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醫用單片機開發實用教程——基于STM32F4

( 簡體 字)
作者:董磊,張帥類別:1. -> 電腦組織與體系結構 -> 單晶片 -> STM32
譯者:
出版社:電子工業出版社醫用單片機開發實用教程——基于STM32F4 3dWoo書號: 53179
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NT定價: 395
折扣價: 371

出版日:6/1/2020
頁數:372
光碟數:0
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印刷:黑白印刷語系: ( 簡體 版 )
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ISBN:9787121363894
作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 
(簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證)
作者序:

譯者序:

前言:

微控制器(或稱單片機)系統設計是生物醫學工程、醫療器械工程、康復工程等專業的核心課程,學生既要掌握微控制器設計的基本技能,還要將這些技能熟練應用于醫用電子技術領域。要想成為一名優秀的醫用電子系統設計工程師,還需要進一步掌握軟硬件聯合調試的技能,具備模塊化設計思想,能夠從宏觀角度進行系統架構設計,并靈活地將各種技術規范融入設計中。
天津大學李剛教授說:勇于實踐+深入思考=真才實學。而當今的工科學生普遍缺乏的就是勇于實踐,沒有大量的實踐,就很難對某一個問題進行深入剖析和思考,當然,也就談不上真才實學。在科學技術日新月異的今天,卓越工程師的培養必須配以高強度的實訓。
本書是一本講解STM32F4系列微控制器設計的書籍,嚴格意義上講,本書也是一本實訓手冊。本書以醫療電子單片機高級開發系統(LY-ST429M型單片機高級開發平臺+LY-M501型人體生理參數監測系統)為平臺,共安排18個實驗,其中實驗1∼實驗13為微控制器基礎實驗,實驗14∼實驗18為醫療電子專業實驗。所有實驗均詳細介紹了實驗內容、設計思路,并且都有詳細的步驟和源代碼,以確保讀者能夠順利完成。每章的最后都安排了一個任務,作為本章實驗的延伸和拓展。
目前主流的微控制器的功能比以往的強大得多,想要掌握其知識點,必須花費大量的時間和精力。比如,要學習某一款STM32微控制器,至少要閱讀三本手冊,即ARM公司的《ARM Cortex-M3與Cortex-M4權威指南》、ST公司的《STM32中文參考手冊》和《STM32固件庫使用手冊》,這些手冊加起來有一兩千頁。除此之外,還要花費大量的時間和精力熟悉STM32的集成開發環境、程序下載工具、串口助手工具等。為了減輕初學者查找資料和熟悉開發工具的負擔,能夠將更多的精力聚焦在實踐環節,快速入門,本書將上述手冊中的相關知識點匯總在“實驗原理”中,將STM32集成開發環境、程序下載工具、串口助手工具等的使用方法穿插于各章節中。這樣,讀者就可以通過本書和醫療電子單片機高級開發系統,秉承“勇于實踐+深入思考”的思想,輕松踏上學習STM32之路,在實踐過程中不知不覺地掌握各種知識和技能。
本書的特點如下:
1.以醫療電子單片機高級開發系統作為實踐載體,微控制器選取STM32F429IGT6芯片。主要考慮到STM32是目前市面上使用最為廣泛的微控制器之一,且該系列的微控制器具有功耗低、外設多、基于庫開發、配套資料多、開發板種類多等優勢。
2.詳細講解18個實驗所涉及的知識點,未涉及的內容盡量不予講解,以便于初學者快速掌握微控制器系統設計的核心要點。
3.將各種規范貫穿于整個微控制器系統設計過程中,如Keil集成開發環境參數設置、工程和文件命名規范、版本規范、軟件設計規范等。
4.所有實驗嚴格按照統一的工程架構設計,每個子模塊按照統一標準設計。
5.配有豐富的資料包,包括醫療電子單片機高級開發系統原理圖、例程、軟件包、硬件套件,以及配套的PPT、視頻等。這些資料會持續更新,下載鏈接可通過微信公眾號“卓越工程師培養系列”獲取。
關于本書的使用,建議先通過實驗1∼實驗3快速熟悉整個開發流程;對于實驗4∼實驗7投入較多的時間和精力,重點學習外設架構、寄存器、固件庫函數、驅動設計和應用層設計等,并認真總結這4個實驗的經驗;最后,將前面所學知識靈活運用到后面11個實驗中。
本書中的程序嚴格按照《C語言軟件設計規范(LY-STD001-2019)》編寫。設計規范要求每個函數的實現必須有清晰的函數模塊信息,函數模塊信息包括函數名稱、函數功能、輸入參數、輸出參數、返回值、創建日期和注意事項。受限于篇幅,實驗3∼實驗18中的程序省略了函數模塊信息,建議讀者在編寫程序時完善每個函數的模塊信息。“函數實現及其模塊信息”(位于本書配套資料包的“08.軟件資料”文件夾)羅列了所有函數的實現及其模塊信息,供讀者參考。
本書的編寫得到了深圳市樂育科技有限公司的大力支持;深圳大學的覃進宇、劉宇林、郭文波和黃榮禎在教材編寫、例程優化和文字校對中做了大量的工作;本書的出版得到了電子工業出版社的鼎力支持,張小樂編輯為本書的順利出版做了大量的工作。一并向他們表示衷心的感謝。本書獲深圳大學教材出版資助。
由于作者水平有限,書中難免有錯誤和不足之處,敬請讀者不吝賜教。

