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( 簡體 字) | |
| 作者：李正軍 | 類別：1. -> 電腦組織與體系結構 -> 單晶片 -> STM32 |
| 出版社：清華大學出版社 |  3dWoo書號： 56397詢問書籍請說出此書號！ 有庫存 NT售價： 395 元 |
| 出版日：2/1/2024 | |
| 頁數：312 | |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 字 ) |
| ISBN：9787302653783 | 加入購物車 │加到我的最愛 (請先登入會員) |
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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內置外設的地址范圍 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背景圖片制作方法 3.4.3圖標制作方法及圖標文件的生成 3.4.4新建一個工程并進行界面配置 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 5.3STM32PWM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 6.4.1RS232C串行通信接口 6.4.2RS485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ModbusRTU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主要特征 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 9.5.1PCA82C250/251CAN總線收發器 9.5.2TJA1051CAN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 10.2.4RS485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數字化變電站后臺計算機監控網絡系統 第11章μC/OSⅡ在STM32上的移植與應用實例 11.1μC/OSⅡ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/OSⅡ內核調度基本原理 11.3μC/OSⅡ的移植與應用 11.3.1μC/OSⅡ的移植 11.3.2μC/OSⅡ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章新型分布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雙機冗余電路的設計 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ΣΔ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 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于 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布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,尤其注重工程應用技術。 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、計算機 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。
本書主要講述STM32嵌入式系統應用實例。為了讓讀者能夠快速地掌握STM32 嵌入式系統的核心技術，本書從STM32 嵌入式微控制器最小系統設計入手，以實戰為目的，介紹了多個STM32 嵌入式系統應用實例，讀者借鑒書中實例，可以容易地設計出滿足自己項目要求的嵌入式系統，達到事半功倍的效果。書中應用實例涉及面廣、內容翔實，均為編者多年教學與科研成果的總結。
本書講述了很多新技術，如DGUS彩色液晶顯示屏應用實例。DGUS彩色液晶顯示屏通過DGUS開發軟件，可以非常方便地顯示漢字、數字、符號、圖形、圖片、曲線、儀表盤等，特別易于今后的修改，徹底改變了液晶顯示器采用點陣顯示的開發方式，節省了大量的人力物力。不同于一般的液晶顯示器的開發方式，DGUS是一種全新的開發方式。微控制器通過UART串行通信接口發送顯示的命令，每頁顯示的內容通過頁切換即可改變。 另外，本書還介紹了旋轉編碼器設計實例、CAN通信轉換器設計實例、電力網絡儀表設計實例和新型分布式控制系統（DCS）設計實例。這些實例以STM32F103為核心，均有獨立的架構，能夠培養讀者的系統設計能力和實踐能力。 