基于構(gòu)件化的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計：STM32微控制器

目　錄
前言
項目1　GPIO基礎(chǔ)應(yīng)用—實現(xiàn)閃燈和
開關(guān)狀態(tài)檢測與控制功能 1
項目目標 1
知識準備 2
任務(wù)1.1　熟悉嵌入式系統(tǒng)和課程學習
方法 2
1.1.1　嵌入式系統(tǒng)的概念和組成 2
1.1.2　嵌入式系統(tǒng)的知識體系和學習
建議 5
任務(wù)1.2　熟悉MCU資源和硬件最小
系統(tǒng) 6
1.2.1　STM32F1系列MCU簡介 6
1.2.2　MCU存儲映射、引腳功能與
硬件最小系統(tǒng) 7
任務(wù)1.3　掌握MCU的GPIO底層驅(qū)動
構(gòu)件使用方法 12
1.3.1　GPIO的通用知識 12
1.3.2　MCU的GPIO底層驅(qū)動構(gòu)件
使用方法 13
項目實施 17
任務(wù)1.4　嵌入式構(gòu)件化設(shè)計及閃燈的
實現(xiàn) 17
1.4.1　小燈硬件構(gòu)件和軟件構(gòu)件的設(shè)計及使用方法 17
1.4.2　嵌入式軟件最小系統(tǒng)設(shè)計
—實現(xiàn)閃燈 21
任務(wù)1.5　開關(guān)狀態(tài)檢測與控制功能的
設(shè)計與實現(xiàn) 31
1.5.1　開關(guān)硬件構(gòu)件和軟件構(gòu)件的
設(shè)計及使用方法 31
1.5.2　開關(guān)狀態(tài)檢測與控制功能的
應(yīng)用層程序設(shè)計 34
拓展學習 36
*任務(wù)1.6　熟悉MCU的GPIO底層驅(qū)動
構(gòu)件源文件 36
評價反饋 41
項目2　利用定時中斷實現(xiàn)頻閃燈 43
項目目標 43
知識準備 43
任務(wù)2.1　理解定時器的定時原理 43
任務(wù)2.2　理解中斷的通用知識 44
2.2.1　中斷的基本概念 44
2.2.2　中斷的基本過程 47
2.2.3　CM3的非內(nèi)核模塊中斷管理
機制 48
項目實施 49
任務(wù)2.3　利用Timer定時中斷實現(xiàn)頻
閃燈 49
2.3.1　MCU的Timer基本定時底層
驅(qū)動構(gòu)件的使用方法 49
2.3.2　利用Timer定時中斷實現(xiàn)頻閃燈
的應(yīng)用層程序設(shè)計 52
任務(wù)2.4　利用內(nèi)核定時器（SysTick Timer）中斷實現(xiàn)頻閃燈 56
2.4.1　SysTick的功能特性及其底層
驅(qū)動構(gòu)件的使用方法 56
2.4.2　利用SysTick定時中斷實現(xiàn)頻閃
燈的應(yīng)用層程序設(shè)計 58
拓展學習 60
*任務(wù)2.5　熟悉MCU的定時器底層
驅(qū)動構(gòu)件源文件 60
2.5.1　MCU的Timer基本定時底層驅(qū)動
構(gòu)件源文件 60
2.5.2　MCU的SysTick定時器底層驅(qū)動構(gòu)件源文件 63
評價反饋 64
項目3　GPIO和定時器的綜合應(yīng)用—
實現(xiàn)數(shù)碼管顯示、鍵盤檢測與
控制、測溫功能 65
項目目標 65
知識準備 65
任務(wù)3.1　掌握數(shù)碼管的通用知識 65
3.1.1　數(shù)碼管的結(jié)構(gòu) 65
3.1.2　基于MCU直接控制的數(shù)碼管
硬件構(gòu)件設(shè)計 66
3.1.3　數(shù)碼管的筆形碼 67
3.1.4　基于MCU直接控制的數(shù)碼管
顯示原理 69
任務(wù)3.2　掌握鍵盤的通用知識 71
3.2.1　鍵盤的基本問題 71
3.2.2　鍵盤的兩種接口方式 72
