基于STM32的嵌入式系统应用/孙光

基础篇



第　1章 专题1——嵌入式系统概述　2

1.1　从单片机到嵌入式系统　2

1.2　精简指令集计算机与复杂指令集计算机　3

1.3　普林斯顿结构和哈佛结构　3

1.4　Arm公司及其微处理器　4

1.5　Arm Cortex系列处理器　5

1.6　STM32F103系列微控制器　8

第　2章 专题2——实训项目使用的软硬件平台　11

2.1　实训项目使用的软件集成开发环境　11

2.2　实训项目使用的仿真器　13

2.2.1　仿真器分类　13

2.2.2　JTAG和SWD接口　13

2.3　实训项目使用的目标板　15

2.4　实训项目使用的帆板角度测量与控制装置　15

第3章　专题3——CMSIS与STM32标准外设库　17

3.1　Arm Cortex微控制器软件接口标准CMSIS　17

3.2　关于STM32的标准外设库　18

3.3　STM32标准外设库的命名规则　23

第4章　专题4——STM32嵌入式C语言编程的特点　26

4.1　宏指令的使用及其意义　26

4.2　STM32嵌入式C语言编程中几个重要关键字　28

4.3　STM32嵌入式C语言编程的基本数据类型　30

4.4　结构体与指针　32

4.5　枚举　33

4.6　C语言编程的代码格式　34

第5章　专题5——STM32F10x微控制器的系统时钟　36

5.1　STM32F10x微控制器系统时钟的基本结构　36

5.2　STM32F10x微控制器的时钟源与配置路径　37

5.3　STM32F10x微控制器的总线时钟　40

5.4　STM32F10x微控制器系统时钟与外设时钟的配置方法　40

5.4.1　STM32F10x微控制器系统时钟的配置函数　40

5.4.2　STM32F10x微控制器外设时钟的控制　41

第6章　专题6——彩色LCD显示　42

6.1　彩色LCD显示与控制的基本原理　42

6.2　彩色LCD显示器的图形显示方法　43

6.3　彩色图片转换成C语言数组文件的方法　44

第7章　专题7——字符编码与显示字库　46

7.1　ASCII编码　46

7.2　汉字字符编码　51

7.3　字符在彩色LCD屏幕上的显示　52

7.4　显示字库与字符编码的关系　54



应用篇



第8章　实训项目1——LED闪烁　58

8.1　相关知识　58

8.2　项目实施　59

8.2.1　在MDK开发环境中新建项目　59

8.2.2　MDK工程项目配置　62

8.2.3　编译并下载运行　66

第9章　实训项目2——按键控制LED亮灭　67

9.1　相关知识　67

9.1.1　STM32F103微控制器通用输入/输出端口GPIO的基本结构　67

9.1.2　GPIO的工作模式　68

9.1.3　GPIO端口编程涉及的标准外设库函数　69

9.2　项目实施　70

9.2.1　硬件电路实现　70

9.2.2　程序设计思路　70

9.2.3　程序代码分析　71

9.3　拓展项目——按键控制LED闪烁频率　75

9.3.1　项目内容　75

9.3.2　项目提示　75

第　10章 实训项目3——按键控制LED闪烁频率（外部中断）　76

10.1　相关知识　76

10.1.1　STM32F103微控制器的中断系统　76

10.1.2　STM32F103微控制器的外部中断　80

10.1.3　外部中断编程涉及的标准外设库函数　81

10.2　项目实施　81

10.2.1　硬件电路设计　81

10.2.2　程序设计思路　82

10.2.3　程序代码分析　82

10.3　拓展项目——LED显示与按键动作的同步　88

10.3.1　项目内容　88

10.3.2　项目提示　88

第　11章 实训项目4——彩色LCD显示图片与文字　89

11.1　相关知识　89

11.1.1　STM32F103微控制器的FSMC　89

11.1.2　FSMC编程涉及的标准外设库函数　92

11.1.3　彩色LCD的驱动　92

11.2　项目实施　93

11.2.1　硬件电路设计　93

11.2.2　程序代码分析　93

11.3　拓展项目——按键控制字符串移动　98

11.3.1　项目内容　98

11.3.2　项目提示　98

第　12章 实训项目5——按键控制LED闪烁频率（定时器中断）　99

12.1　相关知识　99

12.1.1　STM32F103微控制器的定时器资源　99

