基於 ARM Cortex-M3 的 STM32 嵌入式系統原理及應用

本書系統地闡述了嵌入式系統的原理、架構、設計方法以及工程實際的應用，並以STM32F103微處理器編寫了應用實例。本書共分9章，分別介紹了嵌入式系統的基本概念、STM32微控制器及開發環境。在此基礎上，闡述STM32F103微處理器的GPIO、中斷、串口、定時器、DMA、ADC和RTOS等內容。本書基於STM32CubeMX快速構建STM32工程，運用KEIL軟件進行編譯和模擬，同時可以使用Proteus進行模擬實驗。本書註重理論與應用、每章實例與虛擬模擬環境的有機結合，重視解決工程實際問題。本書所有習題都可以在清覽題庫中找到，提供書中的所提及的全部工程源代碼。 本書可以作為高等院校物聯網、電子工程、自動化及其相關專業的本科生和研究生的教材，也可作為嵌入式科研和工程技術人員的參考用書。

 

 

 

 

 

目錄

 

 

 

 

第1章緒論

 

1.1嵌入式系統的定義

 

1.1.1嵌入式微處理器的定義

 

1.1.2外圍I/O接口電路

 

1.2嵌入式系統的組成

 

1.2.1硬件層

 

1.2.2中間層

 

1.2.3系統層

 

1.2.4應用層

 

1.3嵌入式系統的特點

 

1.4嵌入式系統的分類

 

1.4.1按嵌入式處理器劃分

 

1.4.2按外觀差異劃分

 

1.4.3按操作系統劃分

 

1.5單片機、嵌入式系統和物聯網三者之間的關系

 

1.6嵌入式開源硬件系統

 

1.6.1RISCⅤ

 

1.6.2Raspberry Pi

 

1.6.3Arduino

 

1.6.4MicroPython

 

1.7嵌入式系統的發展概況與趨勢

 

1.7.1嵌入式系統的發展概況

 

1.7.2嵌入式系統的發展趨勢

 

1.8嵌入式系統應用

 

本章小結

 

習題1

 

第2章STM32微控制器及開發環境

 

2.1ARM

 

2.1.1ARM概述

 

2.1.2ARM系列內核產品

 

2.1.3ARM寄存器組

 

2.1.4ARM微處理器的應用領域

 

2.1.5CISC和RISC指令集

 

2.2STM32 Cortex微控制器

 

2.2.1STM32概述

 

2.2.2STM32最小系統

 

2.2.3時鐘系統

 

2.3開發環境

 

2.3.1STM32CubeMX

 

2.3.2Keil μVision

 

2.3.3Proteus

 

本章小結

 

習題2

 

第3章通用輸入/輸出模塊

 

3.1輸入/輸出

 

3.2STM32的GPIO

 

3.3STM32的GPIO庫函數

 

3.3.1GPIO模塊的標準庫函數

 

3.3.2GPIO配置步驟

 

3.4STM32 GPIO應用實例

 

3.4.1實例標準庫函數開發

 

3.4.2基於STM32CubeMX的實例開發

 

本章小結

 

習題3

 

第4章中斷機制

 

4.1中斷概述

 

4.2STM32的中斷

 

4.2.1嵌套向量中斷控制器

 

4.2.2中斷向量表

 

4.2.3中斷優先級

 

4.2.4外部中斷

 

4.3STM32中斷庫函數

 

4.3.1標準庫函數

 

4.3.2中斷配置步驟

 

4.4STM32中斷應用實例

 

4.4.1應用實例的標準庫函數開發

 

4.4.2基於STM32CubeMX開發

 

本章小結

 

習題4

 

第5章串口通信

 

5.1串口通信基礎

 

5.1.1並行通信和串行通信

 

5.1.2單工、半雙工和全雙工

 

5.1.3波特率

 

5.1.4同步通信和異步通信

 

5.1.5串口引腳連接

 

5.2STM32串口通信基礎

 

5.2.1STM32F103芯片的USART引腳

 

5.2.2USART功能框圖

 

5.2.3STM32的UART特點

 

5.2.4STM32中的UART參數

 

5.3STM32串口的庫函數

 

5.3.1串口的標準庫函數

 

5.3.2STM32串口通信配置步驟

 

5.4STM32串口通信實例

 

5.4.1STM32串口通信實例的標準庫函數開發

 

5.4.2STM32CubeMX基礎配置

 

本章小結

 

習題5

 

第6章定時器

 

6.1定時器的定義

 

6.2STM32定時器

 

6.2.1基本定時器

 

6.2.2通用定時器

 

6.2.3高級定時器

 

6.2.4實時時鐘

 

6.2.5看門狗

 

6.2.6系統滴答定時器

 

6.3PWM

 

6.3.1概述

 

6.3.2PWM工作過程

 

6.3.3PWM配置的具體操作步驟

 

6.4實例

 

6.4.1SysTick延時程序

 

6.4.2基於STM32CubeMX的定時器3延時程序

 

6.4.3基於STM32CubeMX的定時器1的PWM輸出程序

 

本章小結

 

習題6

 

第7章DMA

 

7.1DMA概念

 

7.1.1定義

 

7.1.2DMA的工作原理

 

7.2STM32的DMA

 

7.2.1STM32的DMA的主要特性

 

7.2.2STM32的DMA框圖

 

7.2.3STM32的DMA控制器

 

7.2.4STM32的DMA工作特點

 

7.2.5STM32的DMA數據配置

 

7.3STM32的DMA庫函數

 

7.3.1標準庫函數解析

 

7.3.2DMA庫函數配置過程

 

7.4DMA存儲器到存儲器模式實例

 

本章小結

 

習題7

 

第8章ADC

 

8.1ADC簡介

 

8.1.1採樣

 

8.1.2保持

 

8.1.3量化

 

8.1.4編碼

 

8.2STM32的ADC

 

8.2.1ADC功能介紹

 

8.2.2ADC功能框圖

 

8.3STM32的ADC標準庫函數

 

8.3.1ADC標準庫函數的介紹

 

8.3.2ADC庫函數配置過程

 

8.4STM32 ADC實例

 

8.4.1ADC實例的標準庫函數開發

 

8.4.2基於STM32CubeMX的ADC項目開發

 

本章小結

 

習題8

 

第9章嵌入式操作系統

 

9.1概述

 

9.2典型嵌入式操作系統介紹

 

9.2.1RTThread

 

9.2.2LiteOSA

 

9.2.3TencentOS Tiny

 

9.2.4μC/OSⅢ

 

9.2.5eCos

 

9.2.6FreeRTOS

 

9.3模擬實驗

 

本章小結

 

習題9

 

參考文獻