STM32系列單片機原理及應用：C語言案例教程

本書主要介紹STM32系列單片機C語言程式設計和應用技術兩個方面的內容。全書共9章，包括單片機綜述、STM32 的內部結構及介面特點、通用I/O（輸入/輸出）的埠（GIPO）、STM32單片機的中斷系統及計時器、STM32的A/D和D/A轉換模組、匯流排通信介面I2C與SPI、STM32 CAN匯流排設計、STM32硬體和實用程式、STM32實驗平臺操作指南。

本書可作為電氣自動化、工業自動化、儀器儀錶、機電一體化等專業本科生和研究生的教材，也可作為相關技術人員的參考書。本書主要介紹STM32系列單片機C語言程式設計和應用技術兩個方面的內容。全書共9章，包括單片機綜述、STM32 的內部結構及介面特點、通用I/O（輸入/輸出）的埠（GIPO）、STM32單片機的中斷系統及計時器、STM32的A/D和D/A轉換模組、匯流排通信介面I2C與SPI、STM32 CAN匯流排設計、STM32硬體和實用程式、STM32實驗平臺操作指南。

本書可作為電氣自動化、工業自動化、儀器儀錶、機電一體化等專業本科生和研究生的教材，也可作為相關技術人員的參考書。

第1章單片機綜述1
1.1微機發展史簡介1
1.2微機與單片機1
1.3嵌入式系統2
1.3.1嵌入式系統的定義與特點2
1.3.2嵌入式系統與單片機3
1.4單片機的應用特點6
1.5STM32與51單片機比較有哪些優點9
1.6用C語言開發單片機的優勢10
本章小結11
本章習題11

第2章STM32的內部結構及介面特點12
2.1STM32單片機概述12
2.1.1STM32的主要特性12
2.1.2STM32單片機內部結構框圖12
2.1.3STM32引腳功能描述13
2.2STM32的記憶體22
2.2.1記憶體映射23
2.2.2Bit Band功能描述25
2.3STM32的時鐘系統26
2.3.1STM32時鐘源26
2.3.2高速時鐘(HSE、HSI)28
2.3.3低速時鐘(LSE、LSI)28
2.3.4系統時鐘(SYSCLK)29
2.4STM32單片機的復位30
2.5看門狗計時器的功能與操作31
2.5.1獨立看門狗計時器的操作31
2.5.2視窗看門狗計時器的操作33
2.6中斷34
2.6.1STM32中斷的基本概念34
2.6.2外部中斷35
本章小結37
本章習題37

第3章通用I/O(輸入/輸出)的介面(GPIO)38
3.1GPIO概述38
3.2STM32的GPIO工作原理38
3.2.1GPIO介面結構38
3.2.2GPIO介面I/O模式39
3.2.3GPIO的工作頻率及主要特徵40
3.2.4GPIO複用功能41
3.2.5GPIO鎖定機制41
3.3STM32的GPIO相關庫函數41
3.4STM32的GPIO開發實例47
3.4.1硬體電路設計47
3.4.2軟體設計48
3.4.3模擬與下載50
本章小結51
本章習題52

第4章STM32單片機的中斷系統及計時器53
4.1STM32單片機的中斷系統53
4.1.1STM32中斷相關的概念55
4.1.2STM32嵌套向量中斷控制器(NVIC)57
4.1.3外部中斷通用I/O映射及外部
中斷的基本使用步驟60
4.2計時器/計數器64
4.2.1計時器的分類64
4.2.2計時器的寄存器類型68
本章小結73
本章習題73

第5章STM32的A/D和D/A轉換模組74
5.1A/D轉換模組74
5.1.1A/D轉換器的主要類型74
5.1.2A/D轉換器的主要技術指標74
5.1.3A/D轉換器的選型注意事項75
5.2STM32的A/D轉換器75
5.2.1A/D轉換器的功能描述76
5.2.2A/D寄存器描述78
5.3A/D轉換器的輸入電路80
5.4A/D案例分析81
5.4.1A/D常用庫函數81
5.4.2A/D初始化函數ADC_Init81
5.4.3主要配置函數程式82
5.5D/A轉換模組82
5.5.1D/A轉換器概述83
5.5.2D/A功能描述84
5.5.3雙D/A通道轉換85
5.6D/A寄存器86
5.7脈衝寬度調製輸出PWM(D/A)功能特點89
5.8D/A案例程式的主要配置90
STM32系列單片機原理及應用——C語言案例
5.9數位濾波方法91
本章小結93
本章習題94

