了得網研究生_基於STM32Cube的嵌入式繫統應用李正軍李瀟然

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基於STM32Cube的嵌入式繫統應用李正軍李瀟然
該商品所屬分類：研究生 -> 工學
【市場價】	761-1104元
【優惠價】	476-690元
【作者】	李正軍
【所屬類別】	圖書教材研究生/本科/專科教材工學
【出版社】	機械工業出版社
【ISBN】	9787111736691
【折扣說明】	一次購物滿999元台幣免運費+贈品一次購物滿2000元台幣95折+免運費+贈品一次購物滿3000元台幣92折+免運費+贈品一次購物滿4000元台幣88折+免運費+贈品
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內容介紹

開本：16開

紙張：膠版紙

包裝：平裝-膠訂

是否套裝：否

國際標準書號ISBN：9787111736691

叢書名：面向新工科普通高等教育繫列教材

作者：李正軍

出版社：機械工業出版社

出版時間：2023年12月

編輯推薦

本書以“新工科”教育理念為指導，以產教融合為突破口，面向產業需求，全面重構課程內容，引入產業界的最新技術。選用產業界主流的微控制器STM32F1為硬件平臺，並結合開發工具STM32CubeMX及HAL庫進行嵌入式繫統開發。
用戶隻需要利用圖形化界面完成芯片配置就可以自動生成初始化代碼及應用程序的基本框架，再利用HAL庫提供的接口函數完成應用代碼的編寫。
書中實例開發過程用到的是目前使用最廣的“正點原子STM32F103戰艦開發板”，且均進行了調試。讀者也可以結合現有的開發板開展實驗，均能獲得實驗結果。
本書數字資源豐富，配有程序代碼、電子課件、教學大綱、習題答案、試卷及答案等。

內容簡介

本書以“新工科”教育理念為指導，以產教融合為突破口，面向產業需求，全面重構課程內容，引入產業界的最新技術。從科研、教學和工程實際應用出發，全面繫統地講述了基於STM32CubeMX和HAL庫的嵌入式繫統設計與應用實例。
全書共12章，主要內容包括：緒論、STM32嵌入式微控制器與最小繫統設計、STM32CubeMX的應用、嵌入式開發環境的搭建、STM32通用輸入/輸出接口、STM32中斷繫統、STM32定時器繫統、STM32通用同步/異步收發器、STM32 SPI控制器、STM32 I2C控制器、STM32模/數轉換器和STM32 DMA控制器。全書內容豐富、體繫先進、結構合理、理論與實踐相結合，尤其注重工程應用技術的講解。
通過閱讀本書，讀者可以掌握STM32Cube開發方式和工具軟件的使用，掌握基於HAL庫的STM32F103繫統功能和常用外設的編程開發方法。
本書可作為高等院校自動化、機器人、自動檢測、機電一體化、人工智能、電子與電氣工程、計算機應用、信息工程、物聯網等相關專業的本、專科教材，也適合作為STM32嵌入式繫統開發人員的參考書。

作者簡介

李正軍，山東大學控制科學與工程學院教授，“211工程”重點建設項目“現場總線技術實驗室”負責人、控制學院微機課程負責人。中國電氣工業協會設備網現場總線分會理事、中華人民共和國機械行業標準《低壓電氣通信規約》審稿人，全國電器設備網絡通信接口標準化委員會委員。

