Arm嵌入式系統案例實戰——手把手教你掌握STM32F103微控制器項目開發

本書從科研、教學和工程實際應用出發,理論聯系實際,全面系統地講述了基於 STM32系列單片機的 嵌入式系統應用實例;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,全面重構教材內 容,將產業界的**技術引入教學和科研。全書共13章,主要內容包括STM32 嵌入式微控制器最小系統 設計、人機接口設計與應用實例、DGUS彩色液晶顯示屏應用實例、旋轉編碼器設計實例、PWM 輸出與看 門狗定時器應用實例、USART與 Modbus通信協議應用實例、SPI與鐵電存儲器接口應用實例、I2C 與日 歷時鐘接口應用實例、CAN 通信轉換器設計實例、電力網絡儀表設計實例、μC/OS-Ⅱ在 STM32上的移植 與應用實例、RTC與萬年歷應用實例和新型分佈式控制系統設計實例。全書內容豐富,體系先進,結構合 理,理論與實踐相結合,尤其註重工程應用技術。 本書可作為高等院校各類自動化、機器人、自動檢測、機電一體化、人工智能、電子與電氣工程、電腦 應用、信息工程、物聯網等相關專業的本、專科學生及研究生的教學參考書,也適合從事 STM32嵌入式系 統開發的工程技術人員參考。