第6章匯流排通信介面I2C及SPI95
6.1I2C概述95
6.1.1I2C工作原理及主要特性95
6.1.2I2C內部結構96
6.1.3I2C功能描述97
6.1.4I2C從模式100
6.1.5I2C主模式102
6.2I2C通信原理105
6.2.1I2C的實體層105
6.2.2I2C的協議層106
6.3SPI概述108
6.3.1SPI工作原理及主要特性109
6.3.2SPI功能介紹109
6.3.3SPI工作模式110
6.3.4SPI發送資料和接收資料112
6.4SPI通信原理112
6.4.1SPI的實體層113
6.4.2SPI的協議層114
本章小結118
本章習題119

第7章STM32 CAN匯流排設計120
7.1CAN匯流排概述120
7.2CAN匯流排的特點及功能121
7.2.1CAN匯流排的特點121
7.2.2CAN匯流排的功能121
7.3CAN匯流排的運行模式及功能描述122
7.3.1CAN匯流排的運行模式122
7.3.2CAN匯流排的功能描述123
7.4STM32的bxCAN控制器與實驗設計127
7.4.1程式設計及初始化配置128
7.4.2實驗程式清單130
7.5基於CAN通信的車載電動機控溫實驗135
本章小結136
本章習題137

第8章STM32硬體和實用程式138
8.1常用集成塊及元器件介紹138
8.1.1數碼管公共端和接法138
8.1.274HC595描述139
8.1.3光電隔離和電晶體陣列相關電路140
8.2STM32 I/O介面與數碼管顯示144
8.2.1STM32 I/O介面實驗144
8.2.2STM32數碼管顯示148
8.3STM32的TFTLCD液晶顯示151
8.4STM32溫濕度資料獲取實驗153
8.4.1DHT11引腳分配及封裝154
8.4.2DHT11感測器性能154
8.4.3DHT11單匯流排通信協定154
8.4.4硬體設計及程式設計實現155
8.5ATKESP8266 WiFi實驗160
8.5.1ATKESP8266軟硬體設計160
8.5.2AP下載測試驗證164
8.6單片機發送資料到上位機166
8.6.1單片機發送資料到上位機原理圖166
8.6.2程式編寫步驟167
8.6.3程式下載驗證169
8.7基於STM32的方波發生器的設計與檢測169
8.7.1總體設計方案170
8.7.2方波信號發生器的設計171
8.7.3方波信號檢測的設計172
8.7.4實驗驗證174
8.8基於STM32 TWI的訪問程式在24Cxx中的應用177
8.8.1TWI與I2C簡介177
8.8.2硬體設計與程式設計177
8.8.3測試與驗證182
8.9STM32單片機在三相晶閘管觸發電路中的應用182
8.9.1三相半控橋的工作原理183
8.9.2觸發延時時間與電壓的關係183
8.9.3晶閘管觸發實驗原理圖184
8.9.4晶閘管觸發實驗程式184
8.9.5實驗模擬結果與分析192
8.10STM32單片機測量並網前的頻率及相位角參數193
8.10.1頻率及相位角測量的電路原理圖194
8.10.2相位角的測量方法195
8.10.3測量相位角的流程框圖和程式195
8.11STM32單片機在自動控制液位中的應用197
8.11.1液位元自動控制裝置技術要求197
8.11.2單片機控制原理圖198
8.11.3液位元控制及遠端控制程式199
8.12基於STM32單片機的高精度三相電能測量系統209
8.12.1ATT7022B 功能簡要說明210
8.12.2ATT7022B的內部結構、封裝及AT45DB161B功能簡介211
8.12.3STM32單片機和ATT7022B電能晶片構成的高精度三相電能測量系統211
8.12.4STM32和ATT7022B電能晶片控制軟體212
8.13基於TEA1622P的通用開關電源213
本章小結215
本章習題 216

第9章STM32實驗平臺操作指南217
9.1在MDK5下新建STM32工程217
9.2工程的編譯219
9.3STM32在MDK5下的模擬222
9.3.1模擬配置222
9.3.2串口程式下載223
本章小結224
本章習題225
參考文獻226