嵌入式技術與應用項目教程(STM32版)：基於STM32CubeMX和HAL庫（簡體書）

意法半導體公司旗下的STM32系列微控制器憑藉其高性能、高性價比成為國內嵌入式產品市場的主力，會使用STM32系列微控制器成為崗位要求的必備條件。
面對STM32如火如荼的發展形勢，全國職業院校技能大賽“嵌入式技術應用開發”賽項和“1+X”傳感網應用開發職業技能等級證書都將STM32微控制器作為主控模組。目前市場上也充滿了各種各樣的開發板和實驗指導書，但大部分內容採用傳統的標準庫函數編寫，且只針對某一款STM32晶片或只針對某一款開發板，不適合作為教材使用。針對這種情況，編者作為嵌入式系統應用課程的教師，立足嵌入式系統開發崗位能力要求，結合全國職業院校技能大賽“嵌入式技術應用開發”賽項和“1+X”傳感網應用開發職業技能等級證書平臺編寫了本書，以項目導向、任務驅動的方式全方位地講解基於STM32微控制器的嵌入式程序設計。
本書採用意法半導體公司推出的針對公司旗下不同系列微控制器產品的新款開發軟件-STM32CubeMX。該軟件以圖形化接口簡單直觀地對目標微控制器進行引腳、時鐘、各種外設等初始化配置，並能針對不同的開發環境如MDK-ARM、STM32CubeIDE等快速生成開發項目，給初學者提供了極大的便利。本書內容使用STM32CubeMX完成項目建立和初始配置後，快速生成基於HAL庫的程式框架，並在MDK-ARM軟件上對代碼進行編寫和調試，直至完成最終項目開發。HAL（hardware abstraction layer）庫是意法半導體公司最新推出的硬體抽象固件庫，與STM32CubeMX捆綁發售。意法半導體公司新推出的產品都是基於HAL庫開發的，且不再對標準庫進行更新和支持，因此，學習STM32微控制器時使用HAL庫和STM32CubeMX元件是大勢所趨。
本書立足“三教”改革目標，和其他同類教材相比，具有如下特點。
1.立足教材改革，創新內容、形式和載體
教材改革是“三教”改革的重要內容，是人才培養的重要載體，對於學生職業知識掌握、職業技能獲取、職業素養提升、職業道德養成具有重要的價值和現實指導意義。本書根據嵌入式技術發展新趨勢，結合全國職業院校技能大賽和“1+X”證書需求，將新技術、新規範融入教學內容中，以項目為載體，採用任務驅動的方式，邊學邊做，培養學生實踐動手能力和創新意識。本書所有代碼都已調試通過，且可以在“1+X”平臺、嵌入式技術智能車平臺進行驗證，也可以根據任意開發板進行適當修改驗證。
2.強化思政教育，培養職業道德規範和工匠精神
本書深入貫徹習近平新時代中國特色社會主義思想，不但要教會學生知識技能，更要進行思想引領，文化傳承，給學生系好人生第一顆紐扣。本書每個項目都設置有“技能訓練”“提示”“注意”等內容，在學習知識的同時，提醒學生注意愛護設備、養成良好的職業素養，進行整理工作臺、打掃實訓室衛生等勞動教育，將思政教育與教學內容完美結合，使得學生在學習專業知識和技能訓練的同時潛移默化地接受思想政治教育，堅持德智體美勞全面發展。
3.對接“1+X”證書、技能大賽要求，實現“課-證，賽”融通
本書立足嵌入式技術應用崗位能力需要，融合1+X證書和嵌入式技術應用開發技能大賽要求，採用最新的技術規範和方法作為案例，重點培養學生解決工程實際問題的能力。本書項目2溫濕度測試儀的設計與實現參加2020年重慶市職業院校教師教學能力技能大賽獲得一等獎。
4.結構清晰，重難點突出，課程評價更科學
本書從簡到難、循序漸進地介紹STM32微控制器每個外設模組的原理和開發，具有很強的工程實用性。學習項目由學習目標、項目描述、項目要求、相關知識、項目實施、驗收考核、項目總結及思考與提高共8個部分組成。學生在學習每個項目之前都十分清楚每個項目的主要知識點和重難點，做到有的放矢。每個項目都採取過程考核，學生根據項目評分表可以清楚地知道自身的學習情況，制定有效的改進措施。
5.豐富的教學資源，多元化滿足學習需求
本書操作步驟都配有微課視頻，讀者可以通過掃描書中二維碼觀看，課後設置的“思考與提高”板塊，供學生課後複習和更深入地學習。本書還提供資源包（包括課件、程式碼等教學資源），可到科學出版社網站下載.或發郵件至編輯郵箱索取。
6.宣導活學活用，重在培養學生的創新能力
本書程式碼基於HAL庫函數編寫，可以在重慶八城科技的口袋開發板（目標晶片是STM32F103RE）、北京新大陸教育有限公司的“1+X”平臺（目標晶片是STM32F103VET6）和北京百科融創的嵌入式智能車平臺（目標晶片是STM32F407）驗證。本書宣導活學活用，不局限於某一款開發板，讀者可根據硬體連接關係適當修改引腳，在自己的開發板上進行驗證。
本書由重慶工業職業技術學院的連豔主編，在編寫過程中得到了重慶工業職業技術學院電子與物聯網學院院長陳建華教授級高級工程師、工程實訓教研室主任肖前軍教授和電子信息教研室主任邱宇博士的指導和幫助，在此表示衷心的感謝。由於嵌入式技術發展日新月異，加上編者水準有限，書中難免有疏漏之處，歡迎廣大讀者批評指正，在此一併感謝。

項目1 智能車LED轉向燈的設計與實現
項目描述
項目要求
相關知識
1．1 認識嵌入式系統
1．1．1 瞭解嵌入式系統的概念及特點
1．1．2 瞭解嵌入式系統的硬體
1．1．3 瞭解嵌入式系統的軟件
1．2 安裝嵌入式開發軟件STM32CubeMX
1．2．1 瞭解STM32CubeMX軟件
1．2．2 安裝STM32CubeMX軟件
1．2．3 技能訓練1-1：使用STM32CubeMX配置LED轉向燈閃爍控制參數
1．3 安裝MDK-ARM程序設計軟件
1．3．1 瞭解Keil軟件
1．3．2 安裝Keil MDK-ARM軟件
1．3．3 註冊Keil MDK-ARM
1．3．4 技能訓練1-2：編寫LED轉向燈閃爍程式並在“1+X”平臺上驗證
1．4 MDK-ARMC語言基礎知識
1．4．1 位元操作
1．4．2 define宏定義
1．4．3 ifdef條件編譯
1．4．4 extem變數聲明
1．4．5 typedef類型別名
1．4．6 結構體
項目實施
1．5 信息收集
1．6 實施方案
1．7 實施步驟
1．7．1 分析LED轉向燈工作原理
1．7．2 使用STM32CubeMX配置初始化參數
1．7．3 使用Keil MDK-ARM編寫LED驅動代碼
驗收考核
項目總結
思考與提高

項目2 溫濕度測試儀的設計與實現
項目描述
項目要求
相關知識
2．1 認識STM32微控制器GPIO埠
2．1．1 GPIO概述
2．1．2 GPIO的位元結構
2．1．3 GPIO寄存器
2．1．4 GPIO的HAL庫函數
2．2 技能訓練2-1：設計按鈕控制LED流水燈程式並在“1+X”平臺上驗證
2．2．1 使用STM32CubeMX配置流水燈工程參數
2．2．2 使用MDK-ARM編寫程式碼
2．2．3 編譯、排出錯誤，下載到“1+X”平臺上驗證功能
2．3 認識智能溫濕度傳感器DHT11
2．3．1 DHT11的硬體電路
2．3．2 DHT11資料格式
2．4 技能訓練2-2：編寫DHT11驅動代碼
2．4．1 使用STM32CubeMX軟件配置初始化參數
2．4．2 使用MDK-ARM編寫DHT11驅動代碼
2．5 認識STM32滴答計時器
2．5．1 認識SysTick計時器及控制寄存器
2．5．2 SysTick的HAL庫函數
2．5．3 使用SysTick計時器實現微秒級延時函數
2．6 認識OLED12864液晶顯示模組
2．6．1 0LED12864液晶模組參數
2．6．2 0LED12864引腳說明
2．6．3 0LED與MCU的通信方式
2．6．4 0LED12864指令集
2．6．5 0LED12864驅動函數
項目實施
2．7 信息收集
2．8 實施方案
2．9 實施步驟
2．9．1 分析溫濕度測試儀的電路工作原理
2．9．2 使用STM32CubeMX配置初始化參數
2．9．3 使用Keil MDK-ARM編寫驅動代碼
驗收考核
項目總結
思考與提高

項目3 智能車超聲波測距模組的設計與實現
項目描述
項目要求
相關知識
3．1 認識STM32微控制器的中斷系統
3．1．1 STM32 NVIC中斷優先順序管理
3．1．2 STM32 NVIC寄存器
3．1．3 中斷向量表
3．1．4 STM32外部中斷與事件
3．1．5 EXTI寄存器
3．1．6 事件線的配置方法
3．2 HAL庫對異常和中斷封裝
3．2．1 中斷和異常的類型定義
3．2．2 HAL庫中的中斷API函數
3．2．3 HAL庫中的EXTI類型定義
3．2．4 HAL庫中的EXTIAPI函數
3．3 技能訓練3-1：使用STM32外部中斷實現按鈕輸入
3．3．1 使用STM32CubeMX完成工程配置
3．3．2 使用Keil MDK-ARM編寫代碼
3．4 認識STM32基本計時器
3．4．1 基本計時器的功能
3．4．2 基本計時器的寄存器
3．4．3 基本計時器的HAL庫函數
3．5 技能訓練3-2：使用基本計時器產生1Hz方波並在“1+X”平臺上驗證
3．5．1 計時器參數計算
3．5．2 使用STM32CubeMX配置工程
3．5．3 使用MDK-ARM編寫代碼
項目實施
3．6 信息收集
3．7 實施方案
3．8 實施步驟
3．8．1 分析超聲波測距硬體電路原理
3．8．2 編寫超聲波測距程式碼
驗收考核
項目總結
思考與提高
……
項目4 基於RS485通信的遠端計數器設計與實現
項目5 智能車電池電量監測器的設計與實現
參考文獻