高志剛，男，博士，講師。2011年博士畢業於清華大學電機繫，現工作單位為北京理工大學自動化學院。研究方向為電力電子與電力傳動、電機控制、電力繫統自動化。目前主持國家自然科學基金2項，主持企業科技合作項目多項，發表EI/SCI論文50餘篇，授權發明專利5項。

第1章 緒論 1

第2章 軟件開發環境介紹 5
2.1軟件的安裝 5
2.2創建工程 8
2.3編輯工程文件 10
2.4下載和調試程序 22
2.5本章總結 25

第3章 Keil μVision中的C語言編程 27
3.1C語言簡介 27
3.2C語言的main()函數 28
3.3C語言中的變量 30
3.3.1變量的本質 30
3.3.2變量的名稱規範 30
3.3.3變量的聲明和賦值 31
3.3.4基本數據類型 32
3.3.5基本數據類型變量的聲明和賦值 34
3.3.6高級數據類型 38
3.3.7變量的生存期 64
3.4C語言中的常量 67
3.4.1數字型常量 67
3.4.2字符型常量 67
3.5C語言的運算符 67
3.5.1模塊運算符 67
3.5.2算數運算符 68
3.5.3變量自操作 70
3.5.4大小關繫運算符 71
3.5.5邏輯關繫運算符 72
3.5.6特殊運算符 73
3.6C語言中的語句 74
3.6.1賦值語句 74
3.6.2判斷語句 74
3.6.3循環語句for 76
3.6.4循環語句while 77
3.6.5循環語句do/while 78
3.6.6循環終止語句 79
3.7C語言的函數 80
3.8宏定義 82
3.9本章小結 84

第4章 串行通信接口及應用 85
4.1串行通信硬件電路設計 85
4.1.1控制器側的硬件電路設計 85
4.1.2計算機側的硬件電路設計 86
4.2上位機的串口通信軟件 88
4.2.1軟件總體設計方案 88
4.2.2上位機與ARM的通信協議 107
4.2.3實時調試軟件的設計與開發 109
4.2.4參數刷寫軟件的設計與開發 135
4.3ARM芯片中UART通信協議的編程實現 167
4.4繫統通信功能驗證 175
4.4.1實時調試軟件功能驗證 175
4.4.2參數刷寫軟件功能驗證 176
4.5本章小結 177

第5章EEPROM數據存儲 179
5.1基於SPI接口的硬件電路設計 179
5.2SPI協議及編程實現 180
5.2.1SPI模塊及芯片管腳配置 180
5.2.2利用SPI讀寫EEPROM 183
5.3本章小結 190

第6章數字輸入輸出接口 191
6.1擋位信號處理電路及設計 191
6.2故障信號處理電路及設計 193
6.3制動信號處理電路及設計 196
6.4指示燈處理電路及設計 198
6.5主繼電器驅動電路 201
6.6代碼示例 203
6.7本章小結 204

第7章模擬采樣功能 205
7.1浮點型數據的處理 205
7.2模擬采樣電路的硬件設計 207
7.2.1電流采樣電路設計 207
7.2.2電壓采樣電路設計 208
7.2.3溫度采樣電路設計 210
7.2.4加速踏板采樣電路設計 213
7.3模擬信號采樣功能的編程實現 215
7.4本章小結 221

第8章脈衝寬度調制功能 223
8.1硬件電路設計方案 223
8.2軟件編程實現 224
8.2.1管腳功能的配置 224
8.2.2定時器及PWM功能的配置 225
8.2.3定時器周期中斷的使能與處理 227
8.3調制算法設計 229
8.4本章小結 231

第9章電動機轉速測量方法 233
9.1電動機編碼器測速原理 234
9.1.1絕對式編碼器 234
9.1.2增量式編碼器 235
9.2硬件電路設計 238
9.3測量脈衝寬度測速 239
9.3.1獲取旋轉方向 239
9.3.2獲得轉速大小 243
9.4計數脈衝個數測速 247
9.4.1設置計數模式 247
9.4.2計算轉速大小 250
9.5本章小結 252

第10章CAN通信功能 253
10.1硬件電路及端口配置 253
10.2通信協議與軟件編程實現 254
10.2.1通信協議介紹 254
10.2.2通信程序設計 255
10.3本章小結 259

第11章控制器程序設計 261
11.1主函數流程圖 261
11.2控制器算法流程圖 262
11.3車輛運行模式及處理 264
11.3.1車輛運行模式分類 264
11.3.2故障模式 266
11.3.3制動模式 266
11.3.4前進行駛模式 267
11.3.5倒車模式 267
11.3.6滑行模式 267
11.3.7駐坡模式1 268
11.3.8駐坡模式2 268
11.4斜坡函數與PWM狀態控制 269
11.5本章小結 270

參考文獻 271

隨著基於蓄電池的電能存儲技術的不斷發展以及交流電機控制技術的不斷進步，電動汽車、電動托盤車、電動物流車、電動觀光車、電動叉車以及場地車等得到了越來越廣泛的應用。據不完全統計，低功率電動汽車控制器每年的市場總額已達，並仍處於高速增長階段。其共同特點在於，均需要電機控制器將蓄電池存儲的電能轉化為可供交流電機使用的交流電，驅動電機旋轉進而帶動車輛前進。
以低功率電動汽車的控制器為例，雖然其功率一般隻有幾千瓦，但卻具備控制動力電機、接受駕駛者指令輸入以及與設備通信等多種復雜功能，承擔著對整車的控制功能，對於車輛的性能具有決定作用。研究電動汽車控制器的設計方法和技術方案，對於提高繫統可靠性和運行性能有重要作用。
目前基於ARM架構的微控制器的主頻已經達到幾十兆赫茲甚至更高，可以滿足完成實時控制、操作數據總線、讀取數字輸入信號、采集模擬量信號的任務。目前已有的很多講解芯片使用方法的教材和專著，內容主要集中在芯片的資源介紹和外設模塊的通用操作等方面。
本書以研制和開發低功率電動汽車控制器為主線，詳細介紹了基於ARM芯片STM32F103VBT7的控制器的軟硬件設計方案，具體內容包括軟件開發環境的介紹、C語言編程、串行通信接口及應用、EEPROM數據存儲、數字輸入輸出接口、模擬采樣功能、脈衝寬度調制功能、電動機轉速測量方法和控制器程序設計等。基於本書介紹的技術方案，國內已經有多家合作企業研發完成控制器並投入市場，取得了較好的經濟效益和市場認同度。
本書既可以作為一線工程師的參考書，為進行相似項目的研究和開發提供參考，也可以作為高等院校講授C語言編程、ARM芯片使用方法以及電機控制算法的教材。本書提供了大量的原始代碼和較詳細的注釋，有助於讀者深入理解技術方案原理和具體代碼功能，提高將理論知識應用於工程實踐的能力。
由於作者水平有限，加之編寫時間倉促，本書難免有疏漏之處，敬請讀者批評指教。如有任何意見和建議，請聯繫作者郵箱gzg@bit.edu.cn。