基于STM32的嵌入式系统原理与应用
定价：￥58.00
作者： 张兰，李莉
出版时间：2025-10-27
出版社：机械工业出版社
- 机械工业出版社
- 9787111786429
- 1-1
- 562667
- 平装
- 2025-10-27
- 399
内容简介
书包含嵌入式系统概述、STM32的系统结构、MDK开发环境及新建工程、通用输入/输出、GPIO输入原理及应用、中断原理及应用、串口通信原理及应用、定时器原理及应用、模/数转换器、直接存储器访问、串行外设接口和集成电路总线、嵌入式系统项目开发综合案例，共12章内容。全书内容按照知识点由易到难的过程展开，每个知识点均有对应的应用案例支撑，每个案例均从硬件电路设计到软件代码实现进行了全面解析，使学生知其然且知其所以然，并注重培养学生的逻辑思维以及分析、解决问题的能力。在项目开发综合案例章节，不仅给出了标准库函数的实现方式，同时给出了易于开发者入门操作的HAL库方式，扩展了学习思路。此外，本书还配有电子课件、案例源代码、重难点内容的微课视频等，便于学生更好地学习和使用本书。
本书可作为普通高等院校电子信息类、计算机类、通信工程、自动化类以及物联网工程等工科专业的本科教材，还可供相关专业科研人员以及从事相关工作的技术人员参考。
本书配有电子课件、教学大纲、源代码和习题答案等教学资源，欢迎选用本书作教材的教师登录www.cmpedu.com注册后下载。
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目录
目录
前言
第1章 嵌入式系统概述 1
1.1 嵌入式系统的定义与特点 1
1.2 嵌入式系统的应用与发展趋势 3
1.3 嵌入式系统的软硬件架构介绍 4
习题 6
第2章 STM32的系统结构 7
2.1 STM发展历程 7
2.2 STM32命名规则及总体性能 8
2.2.1 STM32命名规则 8
2.2.2 STM32总体性能 9
2.3 Cortex内核介绍 10
2.3.1 Cortex-M4处理器结构 11
2.3.2 Cortex-M4寄存器 12
2.3.3 堆栈 15
2.4 STM32的存储器映射 16
2.5 嵌入式系统硬件外围电路设计 18
2.5.1 电源 19
2.5.2 复位 19
2.5.3 时钟 21
习题 22
第3章 MDK开发环境及新建工程 23
3.1 STM32软件开发环境 23
3.2 软件下载方式 24
3.2.1 串口下载 25
3.2.2 JLINK下载 26
3.3 新建工程-库函数方式 29
3.3.1 CMSIS标准与固件库关系 29
3.3.2 新建工程 30
习题 38
第4章 通用输入/输出 39
4.1 GPIO介绍 39
4.2 GPIO结构框图 41
4.2.1 GPIO常见模式 41
4.2.2 寄存器 46
4.3 点亮LED案例 52
4.3.1 硬件设计 52
4.3.2 软件设计 52
习题 57
第5章 GPIO输入原理及应用 58
5.1 按键扫描原理 58
5.2 按键输入案例 59
5.2.1 硬件设计 59
5.2.2 软件设计 59
习题 64
第6章 中断原理及应用 65
6.1 中断概述 65
6.2 嵌套向量中断控制器（NVIC） 68
6.2.1 NVIC简介 68
6.2.2 NVIC中断优先级管理 69
6.3 外部中断/事件控制器（EXTI） 73
6.3.1 EXTI简介 73
6.3.2 EXTI中断线/事件线 73
6.3.3 配置外部中断的步骤 74
6.4 外部中断案例 77
6.4.1 硬件设计 77
6.4.2 软件设计 77
习题 81
第7章 串口通信原理及应用 82
7.1 串口通信协议简介 82
7.2 STM32的USART功能框图 85
7.3 串口收发通信案例 90
7.3.1 硬件设计 90
7.3.2 软件设计 91
习题 96
第8章 定时器原理及应用 97
8.1 时钟树 97
8.2 定时器分类 99
8.3 基本定时器原理及应用 101
8.3.1 基本定时器功能框图 101
8.3.2 基本定时器常用寄存器和库函数 102
8.3.3 基本定时器定时案例 105
8.4 通用定时器原理及应用 107
8.4.1 通用定时器功能框图 108
8.4.2 通用定时器寄存器描述 109
