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本書以 STM32CubeIDE、STM32CubeMX+MDK Keil 兩種開發平臺為例，介紹 STM32F407 芯片的系統功能和常用外設的編程開發方法，內容包括 STM32 軟硬件開發基礎、GPIO、外部中斷、串行通信、定時器、LCD、PWM 輸出、ADC 等。本書編寫力求通俗易懂，針對職業教育特點，采用“項目導向、任務驅動”教學模式構建內容體系， 全書由 4 個項目共 13 個任務構成，主要包括開發平臺的搭建、軟件的使用、基於 HAL 庫的 STM32 工程創建和 STM32F4 系統時鐘、GPIO 的配置，並基於 STM32F407 開發板實施 LED 控制設計、三人搶答器設計和智能調光燈設計等。書中融入了大量互動式學習內容，讀者可以掃描書中的二維碼獲得開發代碼及解決問題的思路等。本書附有完整的開發代碼、PPT 課件及思考練習答案，讀者可登錄華信教育資源網註冊後免費下載。
目錄大綱
項目 1 搭建 STM32 開發環境 1
任務 1.1 認識 STM32F4 開發板 2
任務描述 2
任務學習 2
1.1.1 初識 STM32 2
1.1.2 認識 STM32F407 芯片 3
1.1.3 認識 STM32F4 開發板 8
任務實施 9
步驟 1：搜集芯片數據手冊及開發板的相關資料 9
步驟 2：查找 STM32F4 開發板的連接外設的引腳 9
任務 1.2 安裝 STM32 開發軟件 10
任務描述 10
任務學習 11
1.2.1 STM32 的開發方式 11
1.2.2 STM32 的開發軟件 11
任務實施 12
步驟 1：檢查 Java 運行環境 12
步驟 2：安裝 CubeIDE 軟件 13
步驟 3：安裝 CubeMX 軟件及固件包 14
步驟 4：安裝 Keil MDK 軟件及固件包 16
任務 1.3 創建 STM32 工程 19
任務描述 19
任務學習 19
1.3.1 認識主要項目文件及 CMSIS 標準 19
1.3.2 LED 的硬件電路及其 GPIO 配置 21
任務實施 1：CubeMX 軟件工程配置 22
步驟 1：選芯片新建工程，認識軟件界面 22
步驟 2：配置系統時鐘 24
步驟 3：配置 GPIO 27
步驟 4：生成初始化代碼 28
任務實施 2：在 Keil MDK 軟件中編寫控制 LED 的代碼 30
步驟 1：認識 Keil MDK 軟件界面，設置輸出 hex 文件 30
步驟 2：Keil MDK 軟件的幾個設置技巧 32
步驟 3：編寫控制 LED 閃爍的代碼 34
任務實施 3：使用 CubeIDE 配置工程，編寫代碼 35
步驟 1：創建 STM32 工程 35
步驟 2：配置系統時鐘和 GPIO 38
步驟 3：生成初始化代碼，認識編輯界面 38
步驟 4：編寫控制 LED 亮滅的代碼 43
步驟 5：設置輸出 hex 文件 43
任務 1.4 程序下載與調試 44
任務描述 44
任務學習 44
1.4.1 STM32F4 的程序下載方式 44
1.4.2 開發板的串口一鍵下載電路 45
任務實施 46
步驟 1：安裝 CH340 串口驅動程序 46
步驟 2：使用 FlyMcu 軟件實現串口下載 47
步驟 3：安裝 ST-LINK 驅動程序 48
步驟 4：在 Keil MDK 軟件中使用 ST-LINK 下載程序 50
步驟 5：在 CubeIDE 軟件中使用 ST-LINK 下載程序 52
拓展訓練：聲光報警器設計 53
項目評價 55
思考練習 55
項目 2 LED 控制設計 57
任務 2.1 8 位跑馬燈設計 58
任務描述 58
任務學習 58
2.1.1 STM32F4 的時鐘系統及其初始化函數 58
2.1.2 STM32F4 的 GPIO 及其配置 61
2.1.3 GPIO 相關的 API 函數 64
任務實施 66
步驟 1：8 位跑馬燈硬件電路設計 66
步驟 2：CubeMX 工程配置 67
步驟 3：查看和分析項目初始化配置代碼 68
步驟 4：編寫 LED 控制函數 70
步驟 5：上板驗證跑馬燈功能 72
拓展訓練：循環點亮 RGB 燈 73
任務 2.2 按鍵控制 LED 設計 74
任務描述 74
任務學習 75
2.2.1 按鍵工作原理 75
2.2.2 獨立按鍵輸入檢測函數設計 76
任務實施 77
步驟 1：硬件電路設計 77
步驟 2：CubeMX 工程配置 78
步驟 3：創建外設驅動文件，添加文件路徑 79
步驟 4：編寫按鍵檢測函數及 LED 宏函數 85
步驟 5：實現按鍵控制 LED 設計 87
拓展訓練：按鍵控制 RGB 燈 88
任務 2.3 串口控制 LED 設計 88
任務描述 88
任務學習 89
2.3.1 串行通信概述 89
2.3.2 異步串行通信協議 90
2.3.3 串口操作的 HAL 庫相關函數 92
技能訓練 1：串口發送信息 92