本書的數字資源中提供了書中實例的STM32項目工程，如4×4鍵盤掃描程序代碼、DMT32240C035_06WN屏程序代碼、PWM輸出程序代碼、獨立看門狗程序代碼、窗口看門狗程序代碼、USART串行通信程序代碼、MB85RS16操作程序代碼、PCF2129操作程序代碼、RS232CAN(STM32F103) 程序代碼、RTC程序代碼、DCS程序代碼和FBDCS(ST)_8AI程序代碼。一方面，這些STM32項目工程給讀者一個完整的工程模板，讓讀者不再需要自建； 另一方面，讀者參照這些項目工程實例可以快速地完成自己的項目。 DCS程序代碼是基于第13章講述的控制卡運行的，可以與FBDCS(ST)_8AI程序之間進行CAN通信，對于初次學習μC/OSⅡ的讀者，可以很容易地在μC/OSⅡ操作系統上編寫自己項目的任務，由此打開學習μC/OSⅡ操作系統的大門。同時，在μC/OSⅡ操作系統的平臺上，還提供了μC/OSⅡ的多個任務程序、STM32 CAN通信程序、TCP以太網通信程序、基于W5100芯片的以太網通信程序、雙機備份程序、PID控制算法程序、FSMC存儲器擴展程序、對DCS主站下載的組態信息進行解析等程序。 PWM輸出程序代碼、獨立看門狗程序代碼、窗口看門狗程序代碼、USART串行通信程序代碼和RTC程序代碼是在目前使用最廣泛的正點原子STM32F103戰艦開發板上調試通過的； μC/OSⅡ程序代碼是在奮斗STM32開發板V5上調試通過的。讀者也可以將上述程序代碼移植到自己的STM32開發板上。 本書共13章。第1章對STM32嵌入式微控制器最小系統設計進行了概述，介紹了STM32F1系列產品系統構架和STM32F103ZET6內部結構、STM32F103ZET6的存儲器映像、STM32F103ZET6的時鐘結構、STM32F103VET6的引腳、STM32F103VET6最小系統設計； 第2章講述了人機接口設計與應用實例，包括獨立式鍵盤接口設計、矩陣式鍵盤接口設計、矩陣式鍵盤的接口實例、顯示技術的發展及其特點、LED顯示器接口設計和觸摸屏技術； 第3章講述了DGUS彩色液晶顯示屏應用實例，包括屏存儲空間、硬件配置文件、DGUS組態軟件安裝和使用說明、工程下載、DGUS屏顯示變量配置方法及其指令詳解和通過USB對DGUS屏進行調試； 第4章講述了旋轉編碼器設計實例，包括旋轉編碼器的接口設計、呼吸機按鍵與旋轉編碼器程序結構、按鍵掃描與旋轉編碼器中斷檢測程序和鍵值存取程序； 第5章講述了PWM輸出與看門狗定時器應用實例，包括STM32F103定時器概述、STM32通用定時器、STM32 PWM輸出應用實例和看門狗定時器； 第6章講述了USART與Modbus通信協議應用實例，包括串行通信基礎、STM32的USART工作原理、STM32的USART串行通信應用實例、外部總線、Modbus通信協議和PMM2000電力網絡儀表ModbusRTU通信協議； 第7章講述了SPI與鐵電存儲器接口應用實例，包括STM32的SPI通信原理、STM32F103的SPI工作原理和STM32的SPI與鐵電存儲器接口應用實例； 第8章講述了I2C與日歷時鐘接口應用實例，包括STM32的I2C通信原理、STM32F103的I2C接口和STM32的I2C與日歷時鐘接口應用實例； 第9章講述了CAN通信轉換器設計實例，包括CAN的特點、STM32的CAN總線概述、STM32的bxCAN工作模式、STM32的bxCAN功能描述、CAN總線收發器、CAN通信轉換器概述、CAN通信轉換器微控制器主電路的設計、CAN通信轉換器UART驅動電路的設計、CAN通信轉換器CAN總線隔離驅動電路的設計、CAN通信轉換器USB接口電路的設計和CAN通信轉換器的程序設計； 第10章講述了電力網絡儀表設計實例，包括PMM2000電力網絡儀表概述、PMM2000電力網絡儀表的硬件設計、周期和頻率測量、STM32F103VBT6初始化程序、電力網絡儀表的算法、LED數碼管動態顯示程序設計和PMM2000電力網絡儀表在數字化變電站中的應用； 第11章講述了μC/OSⅡ在STM32上的移植與應用實例，包括μC/OSⅡ介紹、嵌入式控制系統的軟件平臺和μC/OSⅡ的移植與應用； 第12章講述了RTC與萬年歷應用實例，包括RTC、備份寄存器(BKP)、RTC的操作和萬年歷應用實例； 第13章講述了新型分布式控制系統設計實例，包括新型DCS概述、現場控制站的組成、新型DCS通信網絡、新型DCS控制卡的硬件設計、新型DCS控制卡的軟件設計、控制算法的設計、8通道模擬量輸入板卡(8AI)的設計、8通道熱電偶板卡(8TC)的設計、8通道熱電阻板卡(8RTD)的設計、4通道模擬量輸出板卡(4AO)的設計、16通道數字量輸入板卡(16DI)的設計、16通道數字量輸出板卡(16DO)的設計、8通道脈沖量量輸入板卡(8PI)的設計和嵌入式控制系統可靠性與安全性技術。 本書結合編者30多年的科研和教學經驗，遵循“循序漸進，理論與實踐并重，共性與個性兼顧”的原則，將理論實踐一體化的教學方式融入其中。實踐案例由淺入深，層層遞進，在幫助讀者快速掌握某一外設功能的同時，有效融合其他外部設備。 在此對本書引用的參考文獻的作者一并表示真誠的感謝。由于編者水平有限，加上時間倉促，書中不妥之處在所難免，敬請廣大讀者不吝指正。 編者2024年1月 | |
