第1章STM32微控制器1
1.1STM32微控制器3
1.1.1CortexM3的MCU3
1.1.2CortexM3的主要優勢3
1.1.3CortexM3繫列4
1.2STM32繫統架構及命名規則5
1.2.1STM32繫統架構5
1.2.2STM32命名規則6
1.3STM32的應用領域8
練習與拓展9
第2章STM32硬件開發平臺11
2.1STM32F103最小繫統板13
2.2I/O擴展模塊18
練習與拓展21
第3章開發環境搭建與工程模板創建23
3.1STM32固件庫概述25
3.2MDK軟件及支持包安裝28
3.2.1MDK軟件安裝28
3.2.2支持包安裝31
3.3CH340驅動安裝33
3.4程序下載方法1: ISP串口程序下載34
3.4.1ISP串口程序下載硬件連接34
3.4.2下載工具FlyMcu配置35
3.5程序下載方法2: STLINK程序下載37
3.5.1STLINK V2的硬件連接38
3.5.2STLINK驅動的安裝38STM32嵌入式原理及應用——基於STM32F103微控制器的進階式項目實戰3.5.3STLINK固件升級39
3.5.4MDK軟件上配置STLINK40
3.6基礎項目實踐44
3.6.1項目1: 新建基於庫函數的MDK5模板44
3.6.2項目考核評價表65
練習與拓展66
第4章STM32 GPIO原理與項目實踐69
4.1GPIO概述71
4.2GPIO工作模式與輸出速度71
4.2.1GPIO工作模式71
4.2.2GPIO輸出速度76
4.3STM32時鐘繫統77
4.3.1時鐘源77
4.3.2外設及繫統時鐘77
4.3.3APB2外設時鐘使能寄存器（RCC_APB2ENR）79
4.4STM32 GPIO相關配置寄存器80
4.5端口復用和重映射86
4.5.1端口復用功能86
4.5.2端口重映射87
4.6位操作88
4.6.1位操作基本原理88
4.6.2位帶操作定義90
4.7GPIO相關的庫函數91
4.8基本項目實踐95
4.8.1項目2: 基於庫函數操作的I/O口輸出控制LED燈閃爍95
4.8.2項目3: 基於寄存器的I/O口輸出控制LED燈閃爍106
4.8.3項目4: 基於位操作的I/O口輸出控制LED燈閃爍112
4.8.4項目考核評價表115
4.9拓展項目實踐116
4.9.1項目5: I/O口輸出控制LED流水燈116
4.9.2項目6: I/O口輸出控制蜂鳴器和LED亮滅120
4.9.3項目7: 單按鍵控制LED燈和蜂鳴器123
4.9.4項目8: I/O口輸入/輸出綜合項目127
4.9.5項目9: 數碼管顯示獨立式按鍵值134
4.9.6項目10: 數碼管顯示矩陣式鍵盤按鍵值140
練習與拓展147
第5章STM32中斷繫統原理與項目實踐151
5.1中斷概述153
5.1.1中斷的概念153
5.1.2NVIC介紹153
5.2NVIC嵌套向量中斷控制器153
5.2.1STM32F103中斷向量表153
5.2.2NVIC中斷優先級分組156
5.2.3中斷優先級分組函數157
5.2.4搶占優先級和響應優先級158
5.2.5中斷設置相關寄存器158
5.2.6中斷優先級設置步驟160
5.3外部中斷/事件控制器160
5.3.1外部中斷/事件控制器結構161
5.3.2外部中斷/事件輸入線162
5.4STM32中斷相關庫函數164
5.4.1NVIC相關庫函數164
5.4.2EXTI相關庫函數169
5.4.3EXTI中斷線GPIO引腳映射庫函數172
5.5基本項目實踐172
5.5.1外部中斷的一般配置步驟172
5.5.2項目11: 按鍵中斷控制流水燈和蜂鳴器172
5.5.3項目考核評價表180
5.6拓展項目實踐180
5.6.1項目12: 三路搶答器180
5.6.2項目13: 七路醫院輸液呼叫器186
練習與拓展194
第6章STM32定時器原理與項目實踐197
6.1STM32F103定時器概述199
6.2基本定時器200
6.2.1基本定時器結構200
6.2.2基本定時器的計數模式203
6.3通用定時器203
6.3.1通用定時器結構203
6.3.2通用定時器的計數模式209
6.3.3通用定時器主要寄存器210
6.4定時器相關庫函數214
6.5基本項目實踐218
6.5.1項目14: 定時器中斷控制LED閃爍218
6.5.2項目15: 輸入信號脈衝寬度測量221
6.5.3項目16: PWM控制LED實現呼吸燈225