目錄

第1章STM32嵌入式微控制器最小系統設計

1.1STM32微控制器概述

1.1.1STM32微控制器產品介紹

1.1.2STM32系統性能分析

1.1.3STM32微控制器的命名規則

1.1.4STM32微控制器內部資源

1.1.5STM32微控制器的選型

1.2STM32F1系列產品系統構架和STM32F103ZET6內部架構

1.2.1STM32F1系列產品系統架構

1.2.2STM32F103ZET6內部架構

1.3STM32F103ZET6的存儲器映像

1.3.1STM32F103ZET6內置外設的地址範圍

1.3.2嵌入式SRAM

1.3.3嵌入式Flash

1.4STM32F103ZET6的時鐘結構

 1.5STM32F103VET6的引腳

1.6STM32F103VET6 最小系統設計

第2章人機接口設計與應用實例

2.1獨立式鍵盤接口設計

2.1.1鍵盤的特點及按鍵確認

2.1.2獨立式按鍵擴展實例

2.2矩陣式鍵盤接口設計

2.2.1矩陣式鍵盤工作原理

2.2.2按鍵的識別方法

2.2.3鍵盤的編碼

2.3矩陣式鍵盤的接口實例

2.3.14×4矩陣式鍵盤的硬件設計

2.3.24×4矩陣式鍵盤的軟件設計

2.4顯示技術的發展及其特點

2.4.1顯示技術的發展

2.4.2顯示器件的主要參數

2.5LED顯示器接口設計

2.5.1LED顯示器的結構

2.5.2LED顯示器的掃描方式

2.6觸摸屏技術及其在工程中的應用

2.6.1觸摸屏發展歷程

2.6.2觸摸屏的工作原理

2.6.3工業用觸摸屏產品介紹

2.6.4觸摸屏在工程中的應用

第3章DGUS彩色液晶顯示屏應用實例

3.1屏存儲空間

3.1.1數據變量空間

3.1.2字庫(圖標)空間

3.1.3圖片空間

3.1.4寄存器

3.2硬件配置文件

3.3DGUS組態軟件安裝

3.4DGUS組態軟件使用說明

3.4.1界面介紹

3.4.2背景圖片製作方法

3.4.3圖標製作方法及圖標文件的生成

3.4.4新建一個工程並進行界面配置

3.4.5工程文件說明

3.5工程下載

3.6DGUS屏顯示變量配置方法及其指令詳解

3.6.1串口數據幀架構

3.6.2數據變量

3.6.3文本變量

3.6.4圖標變量

3.6.5基本圖形變量

3.7通過USB對DGUS屏進行調試

第4章旋轉編碼器設計實例

4.1旋轉編碼器的接口設計

4.1.1旋轉編碼器的工作原理

4.1.2旋轉編碼器的接口電路設計

4.1.3旋轉編碼器的時序分析

4.2呼吸機按鍵與旋轉編碼器程序結構

4.3按鍵掃描與旋轉編碼器中斷檢測程序

4.3.1KEY1與KEY5的按鍵掃描程序

4.3.2KEY2與KEY3的中斷檢測程序

4.4鍵值存取程序

4.4.1環形FIFO按鍵緩沖區

4.4.2鍵值存取程序相關函數

第5章PWM輸出與看門狗定時器應用實例

5.1STM32F103定時器概述

5.2STM32通用定時器

5.2.1通用定時器簡介

5.2.2通用定時器的主要功能

5.2.3通用定時器的功能描述

5.2.4通用定時器的工作模式

5.3STM32 PWM輸出應用實例

5.3.1PWM輸出硬件設計

5.3.2PWM輸出軟件設計

5.4看門狗定時器

5.4.1看門狗應用介紹

5.4.2獨立看門狗

5.4.3窗口看門狗

5.4.4看門狗操作相關的庫函數

5.4.5獨立看門狗程序設計

5.4.6窗口看門狗程序設計

第6章USART與Modbus通信協議應用實例

6.1串行通信基礎

6.1.1串行異步通信數據格式

6.1.2連接握手

6.1.3確認

6.1.4中斷

6.1.5輪詢

6.2STM32的USART工作原理

6.2.1USART介紹

6.2.2USART主要特性

6.2.3USART功能概述

6.2.4USART通信時序

6.2.5USART中斷

6.2.6USART相關寄存器

6.3STM32的USART串行通信應用實例

6.3.1STM32的USART的基本配置流程

6.3.2STM32的USART串行通信應用硬件設計

6.3.3STM32的USART串行通信應用軟件設計

6.4外部總線

6.4.1RS232C串行通信接口

6.4.2RS485串行通信接口

6.5Modbus通信協議

6.5.1概述

6.5.2兩種傳輸模式

6.5.3Modbus消息幀

6.5.4錯誤檢測方法

6.5.5Modbus的編程方法

6.6PMM2000電力網絡儀表ModbusRTU通信協議

6.6.1串口初始化參數

6.6.2開關量輸入

6.6.3繼電器控制

6.6.4錯誤處理

6.6.5讀取標準電力參數

第7章SPI與鐵電存儲器接口應用實例

7.1STM32的SPI通信原理

7.1.1SPI概述

7.1.2SPI互連

7.2STM32F103的SPI工作原理

7.2.1SPI主要特徵

7.2.2SPI內部結構

7.2.3時鐘信號的相位和極性

7.2.4數據幀格式

7.2.5配置SPI為主模式

7.3STM32的SPI與鐵電存儲器接口應用實例

7.3.1STM32的SPI配置流程

7.3.2SPI與鐵電存儲器接口的硬件設計

7.3.3SPI與鐵電存儲器接口的軟件設計

第8章I2C與日歷時鐘接口應用實例

8.1STM32的I2C通信原理

8.1.1I2C控制器概述

8.1.2I2C總線的數據傳輸

8.2STM32F103的I2C接口

8.2.1STM32F103的I2C主要特性

8.2.2STM32F103的I2C內部結構

8.2.3STM32F103的模式選擇

8.3STM32的I2C與日歷時鐘接口應用實例

8.3.1STM32的I2C配置流程

8.3.2I2C與日歷時鐘接口的硬件設計

8.3.3I2C與日歷時鐘接口的軟件設計

第9章CAN通信轉換器設計實例

9.1CAN的特點 

9.2STM32的CAN總線概述

9.2.1bxCAN的主要特點

9.2.2CAN物理層特性

9.2.3STM32的CAN控制器

9.2.4STM32的CAN過濾器

9.3STM32的bxCAN工作模式

9.3.1初始化模式

9.3.2正常模式

9.4STM32的bxCAN功能描述

9.4.1CAN發送流程

9.4.2CAN接收流程

9.5CAN總線收發器

9.5.1PCA82C250/251 CAN總線收發器

9.5.2TJA1051 CAN總線收發器

9.6CAN通信轉換器概述

9.7CAN通信轉換器微控制器主電路的設計

9.8CAN通信轉換器UART驅動電路的設計

9.9CAN通信轉換器CAN總線隔離驅動電路的設計

9.10CAN通信轉換器USB接口電路的設計

9.11CAN通信轉換器的程序設計

第10章電力網絡儀表設計實例

10.1PMM2000電力網絡儀表概述

10.2PMM2000電力網絡儀表的硬件設計

10.2.1主板的硬件電路設計

10.2.2電壓輸入電路的硬件設計

10.2.3電流輸入電路的硬件設計

10.2.4RS485通信電路的硬件設計

10.2.54～20mA模擬信號輸出的硬件電路設計

10.3周期和頻率測量

10.4STM32F103VBT6初始化程序

10.4.1NVIC中斷初始化程序

10.4.2GPIO初始化程序

10.4.3ADC初始化程序

10.4.4DMA初始化程序

10.4.5定時器初始化程序

10.5電力網絡儀表的算法

10.6LED數碼管動態顯示程序設計

10.6.1LED數碼管段碼表

10.6.2LED指示燈狀態編碼表

10.6.31ms系統滴答定時器中斷服務程序

10.7PMM2000電力網絡儀表在數字化變電站中的應用

10.7.1應用領域

10.7.2iMeaCon數字化變電站後台電腦監控網絡系統

第11章μC/OSⅡ在STM32上的移植與應用實例

11.1μC/OSⅡ介紹

11.2嵌入式控制系統的軟件平臺

11.2.1軟件平臺的選擇

11.2.2μC/OSⅡ內核調度基本原理

11.3μC/OSⅡ的移植與應用

11.3.1μC/OSⅡ的移植

11.3.2μC/OSⅡ的應用

第12章RTC與萬年歷應用實例

12.1RTC

12.1.1RTC簡介

12.1.2RTC主要特性

12.1.3RTC內部結構

12.1.4RTC復位過程

12.2備份寄存器(BKP)