步驟 1：硬件電路設計 92
步驟 2：串口 CubeMX 工程配置 93
步驟 3：復制外設驅動文件，添加文件路徑 96
步驟 4：分析串行通信配置代碼 97
步驟 5：添加串口重定向代碼 98
步驟 6：實現串口發送功能 99
技能訓練 2：串口發送及接收信息 100
步驟 1：復制串口通信工程 100
步驟 2：編寫串口接收信息功能代碼 101
步驟 3：下載調試串口發送及接收信息功能 103
任務實施 103
步驟 1：編寫串口控制 LED 代碼 103
步驟 2：下載程序並測試串口控制 LED 功能 104
拓展訓練：串口控制 RGB 燈 105
項目評價 106
思考練習 106
項目 3 三人搶答器設計 108
任務 3.1 三人搶答器按鍵模塊設計 109
任務描述 109
任務學習 109
3.1.1 中斷概述 109
3.1.2 NVIC 中斷優先級 111
3.1.3 EXTI 外部中斷 111
3.1.4 EXTI 相關 HAL 函數 113
任務實施 113
步驟 1：外部中斷按鍵引腳配置 113
步驟 2：CubeMX 工程配置 114
步驟 3：外部中斷按鍵代碼設計 115
拓展訓練 1：給三人搶答器添加三個選手指示燈 117
拓展訓練 2：通過外部中斷方式實現按鍵控制 RGB 燈 118
任務 3.2 三人搶答器限時搶答設計 118
任務描述 118
任務學習 119
3.2.1 STM32 定時器概述 119
3.2.2 通用定時器 121
3.2.3 基本定時器 123
3.2.4 定時器的 HAL 驅動函數 124
技能訓練：通用定時器設計 125
步驟 1：通用定時器參數計算 125
步驟 2：通用定時器 CubeMX 工程配置 125
步驟 3：實現通用定時器控制 LED 閃爍 128
任務實施 129
步驟 1：基本定時器參數計算 129
步驟 2：基本定時器 CubeMX 工程配置 129
步驟 3：限時搶答代碼設計及浮點數輸出 130
任務 3.3 三人搶答器顯示界面設計 134
任務描述 134
任務學習 134
3.3.1 TFTLCD 概述 134
3.3.2 FSMC 簡介 136
技能訓練：TFTLCD 顯示 139
步驟 1：連接 TFTLCD 硬件電路 140
步驟 2：TFTLCD 的 CubeMX 工程配置 141
步驟 3：分析代碼，移植 LCD 驅動文件 142
步驟 4：編寫 TFTLCD 顯示代碼 148
任務實施 149
步驟 1：復制工程 149
步驟 2：編寫代碼 149
拓展訓練 1：在 TFTLCD 上顯示自己設計的 LOGO 151
拓展訓練 2：添加 48 號字體在 LCD 顯示 152
項目整體實施 153
步驟 1：三人搶答器工程配置 153
步驟 2：移植三人搶答器顯示界面代碼 154
步驟 3：下載程序，檢測三人搶答器整體功能 155
項目評價 155
思考練習 156
項目 4 智能調光燈設計 157
任務 4.1 調光燈手動模式設計 158
任務描述 158
任務學習 158
4.1.1 PWM 工作原理 158
4.1.2 PWM 相關的 HAL 函數 160
任務實施 161
步驟 1：PWM 參數計算 161
步驟 2：PWM 的 CubeMX 工程配置 161
步驟 3：實現按鍵調光燈設計 163
拓展訓練：使用 USB_LED 設計按鍵調光燈 165
任務 4.2 調光燈自動模式設計 167
任務描述 167
任務學習 168
4.2.1 STM32F4 的 ADC 168
4.2.2 光敏傳感器 170
技能訓練：光敏傳感器及 ADC 檢測 171
步驟 1：硬件電路設計 171
步驟 2：ADC 的 CubeMX 工程配置 172
步驟 3：編寫光敏傳感器實現代碼 173
任務實施 176
步驟 1：配置工程，編寫 ADC 代碼 176
步驟 2：編寫主函數代碼 176
步驟 3：下載程序，測試功能 178
任務 4.3 漢字及圖片的 LCD 界面設計 178
任務描述 178
任務學習 179
4.3.1 漢字顯示原理 179
4.3.2 圖片顯示格式 180
技能訓練 1：漢字顯示設計 181
步驟 1：通過 PCtoLCD 2002 軟件進行漢字取模 181
步驟 2：編寫顯示漢字的應用函數 182
步驟 3：編寫漢字顯示代碼 183
技能訓練 2：圖片顯示設計 183
步驟 1：添加圖片顯示驅動文件 183
步驟 2：通過 Image2Lcd 軟件進行圖片取模 184
步驟 3：編寫代碼實現圖片顯示 185
任務實施 185
步驟 1：對 ASCII 碼取模 48 號字符集 185
步驟 2：在主函數中編寫智能調光燈 LCD 顯示的代碼 185
項目整體實施 187
步驟 1：復制工程，移植 LCD 文件 188
步驟 2：添加漢字及圖片的 LCD 界面設計相關代碼 188
步驟 3：上板測試 189
項目評價 189
思考練習 190
附錄 A 開發板部分電路原理圖 191
參考文獻 194
