本书以模块化和项目化为导向，通过认识嵌入式技术、开发入门、GPIO控制、外部中断/事件控制器EXTI、UART串行通信、定时器控制、ADC、综合项目8个模块的14个项目和4个拓展任务，按照由浅入深的顺序，从基础项目逐步转入综合项目（来自企业）的学习，兼具实用性、可操作性和趣味性；同时，将理论知识分解为三个层次，贯穿于项目实践之前、之中和之后，在完成具体项目的过程中构建相关知识技能，提升职业能力；既适用于教、学、做一体化教学的实施，也适用于个性化教与学的开展。本书可作为高等职业院校电子信息类、自动化类、通信类等专业的嵌入式技术或微控制器技术课程的教材，也可作为开放大学、成人教育的教材以及工程技术人员的自学用书和参考书。
·福建省职业教育在线精品课程嵌入式技术配套教材·运用模块化和项目化设计，实现校企双元协同育人·支持实体设备和线上仿真操作，拓展线下 线上的实践条件
党的二十大报告指出：教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力。职业教育肩负着培养适应技术进步、生产方式变革和社会公共服务需要的高素质、高技能人才的重要使命。本书面向嵌入式技术岗位需求，作为福建省职业教育在线精品课程嵌入式技术配套教材，本书在内容选取、教学设计、项目实践、方法融入等方面，全面体现高职教育特色，具有以下特点：1．有机融入思政元素，落实立德树人根本任务本书在知识解读和项目实践中融入规范化操作、预防为主策略、坚持系统思维、遵纪守法、标准化意识、依法治国意识、爱国情怀和科技强国理念等思政元素和党的二十大精神，将知识传授和价值引领有机结合，实现全方位育人。2．运用模块化和项目化设计，实现校企双元协同育人本书采用模块化和项目化方式，通过8个模块的14个项目和4个拓展任务，以任务为载体，践行做中学、学中做、知行合一的学习理念；与企业工程师共同开发综合项目模块，对接职业标准与岗位需求。3．建立系统的知识结构，遵循先易后难的学习规律针对STM32微控制器硬件架构复杂、寄存器配置复杂、学习难度大的特点，本书通过STM32CUBE HAL库开发模式和先基础后综合的模块化设计，降低入门学习的门槛。本书前7个模块的基础项目侧重于STM32本身的用法，帮助学习者由浅入深逐步掌握STM32的GPIO、EXTI、UART、定时器和ADC外设，再通过模块8的企业综合项目实践，提升职业能力；在项目实践中，通过图形化软件STM32CubeMX进行初始化配置和生成初始化代码，使用标准化设计、标准化用法的HAL库API，降低开发难度，提高学习效率；从项目3开始，将参考代码中个别运用到已学内容的代码留空，由学习者参照已学项目自行添加，激励学习者在探索新知识的同时，不断回顾和巩固已学内容，实现温故而知新的学习效果。4．支持实体设备和线上仿真操作，拓展线下 线上的实践条件本书为学习者提供了最便利的项目实践方案。每个项目/拓展任务都包含实体设备和仿真电路两种实操方式：实体设备基于M3主控模块，只要是带有LED、按键和蜂鸣器的任何STM32开发板/模块都能进行本书所有基础项目的实践操作；基于Proteus仿真的实践方式进一步方便了无硬件设备的学习者，拓宽了学习者实操的渠道；两种实操方式的协同应用还能起到拓宽知识视野和互相补充的作用。5．编撰内容详实具体，注重高效学习方法的养成学习不仅要知其然，还要知其所以然。本书对每一个项目都进行了清晰透彻的解读，将理论知识分解为知识准备项目探究和知识拓展三个层次，安排在项目实施的全流程。从STM32外设基本情况的认识（知识准备），到该外设的使用方法（项目探究），直至寄存器控制的底层实现和该外设的其他功能介绍（知识拓展），拓宽了知识的深度和广度。与此同时，本书将软件工具的使用技巧、参考手册、数据手册、驱动手册等参考资料的识读以及编程技巧的介绍，融入理论和实践结合的学习中，提升学习者的学习能力，树立终身学习理念。全书内容充实，图文表并茂，条理化和主题化的知识结构和四级目录，具有很强的可读性和可操作性，方便读者学习和查阅。6．在线精品课程配套教材，具备丰富的学习资源本书是福建省职业教育在线精品课程嵌入式技术的配套教材，读者可以在超星学习通平台加入在线课程的学习。本书由厦门城市职业学院的杨剑雄和王志泉担任主编，参与编写的还有厦门城市职业学院王灵芝，厦门科拓通讯技术股份有限公司黄宁海、朱文钦，北京新大陆时代教育科技有限公司董明浩。本书编写过程中还得到闫睿颖和邓志武的帮助和支持，在此表示感谢。本书电路图中的符号保留了绘图软件自带的符号，可能与国家标准中的符号不一致，若有疑问，读者可查阅相关资料。因编者水平有限，书中难免存在不足和疏漏之处，恳请读者提出宝贵意见。编 者