前言
第1章緒論1
1.1 嵌入式繫統1
1.2 嵌入式繫統的組成4
1.3 嵌入式軟件6
1.4 嵌入式繫統的分類13
1.5 嵌入式繫統的應用領域14
1.6 嵌入式繫統的體繫15
1.7 嵌入式微處理器的分類18
1.8 ARM嵌入式微處理器19
1.9 ARM Cortex-M3的調試30
1.10 嵌入式繫統的設計方法31
1.11 嵌入式繫統的發展34
習題36前言
第1章緒論1
1.1 嵌入式繫統1
1.2 嵌入式繫統的組成4
1.3 嵌入式軟件6
1.4 嵌入式繫統的分類13
1.5 嵌入式繫統的應用領域14
1.6 嵌入式繫統的體繫15
1.7 嵌入式微處理器的分類18
1.8 ARM嵌入式微處理器19
1.9 ARM Cortex-M3的調試30
1.10 嵌入式繫統的設計方法31
1.11 嵌入式繫統的發展34
習題36
第2章 STM32 嵌入式微控制器與最小繫統設計38
2.1 STM32 微控制器概述38
2.2 STM32F1繫列產品繫統架構和STM32F103ZET6內部架構45
2.3 STM32F103ZET6的存儲器映射50
2.4 STM32F103ZET6的時鐘結構54
2.5 STM32F103VET6的引腳57
2.6 STM32F103VET6 最小繫統設計62
2.7 學習STM32的方法64
習題65
第3章 STM32CubeMX的應用66
3.1 安裝STM32CubeMX66
3.2 安裝MCU固件包67
3.3 軟件的功能與基本使用方法70
3.4 HAL庫89
習題96
第4章嵌入式開發環境的搭建97
4.1 Keil MDK5的安裝配置97
4.2 Keil MDK下新工程的創建103
4.3 J-Link及其驅動的安裝107
4.4 Keil MDK5的調試方法109
4.5 Cortex-M3 微控制器軟件接口標準114
4.6 STM32F103開發板的選擇120
4.7 STM32仿真器的選擇123
習題124
第5章 STM32通用輸入/輸出接口126
5.1 STM32通用輸入/輸出接口概述126
5.2 STM32的GPIO功能128
5.3 GPIO的HAL庫函數132
5.4 STM32的GPIO使用流程135
5.5 采用STM32CubeMX和HAL庫的GPIO輸出應用實例135
5.6 采用STM32CubeMX和HAL庫的GPIO輸入應用實例146
習題150
第6章 STM32中斷繫統152
6.1 中斷的基本概念152
6.2 STM32F103中斷繫統155
6.3 STM32F103外部中斷/事件控制器159
6.4 STM32F1中斷HAL庫函數162
6.5 STM32F1外部中斷設計流程166
6.6 采用STM32CubeMX和HAL庫的外部中斷設計實例168
習題173
第7章 STM32定時器繫統174
7.1 STM32F103定時器概述174
7.2 STM32基本定時器175
7.3 STM32通用定時器178
7.4 STM32高級定時器186
7.5 STM32定時器的HAL庫函數187
7.6 采用STM32CubeMX和HAL庫的定時器應用實例195
習題202
第8章 STM32通用同步/異步收發器203
8.1 串行通信基礎203
8.2 STM32的USART工作原理205
8.3 USART的HAL庫函數209
8.4 采用STM32CubeMX和HAL庫的USART串行通信應用實例214
習題223
第9章 STM32 SPI控制器224
9.1 SPI的通信原理224
9.2 STM32F103 SPI的工作原理227
9.3 SPI的HAL庫函數231
9.4 采用STM32CubeMX和HAL庫的SPI應用實例235
習題245
第10章 STM32 I2C控制器246
10.1 STM32 I2C的通信原理246
10.2 STM32F103 I2C接口251
10.3 I2C的HAL庫函數252
10.4 采用STM32CubeMX和HAL庫的I2C應用實例256
習題260
第11章 STM32模/數轉換器261
11.1 模擬量輸入通道261
11.2 模擬量輸入信號的類型與量程自動轉換261
11.3 STM32F103ZET6集成的ADC模塊262
11.4 ADC的HAL庫函數271
11.5 采用STM32CubeMX和HAL庫的ADC應用實例275
習題282
第12章 STM32 DMA控制器283
12.1 STM32 DMA的基本概念283
12.2 STM32 DMA的結構和主要特征284
12.3 STM32 DMA的功能描述286
12.4 DMA的HAL庫函數288
12.5 采用STM32CubeMX和HAL庫的DMA應用實例292
習題299
參考文獻300

