定时器的寄存器  142

6.4　高级定时器  143

6.4.1　高级定时器简介  143

6.4.2　高级定时器的结构  143

6.5　定时器库函数  144

6.6　定时器应用实例  156

6.6.1　通用定时器配置流程  156

6.6.2　定时器应用的硬件设计  157

6.6.3　定时器应用的软件设计  157

习题  161

第7章　模/数转换器（ADC）  162

7.1　模拟量输入通道  162

7.2　模拟量输入信号类型与量程

自动转换  163

7.2.1　模拟量输入信号类型  163

7.2.2　量程自动转换  163

7.3　STM32F103VET6集成的

ADC模块  163

7.3.1　STM32的ADC概述  164

7.3.2　STM32的ADC模块结构  164

7.3.3　STM32的ADC配置  164

7.3.4　STM32的ADC应用特征  169

7.4　ADC库函数  172

7.5　ADC应用实例  181

7.5.1　A/D转换配置流程  181

7.5.2　ADC应用的硬件设计  182

7.5.3　ADC应用的软件设计  182

习题  188

第8章　USART串行通信  189

8.1　串行通信基础  189

8.1.1　串行异步通信数据格式  189

8.1.2　连接握手  190

8.1.3　确认  190

8.1.4　中断  190

8.1.5　轮询  191

8.2　USART工作原理  191

8.2.1　USART介绍  191

8.2.2　USART主要特性  191

8.2.3　USART功能概述  192

8.2.4　USART通信时序  194

8.2.5　USART中断  194

8.2.6　USART相关寄存器  195

8.3　USART库函数  195

8.4　USART串行通信应用实例  203

8.4.1　USART的基本配置流程  203

8.4.2　USART串行通信应用的

硬件设计  205

8.4.3　USART串行通信应用的

软件设计  205

习题  212

第9章　SPI与I2C串行总线  213

9.1　SPI通信原理  213

9.1.1　SPI介绍  213

9.1.2　SPI互连  214

9.2　STM32F103的SPI工作原理  215

9.2.1　SPI主要特征  215

9.2.2　SPI内部结构  216

9.2.3　时钟信号的相位和极性  217

9.2.4　数据帧格式  218

9.2.5　配置SPI为主设备模式  219

9.2.6　配置SPI为从设备模式  220

9.2.7　SPI状态标志和中断  220

9.2.8　SPI发送数据和接收数据  221

9.3　SPI库函数  222

9.4　SPI串行总线应用实例  225

9.4.1　SPI配置流程  225

9.4.2　SPI串行总线应用的硬件设计  225

9.4.3　SPI串行总线应用的软件设计  227

9.5　I2C通信原理  234

9.5.1　I2C串行总线概述  234

9.5.2　I2C总线的数据传送  235

9.6　STM32F103的I2C接口  239

9.6.1　STM32F103的I2C主要特性  239

9.6.2　STM32F103的I2C内部结构  239

9.6.3　STM32F103的I2C模式选择  240

9.7　STM32F103的I2C库函数  241

9.8　I2C串行总线应用实例  246

9.8.1　I2C配置流程  247

9.8.2　I2C串行总线应用的硬件设计  247

9.8.3　I2C串行总线应用的软件设计  247

习题  254

第10章　DMA控制器  255

10.1　DMA的结构和主要特征  255

10.2　DMA的功能描述  256

10.2.1　DMA处理  256

10.2.2　仲裁器  257

10.2.3　DMA通道  257

10.2.4　DMA中断  258

10.3　DMA库函数  259

10.4　DMA应用实例  265

10.4.1　DMA配置流程  265

10.4.2　DMA应用的硬件设计  266

10.4.3　DMA应用的软件设计  267

习题  271

参考文献  272