第1篇C語言、HAL庫及編程、仿真平臺

第1章C語言知識要點(3)

1.1C語言基礎知識(3)

1.2數組(8)

1.3函數(12)

1.4指針(16)

1.5結構體、共用體與枚舉(21)

1.6編程規範(27)

思考與練習(39)

第2章STM32簡介(40)

2.1CortexM3內核(40)

2.2STM32的特點(40)

2.3STM32的分類(41)

2.4STM32的型號說明(42)

2.5內部資源(43)

2.6內部結構(45)

2.7時鐘樹(47)

思考與練習(49)

第3章寄存器的函數封裝方法(50)

3.1地址空間(50)

3.2通過地址設置寄存器(53)

3.3地址重命名(53)

3.4外設的封裝(54)

3.5寄存器的封裝(55)

思考與練習(56)

第4章HAL庫及編程平臺(57)

4.1標準庫及HAL庫的比較(57)

4.2HAL庫(57)

4.3圖形配置工具STM32CubeMX(63)

4.4編程平臺Keil MDK5(78)

思考與練習(84)

第5章仿真平臺Proteus 8.6(85)

5.1Proteus 8.6環境(85)

5.2添加器件(89)

5.3仿真控制(91)

思考與練習(92)

第2篇設 計 仿 真

第6章點亮LED燈(95)

6.1GPIO簡介(95)

6.2實例描述及硬件連接圖繪制(101)

6.3STM32CubeMX配置工程(104)

6.4仿真結果(112)

6.5代碼分析(112)

6.6點亮3個LED燈(116)

6.7流水燈(118)

思考與練習(123)

第7章用按鍵掃描控制LED燈(126)

7.1實例描述及硬件連接圖繪制(126)

7.2STM32CubeMX配置工程(127)

7.3代碼分析(129)

7.4編寫用戶代碼(130)

7.5仿真結果(132)

7.6按鍵說明(132)

思考與練習(133)

第8章按鍵中斷控制LED燈(134)

8.1中斷和異常向量(134)

8.2NVIC優先級分組(137)

8.3外部中斷(138)

8.4實例描述及硬件連接圖繪制(139)

8.5STM32CubeMX配置工程(139)

8.6代碼分析(140)

8.7編寫用戶代碼(143)

8.8仿真結果(144)

思考與練習(144)

第9章仿真器端口電平——基本定時器(145)

9.1定時器功能簡介(145)

9.2基本定時器工作分析(145)

9.3基本定時器時鐘源(146)

9.4基本定時器周期(146)

9.5實例描述及硬件連接圖繪制(146)

9.6STM32CubeMX配置工程(147)

9.7外設結構體分析(149)

9.8編寫用戶代碼(151)

9.9查看運行結果(151)

9.10仿真結果(153)

思考與練習(155)

第10章仿真器端口電平——PWM輸出(156)

10.1通用定時器工作分析(156)

10.2定時器的時鐘源(159)

10.3實例描述及硬件連接圖繪制(160)

10.4STM32CubeMX配置工程(160)

10.5外設結構體分析(162)

10.6編寫用戶代碼(163)

10.7實例現像(163)

思考與練習(164)

第11章呼吸燈——PWM輸出再應用(165)

11.1呼吸燈控制原理(165)

11.2實例描述及硬件連接圖繪制(166)

11.3STM32CubeMX配置工程(166)

11.4中斷函數分析(168)

11.5編寫用戶代碼(168)

11.6仿真結果(169)

11.7重寫回調函數(169)

思考與練習(170)

第12章脈衝測量——PWM捕獲(172)

12.1捕獲的再理解(172)

12.2實例描述及硬件連接圖繪制(173)

12.3STM32CubeMX配置工程(173)

12.4中斷函數分析(174)

12.5編寫用戶代碼(175)

12.6仿真結果(177)

12.7PWM輸入捕獲特例設置(178)

思考與練習(182)

第13章向串口發送數據(183)

13.1串口基礎知識(183)

13.2實例描述及硬件連接圖繪制(187)

13.3STM32CubeMX配置工程(188)

13.4外設結構體分析(189)

13.5編寫用戶代碼(192)

13.6仿真結果(192)

13.7重定向函數(192)

思考與練習(194)

第14章串口收發數據(195)

14.1實例描述及硬件連接圖繪制(195)

14.2STM32CubeMX配置工程(196)

14.3中斷函數分析(197)

14.4編寫用戶代碼(198)

14.5仿真結果(199)

思考與練習(199)

第15章LED燈與串口輸出並行(200)

15.1DMA概述(200)

15.2實例描述及硬件連接圖繪制(202)

15.3STM32CubeMX配置工程(203)

15.4DMA中斷函數分析(205)

15.5編寫用戶代碼(205)

15.6仿真結果(206)

思考與練習(206)

第16章實時時鐘——RTC(207)

16.1RTC的特點及時鐘源選擇(207)

16.2UNIX時間戳(207)