8.4.3 通用定时器脉宽调制输出案例 111
8.4.4 通用定时器输入捕获案例 116
8.5 高级定时器原理及应用 121
8.5.1 高级定时器功能框图 122
8.5.2 断路和死区结构体 123
8.5.3 PWM互补输出案例 124
习题 129
第9章 模/数转换器 130
9.1 ADC的工作原理 130
9.2 ADC的功能框图 135
9.3 ADC单通道采集案例 144
9.3.1 硬件设计 145
9.3.2 软件设计 145
习题 150
第10章 直接存储器访问 151
10.1 STM32处理器DMA原理 151
10.2 DMA功能框图 152
10.3 DMA数据配置 155
10.4 DMA寄存器 158
10.5 DMA传输数据到串口案例 163
10.5.1 硬件设计 163
10.5.2 软件设计 164
习题 169
第11章 串行外设接口和集成电路总线 170
11.1 常用的存储器种类 170
11.1.1 随机存取存储器 171
11.1.2 非易失性存储器 172
11.2 SPI的原理 173
11.2.1 SPI物理层 173
11.2.2 SPI协议层 174
11.2.3 SPI特性及架构原理 175
11.2.4 SPI寄存器 177
11.3 SPI读写串行Flash案例 179
11.3.1 硬件设计 179
11.3.2 软件设计 180
11.4 I2C的原理 186
11.4.1 I2C物理层 186
11.4.2 I2C协议层 187
11.4.3 I2C架构原理 190
11.4.4 I2C寄存器 191
11.5 I2C读写EEPROM案例 193
11.5.1 硬件设计 194
11.5.2 软件设计 194
习题 201
第12章 嵌入式系统项目开发综合案例 202
12.1 项目背景和意义 202
12.1.1 项目背景 202
12.1.2 项目意义 203
12.2 项目可行性分析和需求分析 203
12.2.1 项目可行性分析 203
12.2.2 功能需求分析 204
12.2.3 非功能需求分析 204
12.3 系统架构设计 204
12.3.1 总体架构 204
12.3.2 模块划分 205
12.4 硬件设计 206
12.4.1 硬件选择 206
12.4.2 原理图设计 207
12.5 软件开发 209
12.5.1 软件架构 209
12.5.2 应用程序开发 210
12.6 系统集成与测试 228
12.6.1 硬件与软件集成 228
12.6.2 调试与测试 229
12.7 拓展内容—基于HAL库和STM32CubeMX 235
12.7.1 认识HAL库 235
12.7.2 STM32CubeMX简介 236
12.7.3 利用STM32CubeMX配置家用多功能环境检测控制器终端 236
12.8 总结与展望 255
参考文献 256
前言
第1章 嵌入式系统概述 1
1.1 嵌入式系统的定义与特点 1
1.2 嵌入式系统的应用与发展趋势 3
1.3 嵌入式系统的软硬件架构介绍 4
习题 6
第2章 STM32的系统结构 7
2.1 STM发展历程 7
2.2 STM32命名规则及总体性能 8
2.2.1 STM32命名规则 8
2.2.2 STM32总体性能 9
2.3 Cortex内核介绍 10
2.3.1 Cortex-M4处理器结构 11
2.3.2 Cortex-M4寄存器 12
2.3.3 堆栈 15
2.4 STM32的存储器映射 16
2.5 嵌入式系统硬件外围电路设计 18
2.5.1 电源 19
2.5.2 复位 19
2.5.3 时钟 21
习题 22
第3章 MDK开发环境及新建工程 23
3.1 STM32软件开发环境 23
3.2 软件下载方式 24
3.2.1 串口下载 25
3.2.2 JLINK下载 26
3.3 新建工程-库函数方式 29
3.3.1 CMSIS标准与固件库关系 29
3.3.2 新建工程 30
习题 38
第4章 通用输入/输出 39
4.1 GPIO介绍 39
4.2 GPIO结构框图 41
4.2.1 GPIO常见模式 41
4.2.2 寄存器 46
4.3 点亮LED案例 52
4.3.1 硬件设计 52
4.3.2 软件设计 52