杨剑雄，博士，厦门城市职业学院人工智能学院教师。从事物联网、嵌入式、Linux等教学和研究工作。1 X传感网应用开发培训专家、考评员；指导学生获全国职业技能大赛高职组国赛二等奖、三等奖各1次和福建省二等奖4次（第一指导教师），以及其他省级奖项多次。
# 目录前言二维码资源索引## 模块1 认识嵌入式技术绪论0.1 认识嵌入式技术0.1.1 嵌入式系统和嵌入式设备0.1.2 嵌入式处理器0.1.3 ARM和ARM处理器0.1.4 STM32微控制器0.1.5 架构与处理器的关系0.2 开发软件0.2.1 STM32CubeMX0.2.2 KEIL MDK0.2.3 Proteus## 模块2 开发入门项目1 点亮一盏LED1.1 知识准备1.1.1 STM32F103VE和STM32F103R6微控制器1.1.2 复位1.1.3 引脚1.1.4 下载程序到STM321.2 项目实施1.2.1 点亮LED2（基于M3主控模块）1.2.2 点亮LED11（基于Proteus仿真）1.2.3 任务拓展：使LED实现闪烁1.3 项目探究1.3.1 STM32CubeMX生成的KEIL MDK项目结构1.3.2 STM32CubeMX生成的主文件main.c1.3.3 LED点亮原理1.3.4 项目参考代码解析1.3.5 查看HAL库的GPIO驱动函数1.3.6 KEIL MDK快速打开头文件的方法1.4 知识拓展1.4.1 STM32时钟系统1.4.2 STM32 开发工具进阶1.5 项目小结1.6 思考与练习## 模块3 GPIO控制项目2 LED流水灯2.1 知识准备2.1.1 STM32 GPIO2.1.2 STM32 GPIO的工作模式2.1.3 STM32的SYSTICK2.1.4 GPIO HAL函数2.2 项目实施2.2.1 LED流水灯（基于M3主控模块）2.2.2 LED流水灯（基于Proteus仿真）2.2.3 任务拓展：位移运算符实现代码优化2.3 项目探究2.3.1 代码编译时的常见问题2.3.2 ST-LINK方式下载程序经常遇到的问题2.3.3 代码缩进和KEIL MDK常用图标2.3.4 项目参考代码解析2.4 知识拓展2.4.1 STM32存储器组织2.4.2 STM32启动模式详解2.5 项目小结2.6 思考与练习项目3 电子门铃之按键轮询3.1 知识准备3.1.1 STM32 GPIO的输入模式3.1.2 蜂鸣器用法3.1.3 按键电路和按键消抖3.2 项目实施3.2.1 电子门铃之按键轮询（基于M3主控模块）3.2.2 电子门铃之按键轮询（基于Proteus仿真）3.3 项目探究3.3.1 GPIO初始化与驱动手册的使用3.3.2 GPIO HAL API用法3.3.3 项目参考代码解析3.4 知识拓展3.4.1 HAL_GPIO_ReadPin()解读3.4.2 HAL_GPIO_WritePin()解读3.4.3 HAL_GPIO_TogglePin()解读3.4.4 寄存器位可操作方式3.5 项目小结3.6 思考与练习## 模块4 外部中断/事件控制器EXTI项目4 电子门铃之按键中断4.1 知识准备4.1.1 异常和中断4.1.2 STM32中断的抢占优先级和响应优先级4.1.3 STM32外部中断EXTI4.1.4 EXTI外设 HAL函数4.2 项目实施4.2.1 电子门铃之按键中断（基于M3主控模块）4.2.2 电子门铃之按键中断（基于Proteus仿真电路）4.3 项目探究4.3.1 EXTI初始化4.3.2 EXTI中断处理4.3.3 HAL类型别名4.3.4 项目参考代码解析4.4 知识拓展4.4.1 STM32中断服务程序和启动文件4.4.2 EXTI框图解读4.4.3 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()解读4.5 项目小结4.6 思考与练习## 模块5 UART串行通信项目5 自报家门5.1 知识准备5.1.1 串行通信基础5.1.2 STM32的通信接口和USART接口5.1.3 