任務(wù)3.3　基于TM1637的數(shù)碼管和鍵盤
構(gòu)件設(shè)計 74
3.3.1　基于TM1637的數(shù)碼管和鍵盤
硬件構(gòu)件設(shè)計 74
3.3.2　基于TM1637的數(shù)碼管和鍵盤
軟件構(gòu)件的組成及使用方法 76
項目實施 79
任務(wù)3.4　基于TM1637的數(shù)碼管顯示的
應(yīng)用層程序設(shè)計 79
3.4.1　使用軟件延時實現(xiàn)數(shù)碼管先后
顯示不同的數(shù)據(jù) 79
3.4.2　使用定時中斷實現(xiàn)數(shù)碼管先后
顯示不同的數(shù)據(jù) 81
任務(wù)3.5　基于TM1637的鍵盤檢測與控制的應(yīng)用層程序設(shè)計 85
3.5.1　鍵盤檢測與控制的查詢程序
流程 85
3.5.2　應(yīng)用實例參考程序 85
任務(wù)3.6　基于DS18B20的測溫功能
設(shè)計與實現(xiàn) 88
3.6.1　DS18B20的主要特點和基于DS18B20的測溫硬件構(gòu)件
設(shè)計 88
3.6.2　基于DS18B20的測溫軟件構(gòu)件的組成及使用方法 89
3.6.3　基于DS18B20的測溫功能應(yīng)用
層程序設(shè)計 90
拓展學習 92
*任務(wù)3.7　基于TM1637的數(shù)碼管和
鍵盤軟件構(gòu)件源文件的設(shè)計 92
*任務(wù)3.8　基于DS18B20的測溫軟件構(gòu)件源文件的設(shè)計 98
評價反饋 103
項目4　利用UART實現(xiàn)上位機和下位
機的通信 105
項目目標 105
知識準備 105
任務(wù)4.1　理解UART的通用知識 105
任務(wù)4.2　掌握MCU的UART底層驅(qū)動
構(gòu)件使用方法 108
4.2.1　MCU的UART主要特性和
引腳 108
4.2.2　MCU的UART底層驅(qū)動構(gòu)件
的組成及使用方法 109
項目實施 112
任務(wù)4.3　UART通信應(yīng)用層程序設(shè)計
與功能測試 112
4.3.1　UART通信的應(yīng)用層程序
設(shè)計 112
4.3.2?UART通信的測試方法 115
4.3.3?使用printf函數(shù)輸出數(shù)據(jù) 116
拓展學習 118
*任務(wù)4.4　熟悉MCU的UART底層
驅(qū)動構(gòu)件源文件 118
評價反饋 126
項目5　利用Timer實現(xiàn)PWM和輸入
捕獲功能 127
項目目標 127
知識準備 127
任務(wù)5.1　理解PWM和輸入捕獲的通用
知識 127
5.1.1　PWM的通用知識 127
5.1.2　輸入捕獲的通用知識 130
任務(wù)5.2　掌握Timer_PWM_INCAP
底層驅(qū)動構(gòu)件使用方法 131
5.2.1　MCU的Timer通道引腳 131
5.2.2　Timer_PWM_INCAP底層驅(qū)動
構(gòu)件的組成及使用方法 132
項目實施 138
任務(wù)5.3　利用PWM控制小燈的
亮度 138
任務(wù)5.4　利用輸入捕獲測量脈沖信號
的周期和脈寬 140
拓展學習 144
*任務(wù)5.5　熟悉Timer_PWM_INCAP
底層驅(qū)動構(gòu)件源文件 144
評價反饋 159
項目6　利用ADC設(shè)計簡易數(shù)字
電壓表 161
項目目標 161
知識準備 161
任務(wù)6.1　理解ADC的通用知識 161
任務(wù)6.2　掌握MCU的ADC底層驅(qū)
動構(gòu)件使用方法 164
6.2.1　MCU的ADC主要特性
和引腳 164
6.2.2　MCU的ADC底層驅(qū)動構(gòu)件的
組成及使用方法 165