习题 57
第5章 GPIO输入原理及应用 58
5.1 按键扫描原理 58
5.2 按键输入案例 59
5.2.1 硬件设计 59
5.2.2 软件设计 59
习题 64
第6章 中断原理及应用 65
6.1 中断概述 65
6.2 嵌套向量中断控制器（NVIC） 68
6.2.1 NVIC简介 68
6.2.2 NVIC中断优先级管理 69
6.3 外部中断/事件控制器（EXTI） 73
6.3.1 EXTI简介 73
6.3.2 EXTI中断线/事件线 73
6.3.3 配置外部中断的步骤 74
6.4 外部中断案例 77
6.4.1 硬件设计 77
6.4.2 软件设计 77
习题 81
第7章 串口通信原理及应用 82
7.1 串口通信协议简介 82
7.2 STM32的USART功能框图 85
7.3 串口收发通信案例 90
7.3.1 硬件设计 90
7.3.2 软件设计 91
习题 96
第8章 定时器原理及应用 97
8.1 时钟树 97
8.2 定时器分类 99
8.3 基本定时器原理及应用 101
8.3.1 基本定时器功能框图 101
8.3.2 基本定时器常用寄存器和库函数 102
8.3.3 基本定时器定时案例 105
8.4 通用定时器原理及应用 107
8.4.1 通用定时器功能框图 108
8.4.2 通用定时器寄存器描述 109
8.4.3 通用定时器脉宽调制输出案例 111
8.4.4 通用定时器输入捕获案例 116
8.5 高级定时器原理及应用 121
8.5.1 高级定时器功能框图 122
8.5.2 断路和死区结构体 123
8.5.3 PWM互补输出案例 124
习题 129
第9章 模/数转换器 130
9.1 ADC的工作原理 130
9.2 ADC的功能框图 135
9.3 ADC单通道采集案例 144
9.3.1 硬件设计 145
9.3.2 软件设计 145
习题 150
第10章 直接存储器访问 151
10.1 STM32处理器DMA原理 151
10.2 DMA功能框图 152
10.3 DMA数据配置 155
10.4 DMA寄存器 158
10.5 DMA传输数据到串口案例 163
10.5.1 硬件设计 163
10.5.2 软件设计 164
习题 169
第11章 串行外设接口和集成电路总线 170
11.1 常用的存储器种类 170
11.1.1 随机存取存储器 171
11.1.2 非易失性存储器 172
11.2 SPI的原理 173
11.2.1 SPI物理层 173
11.2.2 SPI协议层 174
11.2.3 SPI特性及架构原理 175
11.2.4 SPI寄存器 177
11.3 SPI读写串行Flash案例 179
11.3.1 硬件设计 179
11.3.2 软件设计 180
11.4 I2C的原理 186
11.4.1 I2C物理层 186
11.4.2 I2C协议层 187
11.4.3 I2C架构原理 190
11.4.4 I2C寄存器 191
11.5 I2C读写EEPROM案例 193
11.5.1 硬件设计 194
11.5.2 软件设计 194
习题 201
第12章 嵌入式系统项目开发综合案例 202
12.1 项目背景和意义 202
12.1.1 项目背景 202
12.1.2 项目意义 203
12.2 项目可行性分析和需求分析 203
12.2.1 项目可行性分析 203
12.2.2 功能需求分析 204
12.2.3 非功能需求分析 204
12.3 系统架构设计 204
12.3.1 总体架构 204
12.3.2 模块划分 205
12.4 硬件设计 206
12.4.1 硬件选择 206
12.4.2 原理图设计 207
12.5 软件开发 209
12.5.1 软件架构 209
12.5.2 应用程序开发 210
12.6 系统集成与测试 228
12.6.1 硬件与软件集成 228
12.6.2 调试与测试 229
12.7 拓展内容—基于HAL库和STM32CubeMX 235
12.7.1 认识HAL库 235
12.7.2 STM32CubeMX简介 236
12.7.3 利用STM32CubeMX配置家用多功能环境检测控制器终端 236
12.8 总结与展望 255
参考文献 256
