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本书涵盖了基于ARM的STM32 HAL库的基本概念、基本原理、应用技术。硬件原理的阐述以学生"适用、易学、掌握”为原则，降低读者入门和理解的难度。STM32的软件设计基于HAL库，方便读者上手。本书在内容组织和框架设计上具有两个鲜明特点：全案例、基于读者学习。从读者学习的角度，组织每个章节的内容体系，对STM32常用的典型外设模块的原理及其应用设计均以若干个完整案例呈现，同时也给出了一个完整的综合性工程案例，这些都十分有利于学习者学习和模仿。

目   录
第一篇  基于HAL + STM32CubeIDE
第1章  如何学习STM32	2
1.1  学习STM32必须具备的基础知识	2
1.2  STM32的基本架构和基本原理	3
1.2.1  嵌入式与ARM	3
1.2.2  什么是STM32	4
1.2.3  STM32的内部结构	5
1.2.4  STM32的时钟树	6
1.2.5  STM32典型芯片	9
1.3  STM32的开发	10
1.3.1  STM32的4种开发模式	10
1.3.2  HAL库的文件结构	12
1.3.3  基于HAL库开发中必须掌握的几个概念	14
1.3.4  如何学习STM32	16
1.3.5  学习STM32所需工具和平台	16
1.4  STM32的最小系统—学习和开发的最小平台	18
1.5  本章小结	20
思考与实践	21
第2章  STM32的工程创建和调试	22
2.1  STM32CubeMX与STM32CubeIDE	22
2.1.1  什么是STM32CubeMX	22
2.1.2  STM32CubeIDE与STM32CubeMX的区别	22
2.2  STM32CubeIDE开发平台的搭建	23
2.2.1  IDE平台的安装	23
2.2.2  Packs包下载与安装	26
2.3  新建工程流程	29
2.4  STM32CubeIDE的功能及其基本操作	37
2.4.1  工具栏介绍	37
2.4.2  Debug调试模式	38
2.4.3  窗口和文本设置	39
2.5  本章小结	41
思考与实践	41
第3章  通用输入/输出（GPIO）口	42
3.1  STM32 GPIO口概述	42
3.2  GPIO口的工作原理	42
3.2.1  GPIO引脚介绍	42
3.2.2  GPIO口的内部结构	43
3.2.3  GPIO口的工作模式	46
3.3  GPIO口配置与应用	50
3.3.1  GPIO口配置解析	50
3.3.2  GPIO函数	51
3.4  GPIO应用实例	52
3.4.1  GPIO输出控制	52
3.4.2  单功能按键输入	57
3.4.3  复用功能按键输入	61
3.5  本章小结	63
思考与实践	64
第4章  中断	65
4.1  中断及其基本原理	65
4.1.1  什么是中断	65
4.1.2  中断系统	66
4.1.3  中断处理流程	67
4.2  嵌套向量中断控制器	68
4.2.1  嵌套向量中断控制器的主要功能	68
4.2.2  异常和中断	69
4.2.3  EXTI	71
4.3  EXTI的配置与应用	73
4.3.1  EXTI配置解析	73
4.3.2  EXTI函数	76
4.4  EXTI应用实例	76
4.4.1  EXTI控制LED翻转	76
4.4.2  EXTI嵌套LED控制	83
4.5  本章小结	89
思考与实践	90
第5章  串口（USART）	91
5.1  串行通信	91
5.1.1  嵌入式系统中的通信	91
5.1.2  同步/异步串行通信	92
5.1.3  UART	93
5.2  STM32的USART	95
5.2.1  USART接口	95
5.2.2  5路USART的引脚关系	96
5.2.3  USART的应用步骤	97
5.3  串口通信配置	97
5.3.1  串口设备配置解析	97
5.3.2  常用的UART函数	99
5.3.3  串口重定向	100
5.3.4  串口调试助手	101
5.4  串口应用实例	102
5.4.1  串口收发轮询方式	102
5.4.2  串口收发中断方式	109
5.4.3  串口空闲中断方式	111
5.5  本章小结	112
思考与实践	112
第6章  I2C和SPI	113
6.1  STM32的I2C总线	113
6.1.1  I2C总线概述	113
6.1.2  I2C总线的工作原理和注意事项	114
6.1.3  STM32的I2C总线的基本特点	116
6.2  STM32的I2C总线的应用要领	117
6.2.1  关于STM32的I2C模块	117
6.2.2  I2C总线死锁的原因及其解决办法	118
6.2.3  STM32的I2C接收和发送流程	118
6.3  硬件I2C与软件I2C	119
6.3.1  硬件I2C设备配置流程	119
6.3.2  接口函数及其应用	123
6.3.3  软件I2C实现	126
6.4  STM32的SPI	129
6.4.1  硬件结构与时序	129
6.4.2  STM32 SPI的构成	131
6.4.3  STM32的SPI的主要工作流程	132