12.1.2　STM32F103微控制器的通用定时器　100

12.1.3　通用定时器编程涉及的STM32标准外设库函数　101

12.2　项目实施　101

12.2.1　硬件电路实现　101

12.2.2　程序设计思路　101

12.2.3　程序代码分析　102

12.3　拓展项目——LED1呼吸灯（定时器中断）　107

12.3.1　项目内容　107

12.3.2　项目提示　107

第　13章 实训项目6——风扇转速的PWM控制　108

13.1　相关知识　108

13.1.1　脉冲宽度调制的基本原理　108

13.1.2　四线制直流风扇的控制方法　108

13.1.3　STM32通用定时器的PWM　109

13.1.4　STM32引脚的重映射　110

13.1.5　通用定时器PWM输出编程涉及的标准外设库函数　110

13.2　项目实施　110

13.2.1　硬件电路设计　110

13.2.2　程序设计思路　111

13.2.3　程序代码分析　111

第　14章 实训项目7——帆板角度与芯片温度检测　116

14.1　相关知识　116

14.1.1　电阻式角度传感器的原理　116

14.1.2　模拟/数字转换的过程　116

14.1.3　模拟数字转换的技术指标　118

14.1.4　逐次逼近型A/D转换器　118

14.1.5　STM32微控制器的模拟数字转换器ADC　120

14.1.6　ADC编程涉及的标准外设库函数　121

14.2　项目实施　122

14.2.1　硬件电路设计　122

14.2.2　程序设计思路　122

14.2.3　程序代码分析　123

14.3　拓展项目——利用规则通道检测芯片温度与内部参考电压　129

14.3.1　项目要求　129

14.3.2　项目提示　129

第　15章 实训项目8——帆板角度与芯片温度检测（DMA方式）　130

15.1　相关知识　130

15.1.1　DMA的基本概念　130

15.1.2　STM32F103ZE微控制器的DMA　131

15.1.3　DMA编程涉及的标准外设库函数　134

15.2　项目实施　135

15.2.1　硬件电路设计　135

15.2.2　程序设计思路　135

15.2.3　程序代码分析　135

15.3　拓展项目——存储器到存储器（M2M）数据传输　140

15.3.1　项目内容　140

15.3.2　项目提示　140

第　16章 实训项目9——串行通信控制风扇转速并获取帆板角度　142

16.1　相关知识　142

16.1.1　异步串行通信　142

16.1.2　STM32的通用同步/异步收发器（USART）　143

16.1.3　STM32的USART编程涉及的标准

　外设库函数　144

16.2　项目实施　144

16.2.1　硬件电路设计　144

16.2.2　程序设计思路　145

16.2.3　串行通信协议　145

16.2.4　程序代码分析　146

16.2.5　使用串口调试助手进行操作　151

16.3　拓展项目——串口采用DMA方式发送字符　152

16.3.1　项目要求　152

16.3.2　项目提示　152

第　17章 实训项目10——Wi-Fi控制风扇转速并获取帆板角度　154

17.1　相关知识　154

17.1.1　ISO/OSI参考模型与TCP/IP协议　154

17.1.2　TCP/IP相关知识点　155

17.1.3　Wi-Fi及其三种工作模式　156

17.1.4　Wi-Fi模块ESP8266　156

17.1.5　ESP8266模块的控制指令　157

17.2　项目实施　158

17.2.1　硬件电路设计　158

17.2.2　程序设计思路　159

17.2.3　程序代码分析　159

17.2.4　使用手机端“网络调试助手”App进行遥控操作　167

第　18章 实训项目11——基于STM32的物联网云平台温度检测　169

18.1　相关知识　169

18.1.1　云服务及其分类　169

18.1.2　物联网云平台　171

18.1.3　中国移动物联网云平台OneNET　171

18.1.4　数据传输过程　172

18.1.5　本项目使用的ESP8266模块控制指令　174

18.2　项目实施　175

18.2.1　在OneNET云平台上搭建设备和应用　175

18.2.2　程序设计思路　184

18.2.3　程序代码分析　184

18.2.4　在桌面端或手机端观察云平台的温度数据　189