基于构件化的嵌入式系统设计：STM32微控制器

　　本书以“项目目标、知识准备、项目实施、拓展学习、评价反馈”的项目化方式组织内容，按照“搭积木”的设计思想，共设计了8个项目：GPIO基础应用—实现闪灯和开关状态检测与控制功能；利用定时中断实现频闪灯；GPIO和定时器的综合应用—实现数码管显示、键盘检测与控制、测温功能；利用UART实现上位机和下位机的通信；利用Timer实现PWM和输入捕获功能；利用ADC设计简易数字电压表；利用SPI实现多机串行通信；利用CAN实现多机通信。每个项目均采用“通用知识”→“嵌入式构件设计”→“应用层程序设计”→“学以致用与创新”的学习流程，最后可利用8个项目中的部分项目或全部项目进行综合应用系统设计和课程考核。本书注重理论与实践相结合，突出“学以致用”，注重培养创新意识和创新能力。本书可作为高等院校电子信息类、计算机类、自动化类等专业的嵌入式系统设计教材，也可作为嵌入式技术培训教材，还可供从事嵌入式技术开发的工程技术人员参考。为了方便教学，本书配套电子教案、电子课件、嵌入式技术资源、微课视频、模拟试卷及答案等教学资源。凡选用本书作为授课教材的教师，均可通过QQ（2314073523）咨询教学资源等事宜。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书的任何内容（含文字、创意、版式、案例和设计等），书中配套资源不得用于在线课程建设、微课制作等。版权所有，侵权必究。

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目　录
前言
项目1　GPIO基础应用—实现闪灯和
开关状态检测与控制功能 1
项目目标 1
知识准备 2
任务1.1　熟悉嵌入式系统和课程学习
方法 2
1.1.1　嵌入式系统的概念和组成 2
1.1.2　嵌入式系统的知识体系和学习
建议 5
任务1.2　熟悉MCU资源和硬件最小
系统 6
1.2.1　STM32F1系列MCU简介 6
1.2.2　MCU存储映射、引脚功能与
硬件最小系统 7
任务1.3　掌握MCU的GPIO底层驱动
构件使用方法 12
1.3.1　GPIO的通用知识 12
1.3.2　MCU的GPIO底层驱动构件
使用方法 13
项目实施 17
任务1.4　嵌入式构件化设计及闪灯的
实现 17
1.4.1　小灯硬件构件和软件构件的设计及使用方法 17
1.4.2　嵌入式软件最小系统设计
—实现闪灯 21
任务1.5　开关状态检测与控制功能的
设计与实现 31
1.5.1　开关硬件构件和软件构件的
设计及使用方法 31
1.5.2　开关状态检测与控制功能的
应用层程序设计 34
拓展学习 36
*任务1.6　熟悉MCU的GPIO底层驱动
构件源文件 36
评价反馈 41
项目2　利用定时中断实现频闪灯 43
项目目标 43
知识准备 43
任务2.1　理解定时器的定时原理 43
任务2.2　理解中断的通用知识 44
2.2.1　中断的基本概念 44
2.2.2　中断的基本过程 47
2.2.3　CM3的非内核模块中断管理
机制 48
项目实施 49
任务2.3　利用Timer定时中断实现频
闪灯 49
2.3.1　MCU的Timer基本定时底层
驱动构件的使用方法 49
2.3.2　利用Timer定时中断实现频闪灯
的应用层程序设计 52
任务2.4　利用内核定时器（SysTick Timer）中断实现频闪灯 56
2.4.1　SysTick的功能特性及其底层
驱动构件的使用方法 56
2.4.2　利用SysTick定时中断实现频闪
灯的应用层程序设计 58
拓展学习 60
*任务2.5　熟悉MCU的定时器底层
驱动构件源文件 60
2.5.1　MCU的Timer基本定时底层驱动
构件源文件 60
2.5.2　MCU的SysTick定时器底层驱动构件源文件 63
评价反馈 64
项目3　GPIO和定时器的综合应用—
实现数码管显示、键盘检测与
控制、测温功能 65
项目目标 65
知识准备 65
任务3.1　掌握数码管的通用知识 65
3.1.1　数码管的结构 65
3.1.2　基于MCU直接控制的数码管
硬件构件设计 66
3.1.3　数码管的笔形码 67
3.1.4　基于MCU直接控制的数码管
显示原理 69
任务3.2　掌握键盘的通用知识 71
3.2.1　键盘的基本问题 71
3.2.2　键盘的两种接口方式 72
任务3.3　基于TM1637的数码管和键盘
构件设计 74
3.3.1　基于TM1637的数码管和键盘
硬件构件设计 74
3.3.2　基于TM1637的数码管和键盘
软件构件的组成及使用方法 76
项目实施 79
任务3.4　基于TM1637的数码管显示的
应用层程序设计 79
3.4.1　使用软件延时实现数码管先后
显示不同的数据 79
3.4.2　使用定时中断实现数码管先后
显示不同的数据 81
任务3.5　基于TM1637的键盘检测与控制的应用层程序设计 85
3.5.1　键盘检测与控制的查询程序
流程 85
3.5.2　应用实例参考程序 85
任务3.6　基于DS18B20的测温功能
设计与实现 88
3.6.1　DS18B20的主要特点和基于DS18B20的测温硬件构件
设计 88
3.6.2　基于DS18B20的测温软件构件的组成及使用方法 89
3.6.3　基于DS18B20的测温功能应用
层程序设计 90
拓展学习 92
*任务3.7　基于TM1637的数码管和
键盘软件构件源文件的设计 92
*任务3.8　基于DS18B20的测温软件构件源文件的设计 98
评价反馈 103
项目4　利用UART实现上位机和下位
机的通信 105
项目目标 105
知识准备 105
任务4.1　理解UART的通用知识 105
任务4.2　掌握MCU的UART底层驱动
构件使用方法 108
4.2.1　MCU的UART主要特性和
引脚 108
4.2.2　MCU的UART底层驱动构件
的组成及使用方法 109
项目实施 112
任务4.3　UART通信应用层程序设计
与功能测试 112
4.3.1　UART通信的应用层程序
设计 112
4.3.2?UART通信的测试方法 115
4.3.3?使用printf函数输出数据 116
拓展学习 118
*任务4.4　熟悉MCU的UART底层
驱动构件源文件 118
评价反馈 126
项目5　利用Timer实现PWM和输入
捕获功能 127
项目目标 127
知识准备 127
任务5.1　理解PWM和输入捕获的通用
知识 127
5.1.1　PWM的通用知识 127
5.1.2　输入捕获的通用知识 130
任务5.2　掌握Timer_PWM_INCAP
底层驱动构件使用方法 131
5.2.1　MCU的Timer通道引脚 131
5.2.2　Timer_PWM_INCAP底层驱动
构件的组成及使用方法 132
项目实施 138
任务5.3　利用PWM控制小灯的
亮度 138
任务5.4　利用输入捕获测量脉冲信号
的周期和脉宽 140
拓展学习 144
*任务5.5　熟悉Timer_PWM_INCAP
底层驱动构件源文件 144
评价反馈 159
项目6　利用ADC设计简易数字
电压表 161
项目目标 161
知识准备 161
任务6.1　理解ADC的通用知识 161
任务6.2　掌握MCU的ADC底层驱
动构件使用方法 164
6.2.1　MCU的ADC主要特性
和引脚 164
6.2.2　MCU的ADC底层驱动构件的
组成及使用方法 165