6.4.4  SPI函数及其应用	132
6.4.5  设备配置流程	133
6.5  I2C和SPI应用实例	135
6.5.1  I2C读写AT24C02	135
6.5.2  基于SPI总线实现OLED显示	140
6.6  本章小结	152
思考与实践	153
第7章  定时器	154
7.1  STM32定时器	154
7.1.1  高级定时器	154
7.1.2  通用定时器	155
7.1.3  基本定时器	156
7.2  PWM	157
7.2.1  什么是PWM	157
7.2.2  PWM的主要参数	157
7.2.3  PWM的工作原理	157
7.2.4  PWM的应用	158
7.3  定时器配置	159
7.3.1  定时器模式	159
7.3.2  定时器参数	160
7.3.3  定时器中断	161
7.4  主要接口函数	162
7.4.1  定时器启停	162
7.4.2  比较输出	162
7.4.3  PWM输出	163
7.4.4  输入捕获	164
7.5  定时器应用实例	165
7.5.1  定时器控制LED	165
7.5.2  PWM呼吸灯	166
7.5.3  输入捕获	168
7.6  本章小结	171
思考与实践	173
第8章  直接存储器访问（DMA）	174
8.1  STM32的DMA	174
8.1.1  什么是DMA	174
8.1.2  DMA控制器的功能框图	174
8.1.3  DMA的基本原理	175
8.1.4  DMA控制器的主要特点	175
8.2  DMA的配置要点	176
8.2.1  DMA控制器配置参数	176
8.2.2  DMA的优先级及其仲裁	176
8.2.3  DMA通道	177
8.2.4  DMA中断请求	178
8.2.5  DMA注意事项	178
8.3  DMA配置	178
8.3.1  设备配置解析	178
8.3.2  配置函数解析	181
8.4  DMA应用实例	181
8.4.1  内存到内存传输方式应用（MEMTOMEM）	181
8.4.2  外设到内存传输方式应用	184
8.5  本章小结	187
思考与实践	187
第9章  ADC	188
9.1  STM32F1的ADC	188
9.1.1  ADC及其基本特性	188
9.1.2  ADC误差来源及消除措施	190
9.2  STM32外设模块ADC的工作流程与编程要点	191
9.2.1  ADC的工作流程	191
9.2.2  ADC编程的要点	192
9.3  ADC配置	193
9.3.1  设备配置解析	193
9.3.2  接口函数	200
9.4  ADC应用实例	203
9.4.1  单ADC单通道应用示例	203
9.4.2  单ADC多通道应用示例	207
9.5  本章小结	211
思考与实践	211
第10章  DAC	212
10.1  STM32的DAC	212
10.1.1  DAC的功能、特点	212
10.1.2  DAC的主要技术参数	213
10.1.3  DAC配置的基本过程	214
10.2  DAC配置	214
10.2.1  设备配置解析	214
10.2.2  接口函数	217
10.3  DAC应用实例	219
10.3.1  DAC输出正弦波	219
10.3.2  DAC输出三角波	221
10.4  本章小结	224
思考与实践	224
第11章  Flash	225
11.1  STM32的Flash存储器及其基本特性	225
11.1.1  嵌入式系统中的存储器	225
11.1.2  Flash模块的组织关系	226
11.1.3  STM32的Flash架构	226
11.1.4  Flash的相关操作	227
11.1.5  选项字节编程	228
11.2  Flash配置与接口函数	229
11.2.1  写操作函数	229
11.2.2  解锁与上锁函数	230
11.2.3  Flash擦除函数	230
11.2.4  读操作	231
11.2.5  选项字节相关操作函数	231
11.3  Flash应用实例	232
11.3.1  功能描述	232
11.3.2  软件设计	232
11.3.3  实验结果	234
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11.4  本章小结	237
思考与实践	237
第12章  综合性设计项目	238
12.1  信号发生与采集	238
12.1.1  项目性能和功能要求	238
12.1.2  外设配置	238
12.1.3  程序设计	242
12.1.4  运行结果	242
12.2  烟雾报警及其处置的模拟	243
12.2.1  项目设计要求	243
12.2.2  外围电路设计	243
12.2.3  外设配置	244
12.2.4  程序设计	245
12.2.5  运行结果	246
12.3  串口触摸屏设计	246
12.3.1  功能描述	246
12.3.2  串口触摸屏的程序设计	246
12.3.3  STM32的外设配置	249
12.3.4  程序设计	250
12.3.5  运行结果	251
12.4  本章小结	251
思考与实践	251
第二篇  基于固件库+Keil（MDK-ARM）