6.5.4項目考核評價表230
6.6拓展項目實踐230
項目17: 城市交通燈230
練習與拓展237
第7章STM32串口通信原理與項目實踐239
7.1串口通信概述241
7.2STM32 USART工作原理242
7.2.1數據幀格式243
7.2.2波特率243
7.2.3數據收/發過程244
7.2.4USART內部結構245
7.2.5數據傳輸狀態獲取方式245
7.2.6USART硬件連接246
7.2.7USART寄存器介紹247
7.3USART的相關庫函數252
7.4基本項目實踐253
7.4.1項目18: 串口控制LED燈亮滅253
7.4.2項目考核評價表261
7.5拓展項目實踐261
項目19: 手機——藍牙——STM32控制家庭照明燈261
練習與拓展269
第8章STM32 IIC原理與項目實踐270
8.1IIC概述 273
8.2IIC基本原理273
8.2.1IIC總線結構273
8.2.2IIC總線協議273
8.2.3IIC的尋址與讀寫過程275
8.3STM32的IIC特點及內部結構277
8.3.1STM32的IIC主要特點277
8.3.2STM32的IIC內部結構278
8.4OLED顯示屏279
8.4.1OLED簡介279
8.4.20.96英寸OLED IIC顯示屏模塊280
8.4.3STM32與0.96英寸OLED IIC接口連接280
8.5STM32F103的IIC相關庫函數281
8.6基本項目實踐284
8.6.1項目20: STM32控制IIC OLED屏顯示“我愛中國”284
8.6.2項目考核評價表290
8.7拓展項目實踐290
項目21: STM32溫濕度檢測及控制器290
練習與拓展296
第9章STM32 DMA原理與項目實踐299
9.1DMA概述301
9.2STM32F103 DMA的工作原理302
9.2.1DMA的基本結構302
9.2.2DMA功能模塊介紹303
9.2.3DMA數據搬移過程304
9.2.4DMA請求映射307
9.2.5DMA主要寄存器介紹309
9.3DMA的相關庫函數313
9.4基本項目實踐317
9.4.1項目22: DMA實現存儲器內部數據轉運317
9.4.2項目考核評價表323
9.5拓展項目實踐324
項目23: 存儲器到外設數據搬移進度監測324
練習與拓展332
第10章STM32 ADC原理與項目實踐333
10.1STM32的ADC概述335
10.2STM32的ADC工作原理336
10.2.1STM32F103的ADC主要特征336
10.2.2STM32的ADC內部結構336
10.2.3ADC校準343
10.2.4ADC轉換模式343
10.2.5ADC外部觸發轉換344
10.3STM32的ADC相關庫函數345
10.4基本項目實踐353
10.4.1ADC1的通道1進行單次轉換步驟353
10.4.2項目24: 直流數字電壓表353
10.4.3項目考核評價表357
10.5拓展項目實踐358
10.5.1項目25: 光敏電阻的照明燈控制繫統358
10.5.2項目26: MQ3酒精傳感器檢測及顯示363
練習與拓展368
第11章綜合應用371
11.1項目27: 超聲波傳感器測距儀371
11.2項目28: STM32校園上課鈴響繫統374
11.3項目29: 土壤濕度傳感器檢測及顯示376
11.4項目30: STM32室內環境檢測與控制繫統379
參考文獻384
附錄A大容量STM32F103xx產品繫列引腳定義表385
附錄BMDK下C語言基礎392
B.1位操作392
B.2define宏定義393
B.3ifdef條件編譯393
B.4extern變量聲明394
B.5typedef類型別名395
B.6結構體395
B.7static關鍵字396

要完成全面建成社會主義現代化強國、實現第二個百年奮鬥目標，以中國式現代化全面推進中華民族偉大復興的中心任務，高等院校需要培養更多的基礎理論扎實和專業技能過硬的高素質人纔。按照目標要求和學生的成長需求，編者精心設計課程內容，合理安排知識點和技能點，重視研習，以項目為載體，教研一體，突出實踐能力，培養學生項目開發能力和解決綜合工程問題能力。重點突出“榜樣故事 “三基”論述 基本項目實踐 拓展項目實踐 項目考核”五位一體，實現“價值塑造、能力培養、知識傳授”的融合達成，核心特色有以下五個方面。
1. 榜樣故事