作 者
2020年5月
內容簡介:

本書以醫療電子單片機高級開發系統(LY-ST429M型單片機高級開發平臺+LY-M501型人體生理參數監測系統)為平臺,共安排18個實驗,其中實驗1∼實驗13為微控制器基礎實驗,實驗14∼實驗18為醫療電子專業實驗。所有實驗均詳細介紹了實驗內容、設計思路,并且都有詳細的步驟和源代碼,以確保讀者能夠順利完成。每章的最后都安排了一個任務,作為本章實驗的延伸和拓展。本書中的程序均按照《C語言軟件設計規范(LY-STD001——2019)》編寫。所有實驗均基于模塊化設計,這樣有利于將模塊應用于不同的項目和產品中。本書配有豐富的資料包,包括醫療電子單片機高級開發系統原理圖、例程、軟件包、硬件套件,以及配套的PPT、視頻等。這些資料會持續更新,下載鏈接可通過微信公眾號“卓越工程師培養系列”獲取。本書既可以作為高等院校相關課程的教材,也可作為微控制器系統設計及相關行業工程技術人員的參考書。
目錄:

第1章 STM32F4開發平臺和工具 1
1.1 STM32微控制器簡介 1
1.2 STM32開發工具的安裝與配置 2
1.2.1 安裝Keil 5.20 2
1.2.2 配置Keil 5.20 4
1.3 醫療電子單片機高級開發系統簡介 5
1.4 基于醫療電子單片機高級開發系統可開展的部分實驗 7
1.5 本書配套的資料包 7
本章任務 8
本章習題 8
第2章 實驗1—F429基準工程 9
2.1 實驗內容 9
2.2 實驗原理 9
2.2.1 寄存器與固件庫 9
2.2.2 Keil編輯和編譯以及STM32下載過程 13
2.2.3 STM32工程模塊名稱及說明 13
2.2.4 STM32參考資料 14
2.3 實驗步驟 15
本章任務 27
本章習題 27
第3章 實驗2—GPIO與LED閃爍 29
3.1 實驗內容 29
3.2 實驗原理 29
3.2.1 LED電路原理圖 29
3.2.2 STM32系統架構與存儲器組織 29
3.2.3 GPIO功能框圖 32
3.2.4 GPIO寄存器 34
3.2.5 GPIO固件庫函數 39
3.3 實驗步驟 42
本章任務 48
本章習題 49
第4章 實驗3—GPIO與獨立按鍵輸入 50
4.1 實驗內容 50
4.2 實驗原理 50
4.2.1 獨立按鍵電路原理圖 50
4.2.2 GPIO功能框圖 50
4.2.3 GPIO寄存器 51
4.2.4 GPIO固件庫函數 52
4.2.5 按鍵去抖原理 52
4.3 實驗步驟 54
本章任務 60
本章習題 60
第5章 實驗4—串口通信 61
5.1 實驗內容 61
5.2 實驗原理 61
5.2.1 電路原理 61
5.2.2 UART通信協議 61
5.2.3 UART功能框圖 64
5.2.4 UART部分寄存器 67
5.2.5 UART部分固件庫函數 71
5.2.6 STM32異常和中斷 76
5.2.7 NVIC中斷控制器 77
5.2.8 NVIC部分寄存器 78
5.2.9 NVIC部分固件庫函數 81
5.2.10 UART1模塊驅動設計 84
5.3 實驗步驟 88
本章任務 98
本章習題 99
第6章 實驗5—定時器 100
6.1 實驗內容 100
6.2 實驗原理 100
6.2.1 通用定時器功能框圖 100
6.2.2 通用定時器部分寄存器 102
6.2.3 通用定時器部分固件庫函數 105
6.3 實驗步驟 108
本章任務 113
本章習題 114
第7章 實驗6—系統節拍時鐘 115
7.1 實驗內容 115
7.2 實驗原理 115
7.2.1 SysTick功能框圖 115
7.2.2 SysTick實驗流程圖分析 116
7.2.3 SysTick部分寄存器 117
7.2.4 SysTick部分固件庫函數 119
7.3 實驗步驟 119
本章任務 123
本章習題 123
第8章 實驗7—RCC 124
8.1 實驗內容 124
8.2 實驗原理 124
8.2.1 RCC功能框圖 124
8.2.2 RCC部分寄存器 127
8.2.3 RCC部分固件庫函數 132
8.2.4 PWR寄存器 141
8.2.5 PWR部分固件庫函數 143
8.2.6 Flash部分寄存器 145
8.2.7 Flash部分固件庫函數 149
8.3 實驗步驟 152
本章任務 156
本章習題 156
第9章 實驗8—外部中斷 157
9.1 實驗內容 157
9.2 實驗原理 157
9.2.1 EXTI功能框圖 157
9.2.2 EXTI部分寄存器 159
9.2.3 EXTI部分固件庫函數 161
9.2.4 SYSCFG部分寄存器 164
9.2.5 SYSCFG部分固件庫函數 165
9.3 實驗步驟 166