12.2.1BKP簡介

12.2.2BKP特性

12.2.3BKP入侵檢測

12.3RTC的操作

12.3.1RTC的初始化

12.3.2RTC時間寫入初始化

12.4萬年歷應用實例

第13章新型分佈式控制系統設計實例

13.1新型DCS概述

13.1.1通信網絡的要求

13.1.2通信網絡的要求控制功能的要求

13.1.3系統可靠性的要求

13.1.4其他方面的要求

13.2現場控制站的組成

13.2.1兩個控制站的DCS結構

13.2.2DCS測控板卡的類型

13.3新型DCS通信網絡

13.3.1以太網實際連接網絡

13.3.2雙CAN通信網絡

13.4新型DCS控制卡的硬件設計

13.4.1控制卡的硬件組成

13.4.2W5100網絡接口芯片

13.4.3雙機冗餘電路的設計

13.4.4存儲器擴展電路的設計

13.5新型DCS控制卡的軟件設計

13.5.1控制卡軟件的框架設計

13.5.2雙機熱備程序的設計

13.5.3CAN通信程序的設計

13.5.4以太網通信程序的設計

13.6控制算法的設計

13.6.1控制算法的解析與運行

13.6.2控制算法的存儲與恢復

13.78通道模擬量輸入板卡(8AI)的設計

13.7.18通道模擬量輸入板卡的功能概述

13.7.28通道模擬量輸入板卡的硬件組成

13.7.38通道模擬量輸入板卡微控制器主電路設計

13.7.422位ΣΔ型A/D轉換器ADS1213

13.7.58通道模擬量輸入板卡測量與斷線檢測電路設計

13.7.68通道模擬量輸入板卡信號調理與通道切換電路設計

13.7.78通道模擬量輸入板卡程序設計

13.88通道熱電偶輸入板卡(8TC)的設計

13.8.18通道熱電偶輸入板卡的功能概述

13.8.28通道熱電偶輸入板卡的硬件組成

13.8.38通道熱電偶輸入板卡測量與斷線檢測電路設計

13.8.48通道熱電偶輸入板卡程序設計

13.98通道熱電阻輸入板卡(8RTD)的設計

13.9.18通道熱電阻輸入板卡的功能概述

13.9.28通道熱電阻輸入板卡的硬件組成

13.9.38通道熱電阻輸入板卡測量與斷線檢測電路設計

13.9.48通道熱電阻輸入板卡的程序設計

13.104通道模擬量輸出板卡(4AO)的設計

13.10.14通道模擬量輸出板卡的功能概述

13.10.24通道模擬量輸出板卡的硬件組成

13.10.34通道模擬量輸出板卡PWM輸出與斷線檢測電路設計

13.10.44通道模擬量輸出板卡自檢電路設計

13.10.54通道模擬量板卡輸出算法設計

13.10.64通道模擬量板卡程序設計

13.1116通道數字量輸入板卡(16DI)的設計

13.11.116通道數字量輸入板卡的功能概述

13.11.216通道數字量輸入板卡的硬件組成

13.11.316通道數字量輸入板卡信號預處理電路的設計

13.11.416通道數字量輸入板卡信號檢測電路設計

13.11.516通道數字量輸入板卡程序設計

13.1216通道數字量輸出板卡(16DO)的設計

13.12.116通道數字量輸出板卡的功能概述

13.12.216通道數字量輸出板卡的硬件組成

13.12.316通道數字量輸出板卡開漏極輸出電路設計

13.12.416通道數字量輸出板卡輸出自檢電路設計

13.12.516通道數字量輸出板卡外配電壓檢測電路設計

13.12.616通道數字量輸出板卡的程序設計

13.138通道脈沖量輸入板卡(8PI)的設計

13.13.18通道脈沖量輸入板卡的功能概述

13.13.28通道脈沖量輸入板卡的硬件組成

13.13.38通道脈沖量輸入板卡的程序設計

13.14嵌入式控制系統可靠性與安全性技術

13.14.1可靠性技術的發展過程

13.14.2可靠性基本概念和術語

13.14.3可靠性設計的內容

13.14.4系統安全性

13.14.5軟件可靠性

參考文獻