M3主控模块和仿真电路的USART电路图5.1.4 UART外设HAL函数（轮询方式）5.2 项目实施5.2.1 自报家门（基于M3主控模块）5.2.2 自报家门（基于Proteus仿真电路）5.2.3 任务拓展：使用printf()函数重定向的方法实现 UART发送5.3 项目探究5.3.1 USART1复用引脚配置5.3.2 UART结构体5.3.3 HAL_UART_Transmit()函数调用5.3.4 HAL_GetTick()和HAL_Delay()5.3.5 将UART发送函数重定向到printf()的用法解读5.4 知识拓展5.4.1 STM32F1的波特率生成5.4.2 HAL_UART_Transmit()解读5.5 项目小结5.6 思考与练习项目6 远程彩灯6.1 知识准备6.1.1 USART中断事件6.1.2 UART外设标准中断接收HAL函数6.2 项目实施6.2.1 远程彩灯（基于M3主控模块）6.2.2 远程彩灯（基于Proteus仿真电路）6.3 项目探究6.3.1 UART初始化6.3.2 HAL_UART_Receive_IT()函数调用6.3.3 HAL_UART_RxCpltCallback()的调用6.3.4 项目参考代码解析6.4 知识拓展6.4.1 HAL_UART_Receive_IT()解读6.4.2 UART标准中断接收处理解读6.4.3 RXNE中断标志位的清除6.5 项目小结6.6 思考与练习项目7 远程报警7.1 知识准备7.1.1 HAL库文件的注释信息7.1.2 UART外设的IDLE中断接收HAL函数7.2 项目实施7.3 项目探究7.3.1 HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT()函数调用7.3.2 HAL_UARTEx_RxEventCallback()回调函数的调用7.3.3 项目参考代码解析7.4 知识拓展7.4.1 HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT()解读7.4.2 UART IDLE中断接收处理解读7.4.3 清除IDLE中断标志位操作7.4.4 UART外设的HAL宏7.5 项目小结7.6 思考与练习## 模块6 定时器控制项目8 整点报时音8.1 知识准备8.1.1 认识STM32的定时器8.1.2 STM32F1的定时器时钟8.1.3 STM32定时器的时基（Time Base）单元8.1.4 STM32 定时时长的计算8.1.5 STM32的基础定时 HAL函数8.2 项目实施8.2.1 整点报时音（基于M3主控模块）8.2.2 整点报时音（基于Proteus仿真）8.3 项目探究8.3.1 TIM外设结构体（仅TIM_Base）8.3.2 TIME BASE初始化8.3.3 TIME BASE计数器和中断启停函数调用8.3.4 TIME BASE中断处理8.3.5 项目参考代码解析8.4 知识拓展8.4.1 TIME BASE计数器和中断启停函数解读8.4.2 TIME BASE更新中断标志位的清除8.5 项目小结8.6 思考与练习项目9 简易八音盒9.1 知识准备9.1.1 STM32定时器的影子寄存器9.1.2 自动装载值和预分频系数的修改9.1.3 音乐的音符与频率9.2 项目实施9.2.1 简易八音盒（基于M3主控模块）9.2.2 简易八音盒（基于Proteus仿真电路）9.2.3 任务拓展：TIM控制LED慢闪与快闪切换9.3 项目探究9.3.1 项目参考代码解析9.3.2 任务拓展参考代码解析9.4 知识拓展9.4.1 STM32定时器的TRGO事件9.4.2 STM32定时器的主从模式9.4.3 STM32定时器的ITRx9.4.4 STM32定时器的通道模式9.4.5 通用和高级TIM时钟源9.5 项目小结9.6 思考与练习项目10 呼吸灯10.1 知识准备10.1.1 PWM技术10.1.2 使用PWM模式实现LED呼吸灯10.1.3 捕获/比较寄存器（TIMx_CCRx）的影子寄存器10.1.4 PWM模式HAL API10.2 项目实施10.2.1 呼吸灯（基于M3主控模块）10.2.2 呼吸灯（基于Proteus仿真电路）10.3 项目探究10.3.1 TIM PWM复用引脚及工作模式10.3.2 