全面實施素質教育是貫徹黨的教育方針的根本要求，工科專業需要把價值塑造、能力培養、知識傳授作為教學目標。本書通過介紹榜樣人物的先進事跡，結合書中的知識點和技能點，設計適當的教學設計與教學方法，將榜樣故事有機融入課堂教學，激發學生樹立新時代中國特色社會主義道路的自信和提振行業發展的信心，勉勵青年學子“生逢盛世當不負盛世”，生逢中華民族發展的最好時期，擁有更充分的發展條件、更多人生出彩的機會、更全面的保障支持、更廣闊的成長空間，正迎來建功立業的難得人生機遇，要主動學理論、學科學、學技能，勇於探索，勇於創新，不斷提升思想素養、身體素質、精神品格，努力成長為堪當民族復興重任的時代新人。
2. “三基”論述
為培養學生對接崗位和工作實務的能力，合理增加本書深度、難度和挑戰度，及時將新技術、新成果、新經驗、新變化引入，以項目化教學內容調整突顯職業能力、工程能力、創新能力的培養。在編寫過程中，編者認真總結多年的科研和教學經驗，博采眾長，汲取精華，圍繞基本概念、基本原理、基本分析方法的“三基”論述，每章配有練習題和思維導圖，幫助學生打好理論知識基礎。
3. 基本項目實踐
以基本項目為載體，知識與能力並重，設計多課程深度化的項目案例。盡量挑選源於實際應用的工程項目，使項目具有典型性和針對性，同時在內容上將知識點融入項目中，增強了操作性和可讀性。在核心知識點引導下，夯實理論與實踐基礎，通過9個基本項目訓練，從硬件結構、軟件應用到硬軟件相結合，提升到工程項目應用，層層遞進，培養學生項目開發基本能力和團隊合作能力。采用“教（引導教學）、學（合作探究）、做（項目驅動）、思（能力提升）、考（過程考核）”的教學方法，既能幫助學生掌握好“三基”，又能啟發學生思考，培養工程項目開發能力。
4. 拓展項目實踐
拓展項目的綜合性和交叉性很強，內容涉及學科的各個領域，也涉及技術前沿知識，並能夠培養學生的學習興趣和創新意識。經過基本項目訓練，使學生掌握項目開發的基本能力，緊接著通過17個拓展項目和4個綜合應用項目訓練，軟硬結合、具體實現，培養學生實踐能力和解決工程應用問題的綜合能力。通過拓展項目實踐訓練，學生的理論與實踐水平進一步提升，創新能力、解決復雜工程問題能力進一步加強，讓“零基礎”的“生手”變成“熟手”再變成實戰“高手”，為培養學生解決復雜工程問題的能力提供了新途徑，為人纔培養提供了新思路。
5. 項目考核
實施能力指標化考核，重點考核學生的學習能力和高級思維。從知識與能力、工作與事業準備、個人發展、項目完成與展示彙報和高級思維能力5個維度20個觀察點全面評價學生的綜合能力，進一步調動學生創新能力和高級思維能力。項目成績=知識與能力×20% 工作與事業準備×20% 個人發展×10% 項目完成與展示彙報×50% 高級思維能力（加分項，滿分10分），項目考核評價表如表0所示。STM32嵌入式原理及應用——基於STM32F103微控制器的進階式項目實戰續表表0項目考核評價表內容目標標準方式權重得分知識與能力工作與事業準備個人發展項目完成與展示彙報基礎知識掌握程度（5分）知識遷移情況（5分）知識應變情況（5分）使用工具情況（5分）出勤、誠信情況（4分）小組團隊合作情況（4分）學習、工作的態度與能力（3分）嚴謹、細致、敬業（4分）質量、安全、工期與成本（3分）關注工作影響（2分）時間管理情況（2分）提升自控力情況（2分）書面表達情況（2分）口頭溝通情況（2分）自學能力情況（2分）項目完成與展示彙報情況（50分）100分以100分為基礎，按照這4項的權重值給分20%20%10%50%高級思維能力創造性思維評判性思維邏輯性思維工程性思維10分教師以10分為上限，獎勵工作中有突出表現和特色做法的學生加分項項目成績=知識與能力×20% 工作與事業準備×20% 個人發展×10% 項目完成與展示彙報×50% 高級思維能力（加分項）本書由楊居義、付瓊芳任主編，謝治軍、熊素、牛童、黃婷任副主編。具體分工為: 楊居義編寫第1章、第3～5章、第9～11章和附錄A、附錄B；付瓊芳編寫第2章、第6～8章。全書由楊居義統稿。在編寫過程中引用了網絡文獻和參考文獻，在此謹向其作者表示感謝。
參與書中項目編寫的有謝治軍、熊素、牛童、黃婷；企業專家有楊堯高級工程師、劉和祥高級工程師、李曉穎高級工程師、王平剛高級工程師；參與項目調試的有趙鈺婷、嚴昌鑫、顏邦迎、楊騎豪、熊雪龍、趙磊、付柏萍、張樂，在此一並表示感謝。
還要感謝清華大學出版社對本書出版的大力支持。
由於編者水平有限，書中難免有錯誤和不妥之處，懇請讀者批評指正。 

編者2023年3月