內容簡介
《從0開始教你學STM32》以引導讀者快速全麵掌握STM32係列嵌入式微控製器為目的,由淺入深地帶領大傢進入STM32的世界。本書詳細介紹瞭STM32F103最小係統、寄存器及存儲器、最小係統管理、中斷和事件、匯編語言編程方法、匯編語言工程項目、Thumb��2指令集、僞指令、C語言編程方法、混閤編程方法、通用外部端口GPIO和復用外部端口AFIO、模擬/數字轉換器ADC、通用異步同步收發器USART等。
《從0開始教你學STM32》非常適閤STM32F10x嵌入式微控製器的初學者,以及有一定嵌入式應用基礎的電子工程技術人員參考,也可作為高等院校電子信息、自動控製等專業的教學和科研開發參考書。
內頁插圖
目錄
第1章 概述1.1STM32F1xx係列概述1.1.1STM32F1xx的多個子係列1.1.2STM32F1xx係列特點1.1.3內核簡介1.2封裝1.3接口1.4選型指南1.5開發環境第2章 STM32F103最小係統2.1最小係統設計2.1.1最小係統2.1.2電源2.1.3復位控製2.1.4係統啓動模式2.1.5振蕩器2.2JTAG接口第3章寄存器及存儲器3.1內部通用工作寄存器3.2ST.M32F1xx存儲器空間3.2.1存儲器映像3.2.2外設管理寄存器3.2.3內嵌Flash存儲器3.2.4內嵌SRAM存儲器3.2.5係統存儲器3.3堆棧及棧區3.4數據格式3.4.1數據的大端和小端3.4.2地址對準3.5位段(bit-banding)操作3.5.1位操作概念和位操作分區3.5.2位段操作3.5.3位段操作應用舉例第4章 最小係統管理4.1電源係統管理4.1.1電壓監測器PVD4.1.2低功耗模式4.1.3實時時鍾的自動喚醒AWU方式4.1.4電源控製寄存器組介紹4.2 復位係統4.2.1係統復位4.2.2係統復位源的識彆和應用4.2.3外部設備復位4.3時鍾係統管理4.3.1獨立看門狗(IWDG)時鍾4.3.2實時時鍾RTC4.3.3係統主時鍾4.3.4外部設備時鍾4.3.5輸齣時鍾源4.3.6時鍾管理寄存器組……第5章 中斷和事件第6章 匯編語言編程方法第7章 匯編語言工程項目第8章 Thumb-2指令集第9章 僞指令第10章 C語言編程方法第11章 混閤編程方法第12章 通用外部端口GPl0和復用外部端口AFIo第13章 模擬/數字轉換器ADC
前言/序言
我學過和使用過很多種微處理器,但還是對STM32係列情有獨鍾,在應用瞭幾次這種芯片之後,很想嚮廣大初學者推薦這個係列産品。
STM32係列是一款以ARM為核的微處理器係列,其內核是高檔的ARM Cortex�睲3體係結構。STM32係列微處理器成員比較多,既包含高性能外圍復雜的芯片,也包含高性能小封裝的芯片,其中小封裝的芯片以價格低廉、性能優良而著稱,在很多場閤可以替代高端的單片機。
學習這個係列的微處理器,對於初學者建議如下。
1.使用寄存器編程方法,而不是函數庫編程方法
STM32係列軟件編程有兩種方法:一種是傳統的編程方法,稱為寄存器方法,就是學習使用微處理器的寄存器,並通過對寄存器的操作實現編程;另一種稱為函數庫方法,就是使用廠傢提供的函數庫編程,這種方法不需要學習微處理器的寄存器。
之所以推薦使用寄存器方法,主要原因如下:
① 寄存器編程方法是普遍應用的方法。這種編程方法,對所有微處理器都適用,因此學會這種方法對學習其他微處理器會有所幫助;而函數庫編程方法隻是針對這一係列微處理器適用,對學習其他微處理器則沒有幫助。
② 寄存器編程方法是一種底層的、與硬件相關的方法。在使用中需要對微處理器的硬件和寄存器進行認真的學習,有助於瞭解各種微處理器及其應用;而即使能夠很熟練地應用函數庫方法,也無法瞭解微處理器的細節,對深入學習沒有多大幫助。
③ 如果對微處理器的寄存器瞭解不夠,那麼在使用函數庫方法時遇到睏難就無法解決。
總之,寄存器編程方法是最基本的方法,具有普遍性,因此本書建議初學者從學習這一方法齣發,以STM32微處理器為入門芯片,開始學習微處理器的應用,特彆是ARM係列微處理器的應用。
2. 學習微處理器,重要的是實踐,因此需要找一套仿真環境軟件
仿真環境建議使用Keil公司的μVision,或者稱為RealView,這套軟件易於學習,一般試用版也較易獲得。在這個環境中,可以編輯、編譯C語言和匯編語言源程序,也可以仿真調試程序,提高自己的實戰水平。
在使用時,注意需要正確設置環境。
3. 如果熟悉瞭上述仿真軟件,還需要找一套仿真器
現在,一套STM32的仿真器價格很低,這是學習的基礎。一般情況下,STM32芯片的仿真器可以仿真很多芯片,因此還會有很多其他用途。仿真器都是JTAG接口的,結構簡單。
4. 實驗産品或實驗闆
自己可以提齣一個目標産品作為學習實驗使用,目標産品不要太復雜,從原理設計到PCB闆製作,從焊接到調試,完成一個完整的研發過程,對學習是十分有幫助的;也可以自己購買一塊實驗闆,這樣成本會低一些,購買實驗闆時,建議隻購買最簡單的實驗闆,這樣的實驗闆上隻有一片STM32芯片,不需要其他外部附件。
在這個實驗闆的基礎上,飛綫連接一些基本部件,比如鍵盤、LED管,使用電位器為A/D實驗提供信號源、外部開關等,非常簡單而實用。
感謝我的同事鄭玉峰、周春來、劉曉波、趙麗、孫蓬蛟、王庚蘭、趙澤以及我的朋友吳烏恩、程寜等的支持。
趙星寒
2014年7月於北京前言
《嵌入式開發從入門到精通:STM32微控製器實戰指南》 內容簡介 您是否曾對那些小巧而功能強大的電子設備著迷?它們是如何感知世界、做齣決策並與我們互動的?這一切的背後,往往隱藏著一顆顆強大的“大腦”——微控製器。而在眾多微控製器傢族中,STM32以其卓越的性能、豐富的資源和廣泛的應用領域,成為瞭嵌入式開發領域炙手可熱的選擇。 本書旨在為您打開STM32嵌入式開發的大門,帶您從零開始,一步步掌握STM32微控製器的核心技術,並最終能夠獨立完成復雜的嵌入式項目。我們不會簡單地羅列枯燥的理論知識,而是將理論與實踐緊密結閤,通過大量的實例,讓您在“玩”中學習,在“做”中領悟。 本書亮點 係統性學習路徑: 本書遵循循序漸進的學習原則,從最基礎的嵌入式係統概念、STM32微控製器架構齣發,逐步深入到外設配置、中斷處理、實時操作係統(RTOS)應用,直至高級主題如通信協議和項目開發流程。無論您是初學者還是有一定基礎的開發者,都能找到適閤自己的學習節奏。 實戰驅動,拒絕紙上談兵: 我們深知實踐是檢驗真理的唯一標準。因此,本書精心設計瞭貫穿全書的實戰案例,涵蓋瞭從簡單的LED閃爍到復雜的傳感器數據采集、電機控製、網絡通信等典型應用。每個案例都力求貼近實際開發需求,讓您學到的知識能夠直接轉化為解決問題的能力。 深入淺齣,通俗易懂的講解: 復雜的概念我們力求用最直觀、最易懂的方式呈現。通過大量的圖解、流程圖和代碼注釋,幫助您快速理解STM32的工作原理和開發流程。即使您對硬件和編程接觸不多,也能輕鬆上手。 精選核心外設,覆蓋主流應用: 本書重點講解STM32係列中最常用、最核心的硬件外設,如GPIO、USART、SPI、I2C、ADC、DAC、定時器、PWM等。這些外設是絕大多數嵌入式應用的基礎,掌握它們,就意味著您能夠應對絕大多數的開發挑戰。 RTOS應用,邁嚮復雜係統開發: 隨著嵌入式係統復雜度的不斷提升,實時操作係統(RTOS)的應用變得越來越普遍。本書將引導您學習FreeRTOS等主流RTOS,理解任務調度、消息隊列、信號量等核心概念,讓您能夠構建更加健壯、高效的嵌入式係統。 項目開發流程指導: 除瞭技術細節,本書還將為您提供完整的項目開發流程指導,包括需求分析、方案設計、硬件選型、軟件架構、代碼實現、調試測試等環節。讓您在掌握技術的同時,也能夠規範自己的開發行為,提升項目管理能力。 必備開發工具詳解: 本書將詳細介紹STM32開發過程中必備的工具,如Keil MDK、STM32CubeMX、J-Link/ST-Link等,並演示如何正確配置和使用它們,幫助您高效地搭建開發環境。 本書內容概覽 第一部分:STM32基礎入門 第一章:嵌入式係統與微控製器概述 什麼是嵌入式係統? 嵌入式係統的組成部分。 微控製器的概念與分類。 ARM Cortex-M內核架構簡介。 STM32傢族産品綫概覽。 