TIM PWM初始化10.3.3 TIM PWM参数设置10.3.4 HAL_TIM_PWM_Start与__HAL_TIM_SET_COMPARE用法10.3.5 项目参考代码解析10.4 知识拓展10.4.1 KEIL MDK内部仿真器用法10.4.2 HAL_TIM_PWM_Start()解读10.4.3 HAL_TIM_PWM_Stop()解读10.5 项目小结10.6 思考与练习## 模块7 ADC项目11 STM32芯片温度检测11.1 知识准备11.1.1 认识STM32的ADC外设11.1.2 ADC通道11.1.3 STM32F1的ADC电气特性11.1.4 ADC时钟11.1.5 单次模式下的规则转换和注入转换11.1.6 STM32F1 ADC的采样时间和转换时间11.1.7 轮询方式下ADC外设HAL函数11.2 项目实施11.2.1 STM32芯片温度检测（基于M3主控模块）11.2.2 STM32内部参考电压检测（基于Proteus仿真）11.3 项目探究11.3.1 ADC外设结构体11.3.2 ADC外设HAL函数调用（轮询方式）11.3.3 规则转换与注入转换的关系11.3.4 STM32F1的内部温度传感器和内部参考电压值11.3.5 数据左对齐与右对齐11.3.6 项目配置与参考代码解析11.4 知识拓展11.4.1 HAL_ADC_Start()解读11.4.2 HAL_ADC_PollForConversion()解读11.4.3 HAL_ADC_GetValue()解读11.4.4 HAL_ADCEx_InjectedStart()解读11.4.5 HAL_ADCEx_InjectedPollFor-Conversion()解读11.4.6 HAL_ADCEx_InjectedGetValue()解读11.4.7 ADC规则转换的连续模式和HAL_ADC_Stop()解读11.4.8 ADC注入转换的自动注入11.4.9 HAL_ADC_InjectedStop()解读11.5 项目小结11.6 思考与练习项目12 光照监测12.1 知识准备12.1.1 ADC中断12.1.2 ADC外设HAL函数（中断方式）12.1.3 ADC外部事件触发12.2 项目实施12.2.1 光照监测（基于M3主控模块）12.2.2 光照监测（基于Proteus仿真）12.3 项目探究12.3.1 ADC复用引脚及工作模式12.3.2 ADC外设初始化12.3.3 ADC外设HAL函数用法（中断方式）12.3.4 ADC中断处理函数12.3.5 ADC的TIM事件触发12.3.6 项目参考代码解析12.4 知识拓展12.4.1 中断方式启停规则转换和注入转换HAL函数解读12.4.2 ADC的扫描模式12.4.3 ADC的间断模式和多ADC模式12.5 项目小结12.6 思考与练习## 模块8 综合项目项目13 锂电池电源管理13.1 知识准备13.1.1 项目介绍13.1.2 项目电路图解读13.2 项目实施13.2.1 锂电池电源管理之电量检测功能13.2.2 锂电池电源管理之低电量报警功能13.2.3 锂电池电源管理之阈值可调功能13.3 项目探究13.3.1 项目参考代码结构解析13.3.2 项目参考代码解析13.4 项目小结13.5 思考与练习项目14 停车场车位探测14.1 知识准备14.1.1 超声波HC-SR04模块14.1.2 RS485串行通信总线标准14.1.3 拨码开关14.2 项目实施14.2.1 项目介绍14.2.2 停车场车位探测（基于M3主控模块）14.3 项目探究14.3.1 项目参考代码结构解析14.3.2 拨码开关地址设置与地址读取代码解析14.3.3 超声波测距原理与超声波代码解析14.3.4 RS485通信与数据收发代码解析14.4 知识拓展14.4.1 HAL_TIM_IC_Start_IT()和HAL_TIM_IC_Stop_IT()解读14.4.2 定时器输入捕获中断处理解读14.4.3 企业嵌入式系统开发流程14.5 项目小结14.6 思考与练习## 附录附录A Proteus电路图和M3主控模块外观附录B 术语表附录C 重要操作方法索引表参考文献
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