16.3實例描述及硬件連接圖繪制(208)

16.4STM32CubeMX配置工程(208)

16.5外設結構體分析(210)

16.6編寫用戶代碼(213)

16.7仿真結果(214)

思考與練習(214)

第17章芯片自帶溫度傳感器使用——A/D轉換(215)

17.1STM32的A/D轉換簡介(215)

17.2實例描述及硬件連接圖繪制(217)

17.3STM32CubeMX配置工程(217)

17.4外設結構體分析(220)

17.5編寫用戶代碼(224)

思考與練習(224)

第18章單總線控制下的DS18B20溫度采集(226)

18.1DS18B20簡介(226)

18.2實例描述及硬件連接圖繪制(234)

18.3STM32CubeMX配置工程(235)

18.4延時函數說明(236)

18.5編寫用戶代碼(236)

18.6實例現像(241)

第19章單總線控制下的溫濕度測量(243)

19.1DHT11簡介(243)

19.2實例描述及硬件連接圖繪制(245)

19.3STM32CubeMX配置工程(246)

19.4編寫用戶代碼(246)

19.5仿真結果(250)

第20章LCD1602顯示——字形式讀寫端口(252)

20.1LCD1602簡介(252)

20.2實例描述及硬件連接圖繪制(256)

20.3STM32CubeMX配置工程(256)

20.4預編程分析(259)

20.5編寫用戶代碼(260)

20.6仿真結果(262)

附錄AProteu器件關鍵字中英文對照表(264)

附錄B基本邏輯門電路符號(266)

部分參考答案(267)

參考文獻(270) 

單片微型計算機簡稱單片機，簡單來說就是集中央處理器(運算、控制)、隨機存儲器(數據存儲)、隻讀存儲器(程序存儲)、輸入/輸出設備(串口、並口等)和中斷繫統於同一芯片的器件。將中央處理器、隨機存儲器、隻讀存儲器、輸入/輸出設備都做成單獨的芯片，安裝在一個主板上，就構成了個人計算機主板，進而可組裝成計算機。以往單片機以8位或16位的微控制器為主體，這種單片機久經歲月的洗禮，在工業控制應用中大放光芒。然而，現代工程需求對單片機的功能、響應速度、功耗的要求越來越高，以89C51繫列單片機為代表的傳統單片機已經不能滿足這些要求。盡管工程師可以選擇諸如ARM繫列更高效快速的微處理器，但從成本及開發門檻等方面考慮，其還是很難滿足要求。基於此，ST(意法半導體)公司使用ARM公司的CortexM0、M0 、M3、M4和M7內核生產了32位高性價比的STM32微處理器，其按內核架構分為主流產品(STM32F0、STM32F1、STM32F3)、超低功耗產品(STM32L0、STM32L1、STM32L4、STM32L4 )、高性能產品(STM32F2、STM32F4、STM32F7、STM32H7)。不論哪種內核架構的產品，其內部資源(寄存器和外設功能)都較8051、AVR和PIC要豐富得多，因此STM32一上市就迅速占領了中低端微處理器市場，頗有星火燎原之勢。當然，這與其倡導的基於庫的開發方式密不可分。采用庫的開發方式，僅通過調用庫裡面的API就可迅速搭建一個大型程序，寫出各種用戶所需的應用，這就大大降低了學習及開發門檻。特別是STM32CubeMX軟件的問世，更是使其應用庫函數開發進展迅速。基於此，本書主要對庫采用的C語言做了總結歸納，進而對STM32的構成及庫函數的封裝形式做了簡要分析，*後采用HAL庫在Proteus平臺進行編程實例化。本書主要包括兩篇。篇：語言、HAL庫及編程平臺。本篇歸納總結了C語言程序常用語法、關鍵字，簡要介紹了STM32的特點、分類等內容；此外，還介紹了函數對寄存器封裝方法、HAL庫，以及STM32CbueMX、Keil MDK、Proteus等工具。第二篇：設計仿真。本篇介紹了點亮LED燈、按鍵掃描控制LED燈、按鍵中斷控制LED燈、基本定時器、PWM輸出(仿真器端口電平、呼吸燈、PWM捕獲)、串口收發送數據(輪循、中斷、DMA)、實時時鐘RTC、單總線控制(溫、濕度采集)及LCD1602的仿真應用。本書由編者結合多年從事機電一體化、信號檢測技術等相關課程教學經驗編寫而成，為初學、自學的學生、研究人員學習HAL庫編程的入門書籍，尤其適合無硬件基礎或掌握的硬件知識不豐富的讀者，適用於入門培訓、課堂教學。本書的出版得到了南昌航空大學創新創業教育課程培育項目的大力支持。在編寫本書的過程中，參考了多種書籍、文獻，除參考文獻中所列的文獻之外，還有許多來自於網絡，無法一一注明出處。在此，謹向所有文獻作者表示感謝！由於作者水平有限，書中不妥之處在所難免，敬請各位讀者給予批評、指正