本书包含嵌入式系统概述、STM32的系统结构、MDK开发环境及新建工程、通用输入/输出、GPIO输入原理及应用、中断原理及应用、串口通信原理及应用、定时器原理及应用、模/数转换器、直接存储器访问、串行外设接口和集成电路总线、嵌入式系统项目开发综合案例，共12章内容。全书内容按照知识点由易到难的过程展开，每个知识点均有对应的应用案例支撑，每个案例均从硬件电路设计到软件代码实现进行了全面解析，使学生知其然且知其所以然，并注重培养学生的逻辑思维以及分析、解决问题的能力。在项目开发综合案例章节，不仅给出了标准库函数的实现方式，同时给出了易于开发者入门操作的HAL库方式，扩展了学习思路。此外，本书还配有电子课件、案例源代码、重难点内容的微课视频等，便于学生更好地学习和使用本书。

　　本书可作为普通高等院校电子信息类、计算机类、通信工程、自动化类以及物联网工程等工科专业的本科教材，还可供相关专业科研人员以及从事相关工作的技术人员参考。

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目录

前言

第1章　嵌入式系统概述  1

1.1　嵌入式系统的定义与特点  1

1.2　嵌入式系统的应用与发展趋势  3

1.3　嵌入式系统的软硬件架构介绍  4

习题  6

第2章　STM32的系统结构  7

2.1　STM发展历程  7

2.2　STM32命名规则及总体性能  8

2.2.1　STM32命名规则  8

2.2.2　STM32总体性能  9

2.3　Cortex内核介绍  10

2.3.1　Cortex-M4处理器结构  11

2.3.2　Cortex-M4寄存器  12

2.3.3　堆栈  15

2.4　STM32的存储器映射  16

2.5　嵌入式系统硬件外围电路设计  18

2.5.1　电源  19

2.5.2　复位  19

2.5.3　时钟  21

习题  22

第3章　MDK开发环境及新建工程  23

3.1　STM32软件开发环境  23

3.2　软件下载方式  24

3.2.1　串口下载  25

3.2.2　JLINK下载  26

3.3　新建工程-库函数方式  29

3.3.1　CMSIS标准与固件库关系  29

3.3.2　新建工程  30

习题  38

第4章　通用输入/输出  39

4.1　GPIO介绍  39

4.2　GPIO结构框图  41

4.2.1　GPIO常见模式  41

4.2.2　寄存器  46

4.3　点亮LED案例  52

4.3.1　硬件设计  52

4.3.2　软件设计  52

习题  57

第5章　GPIO输入原理及应用  58

5.1　按键扫描原理  58

5.2　按键输入案例  59

5.2.1　硬件设计  59

5.2.2　软件设计  59

习题  64

第6章　中断原理及应用  65

6.1　中断概述  65

6.2　嵌套向量中断控制器（NVIC）  68

6.2.1　NVIC简介  68

6.2.2　NVIC中断优先级管理  69

6.3　外部中断/事件控制器（EXTI）  73

6.3.1　EXTI简介  73

6.3.2　EXTI中断线/事件线  73

6.3.3　配置外部中断的步骤  74

6.4　外部中断案例  77

6.4.1　硬件设计  77

6.4.2　软件设计  77

习题  81

第7章　串口通信原理及应用  82

7.1　串口通信协议简介  82

7.2　STM32的USART功能框图  85

7.3　串口收发通信案例  90

7.3.1　硬件设计  90

7.3.2　软件设计  91

习题  96

第8章　定时器原理及应用  97

8.1　时钟树  97

8.2　定时器分类  99

8.3　基本定时器原理及应用  101

8.3.1　基本定时器功能框图  101

8.3.2　基本定时器常用寄存器和库函数  102

8.3.3　基本定时器定时案例  105

8.4　通用定时器原理及应用  107

8.4.1　通用定时器功能框图  108

8.4.2　通用定时器寄存器描述  109

8.4.3　通用定时器脉宽调制输出案例  111

8.4.4　通用定时器输入捕获案例  116

8.5　高级定时器原理及应用  121

8.5.1　高级定时器功能框图  122

8.5.2　断路和死区结构体  123

8.5.3　PWM互补输出案例  124

习题  129

第9章　模/数转换器  130

9.1　ADC的工作原理  130

9.2　ADC的功能框图  135

9.3　ADC单通道采集案例  144

9.3.1　硬件设计  145

9.3.2　软件设计  145

习题  150

第10章　直接存储器访问  151

10.1　STM32处理器DMA原理  151

10.2　DMA功能框图  152

10.3　DMA数据配置  155

10.4　DMA寄存器  158

10.5　DMA传输数据到串口案例  163

10.5.1　硬件设计  163

10.5.2　软件设计  164

习题  169

第11章　串行外设接口和集成电路总线  170

11.1　常用的存储器种类  170

11.1.1　随机存取存储器  171

11.1.2　非易失性存储器  172

11.2　SPI的原理  173

11.2.1　SPI物理层  173

11.2.2　SPI协议层  174

11.2.3　SPI特性及架构原理  175

11.2.4　SPI寄存器  177

11.3　SPI读写串行Flash案例  179

11.3.1　硬件设计  179

11.3.2　软件设计  180

11.4　I2C的原理  186

11.4.1　I2C物理层  186

11.4.2　I2C协议层  187

11.4.3　I2C架构原理  190

11.4.4　I2C寄存器  191

11.5　I2C读写EEPROM案例  193

11.5.1　硬件设计  194

11.5.2　软件设计  194

习题  201

第12章　嵌入式系统项目开发综合案例  202

12.1　项目背景和意义  202

12.1.1　项目背景  202

12.1.2　项目意义  203

12.2　项目可行性分析和需求分析  203

12.2.1　项目可行性分析  203

12.2.2　功能需求分析  204

12.2.3　非功能需求分析  204

12.3　系统架构设计  204

12.3.1　总体架构  204

12.3.2　模块划分  205

12.4　硬件设计  206

12.4.1　硬件选择  206

12.4.2　原理图设计  207

12.5　软件开发  209

12.5.1　软件架构  209

12.5.2　应用程序开发  210

12.6　系统集成与测试  228

12.6.1　硬件与软件集成  228

12.6.2　调试与测试  229

12.7　拓展内容—基于HAL库和STM32CubeMX  235

12.7.1　认识HAL库  235

12.7.2　STM32CubeMX简介  236

12.7.3　利用STM32CubeMX配置家用多功能环境检测控制器终端  236

12.8　总结与展望  255

参考文献  256