第13章  基于固件库的开发及其示例	254
13.1  STM32的最小系统	254
13.2  STM32工程模板的建立	255
13.2.1  STM32的固件库	255
13.2.2  新建工程模板的第一步——复制固件库文件	259
13.2.3  新建工程模板的第二步——新建一个Keil工程	260
13.2.4  关于创建工程模板的简单小结	266
13.3  程序的烧写	267
13.3.1  基于串口的程序下载（烧写）方式	268
13.3.2  基于JTAG（SWD）的程序下载（烧写）方式	269
13.4  程序的调试	271
13.5  模板的使用	273
13.6  3个GPIO输出的范例——STM32中实现 延时的三种常用方法	274
13.6.1  第一个LED工程——基于延时函数的延时	274
13.6.2  第二个LED工程——SysTick中断延时	276
13.6.3  第三个LED工程——定时器中断延时	278
13.7  本章小结	281
思考与实践	282
第14章  液晶显示在STM32中的应用——基于固件库	283
14.1  STM32与12864液晶模块连接的硬件接口	283
14.1.1  12864液晶模块的基本原理	283
14.1.2  硬件接口	284
14.2  STM32与12864液晶模块连接的软件 接口实现——查询“忙”状态	284
14.2.1  程序设计思想	284
14.2.2  程序实现	285
14.2.3  程序演示	303
14.3  本章小结	304
思考与实践	304

前言
《STM32单片机应用与全案例实践》是2017年6月出版发行的。这些年来，它得到了众多读者的好评和欢迎，被一百多所高校选用为教材，有一部分教师和读者直接联系我，向我表示谢意。
为了使教材更好地服务读者，电子工业出版社于2023年初就提出再版发行的建议，希望我能加紧修订。启动修订工作，是需要下定决心的，因为写好教材的确不容易，另外个人还兼有繁杂的行政工作，总感觉分身乏术，精力不够。促成再版的因素有以下四个。一是开发模式的改变。考虑到STM32的开发模式已有很大变化，即由原来的基于固件库（标准外设库，SPL）开发模式逐渐转为基于HAL库的开发模式。二是开发平台的变化。STM32的开发平台由Keil逐渐转向STM32CubeIDE。三是第1版的良好效果。第四个因素最重要，是有了优秀的搭档。
第2版继承了第1版的三大撰写原则：学习性、实践性和完整性。学习性主要是指教材的设计和内容要有利于读者学习，叙述必须通俗易懂，内容要案例化；实践性是指教材的范例和案例都可以被零障碍直接模仿，以此引导读者敢于和善于在“做中学、学中做”，实践出真知；完整性是指所有的案例都完整呈现开发过程和设计代码，方便读者模仿，以增强其坚持学习的信心，因为信心贵如金子。
第2版最大的变化是使用了不同的MDK开发平台。第1版使用的平台是Keil4（MDK-ARM），第2版使用了ST公司主推的平台STM32CubeIDE，它的最大优点有两个：一是外设模块的初始化不需要再自定义函数，而是可以通过可视化自动配置，减小了难度和工作量，使开发者可以将精力集中于代码的设计开发；二是与HAL库无缝对接。HAL库提供了抽象层，降低了开发门槛和驱动程序设计的工作量，可提高开发速度和移植性。由于平台STM32CubeIDE和HAL库均出自ST公司，两者浑然一体，因此不需要考虑工程模板相关的问题，极大地简化了开发流程。上述两点使开发更简洁、高效。
本次再版所有的案例均基于HAL库和STM32CubeIDE平台。虽然开发者对固件库和HAL库持有不同的观点和立场，对两种开发模式褒贬不一，但是由于ST公司已明确将停止更新固件库（据查最近一次全面更新发生在2021年），无论是新手还是资深的STM32应用工程师，都不得不面临学习新事物、适应新环境的问题，所以第2版主推HAL库和新平台。
本次再版考虑了对第1版的延续问题。考虑到固件库（标准库）有它的优势和长处，Keil（MDK-ARM）开发工具也有众多拥护者，为了保持与第1版的延续性，兼顾固件库学习者的需要，也便于学习者对比两种开发模式的异同，我们将全书分为第一篇和第二篇两个部分，第二篇包含了第1版的其中两章，用以专门阐述基于固件库的开发流程和开发要领。
本次再版也结合了课程思政的要求。教育不是教学，教师要讲育人，课程要有思政。为此，在每一章的开头，按照三个维度明确该章的知识目标、能力目标和素质目标。在素质目标中，挖掘了与本章内容结合度较高的思政元素和切入角度。
兴趣是最好的老师。虽然新的开发工具和开发环境使开发难度降低，但是STM32应用系统的开发毕竟是综合性的，涉及硬件基础和软件思想，涵盖数字电路、模拟电路、传感器与检测技术、微控制器系统等，还必须考虑复杂电磁环境下的抗干扰能力和系统的稳健性问题，因此在学习中遇到问题是难免的，读者既要有信心，又要有毅力。只要走在向上的路上，总能到达顶峰。
一切过往，皆为序章。
您的支持与肯定是我们继续努力的最大动力。衷心感谢您的信任、出版社的支持，也感谢第2版的主要执笔人绍兴文理学院张瞳博士的倾力付出。
期待与您再次相会！

沈红卫    
于绍兴理工学院    
2024年3月18日

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STM32单片机应用与全案例实践（第2版）