前言

前言
隨著物聯網和智能繫統的快速發展，嵌入式已成為當前熱門且極具發展前景的IT應用領域之一，新技術、新應用層出不窮。當前，部分高校還在使用傳統的MCS-51單片機進行教學，這款芯片已經問世40多年，其工作頻率較低，片內資源匱乏，無法適應實時操作繫統、物聯網、雲計算及人工智能等新技術的應用要求。
嵌入式繫統的發展確實超乎人們的想像。從早期的8位單片機，到目前主流的32位單片機，其應用已滲透於生產、生活的各個方面。作為ARM的一個典型繫列，STM32以其較高的性能和優越的性價比，毫無疑問地成為32位單片機市場的主流。把STM32 引入大學的培養體繫，已經成為高校廣大師生的普遍共識和共同實踐。
ST 有限公司為開發者提供了非常方便的開發庫，有標準外設庫（SPL庫）、HAL庫（Hardware Abstraction Layer，硬件抽像層庫）、LL 庫（Low-Layer，底層庫）三種。第一種是ST的老庫，已經停止更新了，後兩種是ST現在主推的開發庫。前言
隨著物聯網和智能繫統的快速發展，嵌入式已成為當前熱門且極具發展前景的IT應用領域之一，新技術、新應用層出不窮。當前，部分高校還在使用傳統的MCS-51單片機進行教學，這款芯片已經問世40多年，其工作頻率較低，片內資源匱乏，無法適應實時操作繫統、物聯網、雲計算及人工智能等新技術的應用要求。
嵌入式繫統的發展確實超乎人們的想像。從早期的8位單片機，到目前主流的32位單片機，其應用已滲透於生產、生活的各個方面。作為ARM的一個典型繫列，STM32以其較高的性能和優越的性價比，毫無疑問地成為32位單片機市場的主流。把STM32 引入大學的培養體繫，已經成為高校廣大師生的普遍共識和共同實踐。
ST 有限公司為開發者提供了非常方便的開發庫，有標準外設庫（SPL庫）、HAL庫（Hardware Abstraction Layer，硬件抽像層庫）、LL 庫（Low-Layer，底層庫）三種。第一種是ST的老庫，已經停止更新了，後兩種是ST現在主推的開發庫。
相比標準外設庫，STM32Cube HAL庫表現出更高的抽像整合水平。HAL庫的 API重點關注各外設的公共函數功能，這樣便於定義一套通用的、用戶友好的API函數接口，從而可以輕松實現從一個STM32產品移植到另一個不同的STM32繫列產品。HAL庫是ST有限公司未來主推的庫，ST有限公司新出的芯片已經沒有標準庫了，比如F7繫列。目前，HAL庫已經支持STM32全線產品。
HAL庫有以下特點：
（1）最大可移植性。
（2）提供了一整套的中間件組件，如RTOS、USB、TCP / IP和圖形等。
（3）通用的、用戶友好的API函數接口。
（4）HAL庫已經支持STM32全線產品。
有鋻於此，本書以“新工科”教育理念為指導，以產教融合為突破口，面向產業需求，全面重構課程內容，引入產業界的最新技術。選用產業界主流的微控制器STM32F1為硬件平臺，並結合開發工具STM32CubeMX及HAL庫進行嵌入式繫統開發。用戶隻需要利用圖形化界面完成芯片配置就可以自動生成初始化代碼及應用程序的基本框架，再利用HAL庫提供的接口函數完成應用代碼的編寫。
STM32Cube生態繫統已經完全拋棄了早期的標準外設庫，STM32繫列MCU都提供HAL固件庫及其他一些擴展庫。STM32Cube 生態繫統的兩個核心軟件是 STM32CubeMX和STM32CubeIDE，且都是由ST官方免費提供的。使用STM32CubeMX可進行MCU的繫統功能和外設圖形化配置，能生成MDK-ARM或STM32CubeIDE項目框架代碼，包括繫統初始化代碼和已配置外設的初始化代碼。如果用戶想在生成的MDK-ARM或STM32CubeIDE 初始項目的基礎上添加自己的應用程序代碼，隻需把用戶代碼寫在代碼沙箱段內，就可以在STM32CubeMX中修改MCU設置，重新生成代碼，而不會影響用戶已經添加的程序代碼。
由於目前多數用戶熟悉的開發方式是Keil MDK，本書隻講述STM32CubeMX+HAL+Keil MDK開發方式。使用標準庫的主要劣勢是每次修改MCU功能的時候，都需要手動修改功能，而且手動修改也不能保證程序的正確性，因為代碼在不同的MCU之間的移植方法是不一樣的，也就是說標準庫是針對某一繫列芯片的，沒有什麼可移植性。例如STM32F1和STM32F4的標準庫在文件結構上就有些不同；此外，在內部的布線上也稍微有些區別，在移植的時候需要格外注意。HAL庫是ST有限公司目前主推的開發庫，其更新速度比較快，可以通過官方推出的STM32CubeMX工具直接一鍵生成代碼，大大縮短了開發周期。使用HAL庫的優勢主要就是不需要開發工程師再設計所用的MCU的型號，隻需要專注於所需功能的軟件開發工作即可。
本書共分12章。第1章對嵌入式繫統進行了概述，介紹了嵌入式繫統的組成、嵌入式繫統的應用領域、嵌入式繫統的體繫、嵌入式微處理器的分類、ARM嵌入式微處理器、嵌入式繫統的設計方法和嵌入式繫統的發展；第2章介紹了STM32 嵌入式微控制器與最小繫統設計，包括STM32F1繫列產品繫統架構和STM32F103ZET6內部架構、STM32F103ZET6的時鐘結構、STM32F103VET6 最小繫統設計；第3章講述了STM32CubeMX的應用；第4章講述了嵌入式開發環境的搭建；第5章講述了STM32通用輸入/輸出接口、采用STM32CubeMX和HAL庫的GPIO輸出應用實例、采用STM32CubeMX和HAL庫的GPIO輸入應用實例；第6章講述了STM32中斷繫統、STM32F1外部中斷設計流程和采用STM32CubeMX和HAL庫的外部中斷設計實例；第7章講述了STM32定時器繫統、采用STM32CubeMX和HAL庫的定時器應用實例；第8章講述了STM32 USART串行通信、采用STM32CubeMX和HAL庫的USART串行通信應用實例；第9章講述了STM32 SPI控制器、采用STM32CubeMX和HAL庫的 SPI應用實例；第10章講述了STM32 I2C控制器、采用STM32CubeMX和HAL庫的 I2C應用實例；第11章講述了STM32模/數轉換器、采用STM32CubeMX和HAL庫的ADC應用實例；第12章講述了STM32 DMA控制器、采用STM32CubeMX和HAL庫的DMA應用實例。
本書結合作者多年的科研和教學經驗，遵循循序漸進、理論與實踐並重、共性與個性兼顧的原則，將理論實踐一體化的教學方式融入其中。書中實例開發過程用到的是目前使用最廣的“正點原子STM32F103戰艦開發板”，且均進行了調試。讀者也可以結合現有的開發板開展實驗，均能獲得實驗結果。
本書數字資源豐富，配有程序代碼

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