本章任務 170
本章習題 170
第10章 實驗9——七段數碼管顯示 171
10.1 實驗內容 171
10.2 實驗原理 171
10.2.1 七段數碼管 171
10.2.2 74HC595驅動芯片 173
10.2.3 七段數碼管顯示模塊電路原理圖 174
10.2.4 七段數碼管顯示原理 175
10.3 實驗步驟 177
本章任務 185
本章習題 185
第11章 實驗10——OLED顯示 186
11.1 實驗內容 186
11.2 實驗原理 186
11.2.1 OLED顯示模塊 186
11.2.2 SSD1306的顯存 187
11.2.3 SSD1306常用命令 189
11.2.4 字模選項 189
11.2.5 ASCII碼表與取模工具 190
11.2.6 STM32的GRAM與SSD1306的GRAM 190
11.2.7 OLED顯示模塊顯示流程 191
11.3 實驗步驟 191
本章任務 203
本章習題 203
第12章 實驗11——讀寫內部Flash 204
12.1 實驗內容 204
12.2 實驗原理 204
12.2.1 STM32內部Flash和SRAM 204
12.2.2 STM32內部Flash簡介 204
12.2.3 Flash編程過程 206
12.2.4 Flash扇區擦除過程 206
12.3 實驗步驟 207
本章任務 215
本章習題 215
第13章 實驗12——DAC 216
13.1 實驗內容 216
13.2 實驗原理 216
13.2.1 DAC功能框圖 216
13.2.2 DMA功能框圖 219
13.2.3 DAC實驗邏輯圖分析 221
13.2.4 PCT通信協議 222
13.2.5 PCT通信協議應用 227
13.2.6 DAC部分寄存器 230
13.2.7 DAC部分固件庫函數 233
13.2.8 DMA部分寄存器 236
13.2.9 DMA部分固件庫函數 242
13.3 實驗步驟 248
本章任務 260
本章習題 260
第14章 實驗13——ADC 261
14.1 實驗內容 261
14.2 實驗原理 261
14.2.1 ADC功能框圖 261
14.2.2 邏輯框圖分析 264
14.2.3 ADC緩沖區 264
14.2.4 ADC部分寄存器 264
14.2.5 ADC部分固件庫函數 270
14.3 實驗步驟 274
本章任務 284
本章習題 284
第15章 實驗14——體溫測量與顯示 285
15.1 實驗內容 285
15.2 實驗原理 286
15.2.1 體溫數據包的PCT通信協議 286
15.2.2 基于DMA的UART模塊函數 286
15.2.3 UART4與UART7數據傳輸流程 288
15.2.4 解包結果處理流程 289
15.2.5 七段數碼管顯示體溫參數 289
15.3 實驗步驟 290
本章任務 296
本章習題 296
第16章 實驗15——呼吸監測與顯示 297
16.1 實驗內容 297
16.2 實驗原理 298
16.2.1 呼吸數據包的PCT通信協議 298
16.2.2 解包結果處理流程 298
16.2.3 七段數碼管顯示呼吸數據流程 298
16.3 實驗步驟 299
本章任務 304
本章習題 305
第17章 實驗16——心電監測與顯示 306
17.1 實驗內容 306
17.2 實驗原理 307
17.2.1 心電數據包的PCT通信協議 307
17.2.2 解包結果處理流程 308
17.2.3 OLED顯示心電參數流程 308
17.3 實驗步驟 309
本章任務 315
本章習題 315
第18章 實驗17——血氧監測與顯示 316
18.1 實驗內容 316
18.2 實驗原理 317
18.2.1 血氧數據包的PCT通信協議 317
18.2.2 解包結果處理流程 318
18.2.3 OLED顯示血氧參數流程 318
18.3 實驗步驟 319
本章任務 325
本章習題 325
第19章 實驗18——血壓測量與顯示 326
19.1 實驗內容 326
19.2 實驗原理 327
19.2.1 血壓數據包的PCT通信協議 327
19.2.2 血壓命令發送 329
19.2.3 解包結果處理流程 329
19.2.4 OLED顯示血壓參數流程 329
19.3 實驗步驟 330
本章任務 339
本章習題 340
附錄A 人體生理參數監測系統使用說明 341
附錄B PCT通信協議應用在人體生理參數監測系統說明 343
B.1 模塊ID定義 343
B.2 從機發送給主機數據包類型ID 343
B.3 主機發送給從機命令包類型ID 350
附錄C ASCII碼表 360
參考文獻 361
序: