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STM32微控制器原理及应用

  • 主 编:游国栋
  • 副主编:李继生 周卫斌 李吉祥 段英宏 侯晓鑫
  • 书代号:610600
  • I S B N:978-7-5606-5804-9
  • 出版日期:2020-08
  • 印刷日期:2020-08
  • 业务分类:本科;
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内容简介
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本书围绕STM32微处理器的基本原理,深入浅出地分析了STM32微处理器的基本原理和内部结构;同时,结合作者指导大学生创新创业训练计划项目及竞赛案例,将实际应用案例设计融合在各章节,以便让读者更加深入地掌握STM32微处理器的原理和应用技巧,提高学生的实际动手能力。全书共8章,第1~2章主要讲述STM32微处理器的基本原理,第3~8章分别讲述GPIO、USART、TIM、ADC、DMA、I2C的结构与功能,并结合工程应用案例进行程序设计。

本书实践性强,可以作为高等院校相关专业的教学用书,也可以作为科研机构研究人员的参考书,还可供从事相关工作的工程技术人员参考。

嵌入式系统以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。从应用对象上来说,嵌入式系统是软件和硬件的综合体,还可以涵盖机械等附属装置。

STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的ARM Cortex-M3内核。Cortex-M3拥有强劲的性能、较高的代码密度,可位操作,可嵌套中断,且具有低成本、低功耗等优势。

STM32的优异性体现在以下几个方面:

(1) 超低的价格。价格是STM32最大的优势。

(2) 超多的外设。新STM32的标准外设包括10个定时器、2个12位1-Msample/s模数转换器(交错模式下2-Msample/s)、2个12位数模转换器、两个I2C接口、5个USART接口和3个SPI端口。新产品的外设共有12条DMA通道、1个CRC计算单元,支持96位唯一标识码,且具有极高的集成度。

(3) 杰出的功耗控制。STM32各个外设都有自己独立的时钟开关,可以通过关闭相应外设的时钟来降低功耗。2.0 V~3.6 V的工作电压范围兼容主流的电池技术,如锂电池和镍氢电池,封装还设有一个电池工作模式专用引脚Vbat;以72 MHz频率从闪存执行代码,仅消耗27 mA电流。低功耗模式共有4种,可将电流消耗降至2 μA。从低功耗模式快速启动也同样节省电能,启动电路使用STM32内部生成的8 MHz信号,将微控制器从停止模式唤醒用时小于6 μs。

(4) 优异的实时性能。STM32有68个中断、16级可编程优先级,并且所有的引脚都可以作为中断输入。

(5) 丰富的型号。STM32仅M3内核就拥有F100、F101、F102、F103、F105、F107、F207、F217共8个系列上百种型号,且具有QFN、LQFP、BGA等封装可供选择。同时,STM32还推出了STM32L和STM32W等超低功耗和无线应用型M3芯片。

(6) 极低的开发成本。STM32的开发不需要昂贵的仿真器,只需要一个串口即可下载代码,并且具有SWD和JTAG两种调试口。SWD调试可以为用户的设计带来更多的方便,只需要2个I/O口即可实现仿真调试。

本书在编写过程中,注重深入浅出、循序渐进,读者可以快速理解基本概念;书中配以较多的应用实例设计,使读者易于学习STM系列的具体使用。全书共8章。第1章简要概述了单片微型处理器、嵌入式系统、ARM、Cortex-M3和μC/OS-II系统;第2章围绕STM32的体系结构,讲述了STM32F103的内部结构、引脚配置、存储器、程序设计、电源、时钟及复位电路、指令系统、流水线和中断等;第3章围绕通用并行接口GPIO,讲述了其结构、寄存器及库函数,并给出了一个设计实例;第4章主要对通用同步/异步收发器接口USART的结构及功能、库函数进行了说明,并结合设计实例进行了讲述;第5章介绍了定时器TIM的结构及功能、寄存器、库函数,通过实例讲述了定时器TIM的应用;第6章讲述了模数转换器ADC的结构及功能、寄存器、库函数,并给出了应用实例;第7章讲述了直接存储器存取DMA的结构、功能和寄存器,并结合实例进行了设计说明;第8章讲述了内部集成电路总线接口I2C的结构、功能、寄存器和库函数,并通过实例讲述了其应用;附录给出了STM32嵌入式开发常用词汇词组及缩写词汇总。

本书由游国栋任主编,负责全书整理定稿;李继生、周卫斌、李吉祥、段英宏、侯晓鑫任副主编。游国栋编写了第1~5章,李继生编写了第6章,周卫斌和侯晓鑫共同编写了第7章,李吉祥和段英宏编写了第8章。天津科技大学的研究生李飞、郝世诚、兰新蔚、岳景鸿、邢强、卫俊凯、姚梓琛、许涵、徐伟智、马启珉等协助进行了大量的绘图和整理工作。天津科技大学的李继生教授担任本书主审,对本书提出了许多宝贵的意见和建议,在此表示衷心的感谢。感谢天津科技大学电子信息与自动化学院领导对本书出版的支持。此外,还要感谢西安电子科技大学出版社的刘玉芳编辑,感谢她为本书的编辑和出版所做的辛勤工作。

本书适用于零基础的读者。由于作者水平有限,书中难免有遗漏与不当之处,敬请广大读者批评指正。

编 者

2020年4月

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