第二章:STM32開發環境搭建 硬件選型:STM32開發闆介紹。 軟件安裝:Keil MDK/STM32CubeIDE安裝與配置。 STM32CubeMX工具使用入門:配置工程、生成代碼。 燒錄與調試工具:J-Link/ST-Link使用。 第三章:STM32核心架構與寄存器 STM32存儲器映射。 CPU內核、時鍾係統、復位與電源管理。 GPIO(通用輸入輸齣)端口詳解:配置、讀寫。 寄存器操作基礎:直接操作寄存器與HAL庫。 第一個STM32程序:點亮LED。 第二部分:STM32核心外設應用 第四章:中斷係統深度解析 中斷的概念與原理。 NVIC(嵌套嚮量中斷控製器)詳解。 外部中斷配置與應用。 中斷優先級與中斷嵌套。 利用中斷實現按鍵檢測。 第五章:定時器與PWM控製 STM32定時器架構。 通用定時器:定時、計數、溢齣中斷。 PWM(脈衝寬度調製)輸齣:控製LED亮度、舵機角度。 高級定時器:死區生成、互補輸齣。 定時器應用實例:秒錶、呼吸燈。 第六章:串行通信接口(UART/USART) UART/USART工作原理。 STM32 USART配置與串口通信。 波特率、數據位、停止位、校驗位。 中斷式串口接收與發送。 與PC通過串口助手通信。 UART擴展應用:多機通信。 第七章:同步串行通信(SPI) SPI協議詳解:主從模式、時鍾極性與相位。 STM32 SPI接口配置。 SPI通信實例:連接SPI接口的傳感器(如LCD屏幕、SD卡)。 第八章:I2C串行通信 I2C協議詳解:主從模式、地址機製。 STM32 I2C接口配置。 I2C通信實例:連接I2C接口的傳感器(如溫濕度傳感器、EEPROM)。 第九章:模數轉換(ADC)與數模轉換(DAC) ADC工作原理:采樣、量化、編碼。 STM32 ADC配置:單次轉換、連續轉換、DMA傳輸。 ADC應用:讀取電位器、傳感器模擬信號。 DAC工作原理。 STM32 DAC配置與應用:生成音頻信號。 第三部分:高級應用與係統開發 第十章:DMA(直接內存訪問) DMA工作原理與優勢。 STM32 DMA控製器配置。 DMA在ADC、UART、SPI中的應用:提升數據傳輸效率。 第十一章:實時操作係統(RTOS)入門 RTOS的概念與必要性。 FreeRTOS簡介:任務、調度器、隊列、信號量。 在STM32上移植與配置FreeRTOS。 RTOS多任務編程實踐。 第十二章:網絡通信基礎(Ethernet/Wi-Fi) 嵌入式網絡通信概述。 STM32 Ethernet接口硬件接口與驅動。 TCP/IP協議棧概念。 (可選)Wi-Fi模塊與STM32的通信方式(如AT指令)。 簡單網絡應用示例。 第十三章:STM32項目開發流程與技巧 嵌入式項目開發生命周期。 需求分析與方案設計。 硬件選型與原理圖設計基礎。 軟件架構設計與模塊化開發。 代碼調試與問題排查技巧。 版本控製工具(如Git)的應用。 第四部分:典型項目實戰 第十四章:智能傢居溫濕度監測與顯示係統 結閤DHT11/DHT22傳感器、OLED/LCD顯示屏、STM32實現。 第十五章:基於STM32的電機驅動與控製 使用PWM控製直流電機轉速、方嚮。 (可選)編碼器反饋測速。 第十六章:簡單的網絡數據采集終端 利用Ethernet或Wi-Fi模塊將傳感器數據上傳至服務器。 本書特色 大量的代碼示例: 每個章節都配有可直接運行的代碼,並附帶詳細注釋,幫助您理解每一行代碼的含義。 豐富的圖示與錶格: 復雜的技術概念通過圖示和錶格清晰地呈現,降低學習難度。 實用的調試技巧: 引導讀者掌握常見的調試方法,快速定位和解決問題。 擴展閱讀與資源推薦: 在每個章節的末尾,提供相關的擴展閱讀材料和有用的在綫資源鏈接。 適用人群 對嵌入式開發感興趣的初學者。 希望係統學習STM32微控製器的在校學生。 需要將STM32應用於實際項目的工程師。 希望提升嵌入式開發技能的開發者。 無論您是懷揣著對電子世界的無限好奇,還是立誌於成為一名優秀的嵌入式工程師,本書都將是您寶貴的夥伴。讓我們一同踏上STM32的探索之旅,用代碼點亮創新的火花!