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本书利用STM32F103C8T6单片机讲解单片机原理与应用的教材。内容涉及嵌入式系统的概念、STM32单片机的内部结构、小系统、STM32单片机的片上外设——GPIO、EXTI、USART、通用TIM、I2C、ADC、DMA的设计使用方法。本书符合当前对新工科建设规划要求，满足工科专业认证实践教学要求的教材，适合于物联网、自动化、电子信息等相关专业本科生选用，也可供计算机科学与技术、电子科学与技术、控制工程、通信工程、信息安全、智能科学与技术等相关专业选用，本书同时可供行业相关技术人员阅读。

第1章概述

1.1嵌入式系统的概念

1.1.1嵌入式系统的定义

1.1.2嵌入式系统的应用

1.1.3嵌入式系统的组成

1.2STM32单片机概述

1.2.1STM32单片机产品系列

1.2.2STM32单片机命名规则

1.2.3STM32F103系列单片机的内部资源

1.3嵌入式单片机的开发流程

1.3.1常用的开发工具

1.3.2单片机的开发流程

1.4单片机的学习方法

第2章STM32单片机的内部结构

2.1系统架构和存储器组织

2.1.1系统架构

2.1.2存储器组织

2.1.3位带操作

2.1.4启动设置

2.2时钟系统

2.2.1时钟

2.2.2时钟控制库函数

2.3系统时钟配置

2.3.1固件库默认时钟配置

2.3.2STM32单片机复位启动过程

2.3.3基于库函数的时钟配置

2.4系统定时器SysTick

2.4.1SysTick概述

2.4.2SysTick寄存器

2.4.3SysTick库函数

2.4.4SysTick延时实例

2.4.5SysTick分秒定时实例

第3章STM32单片机的小系统

3.1STM32F103C8T6单片机

3.1.1STM32F103系列概述

3.1.2STM32F103C8T6引脚定义

3.1.3STM32F103C8T6片内资源

3.2STM32单片机小系统构成

3.2.1电源电路

3.2.2复位电路

3.2.3时钟电路

3.2.4启动模式设置电路

3.2.5编程接口电路

第4章通用输入/输出的原理与应用

4.1GPIO的内部结构及特性

4.1.1输出数据源

4.1.2推挽输出和开漏输出

4.1.3保护二极管

4.1.4上拉输入和下拉输入

4.1.5输入数据的去向

4.2GPIO常见参数配置

4.2.1GPIO的输出速度

4.2.2GPIO引脚的复用和重映射

4.3GPIO的常用库函数

4.3.1函数GPIO_Init（）

4.3.2函数GPIO_ReadInputDataBit（）

4.3.3函数GPIO_ReadInputData（）

4.3.4函数GPIO_SetBits（）

4.3.5函数GPIO_ResetBits（）

4.3.6函数GPIO_WriteBit（）

4.3.7函数GPIO_Write（）

4.3.8函数GPIO_PinRemapConfig（）

4.4GPIO的相关寄存器

4.4.1端口配置低寄存器

4.4.2端口输入数据寄存器

4.4.3端口输出数据寄存器

4.4.4端口位设置/清除寄存器

4.4.5端口位清除寄存器

4.5GPIO的应用实例

4.5.1引脚重映射功能的设置方法

4.5.2GPIO的初始化步骤

4.5.3GPIO位带操作设置方法

4.5.4GPIO应用实例

第5章外部中断的原理与应用

5.1中断的概念

5.1.1中断的作用

5.1.2中断的常见术语

5.2NVIC中断管理

5.2.1抢占优先级和响应优先级

5.2.2中断优先级分组

5.2.3NVIC中断管理相关函数

5.3EXTI外部中断

5.3.1中断请求信号的输入脚

5.3.2EXTI线对应的中断函数

5.4EXTI的常用库函数

5.4.1函数EXTI_Init（）

5.4.2函数GPIO_EXTILineConfig（）

5.5EXTI的应用实例

5.5.1EXTI的初始化步骤

5.5.2EXTI应用实例

第6章USART的工作原理与应用

6.1串行通信基础

6.1.1并行通信与串行通信

6.1.2同步通信与异步通信

6.1.3单工与双工传输模式

6.1.4串行通信的错误校验

6.2USART的内部结构及特性

6.2.1相关引脚

6.2.2数据寄存器

6.2.3状态寄存器和控制寄存器

6.2.4波特率

6.3USART的常用库函数

6.3.1函数USART_Init（）

6.3.2函数USART_Cmd（）

6.3.3函数USART_ITConfig（）

6.3.4函数USART_SendData（）

6.3.5函数USART_ReceiveData（）

6.3.6函数USART_GetFlagStatus（）

6.3.7函数USART_ClearFlag（）

6.3.8函数USART_GetITStatus（）

6.3.9函数USART_ClearITPendingBit（）

6.4USART的应用实例

6.4.1USART初始化步骤及注意事项

6.4.2串口USART查询接收

6.4.3串口USART中断接收

第7章通用定时器的原理与应用

7.1TIMx的内部结构及特性

7.1.1通用定时器的时钟

7.1.2时基单元

7.1.3PWM输出模式

7.1.4输入捕获模式

7.2TIMx的常用库函数

7.2.1函数TIM_TimeBaseInit（）

7.2.2函数TIM_Cmd（）

7.2.3函数TIM _ITConfig（）

7.2.4函数TIM_GetFlagStatus（）

7.2.5函数TIM_ClearFlag（）

7.2.6函数TIM_GetITStatus（）

7.2.7函数TIM_ClearITPendingBit（）

7.2.8函数TIM_OCInit（）

7.2.9函数TIM_ICInit（）

7.2.10函数TIM_SetCompare1（）

7.2.11函数TIM_OC1PreloadConfig（）

7.2.12函数TIM_OC1PolarityConfig（）

7.3TIMx的应用实例

7.3.1通用定时功能

7.3.2PWM输出功能

7.3.3输入捕获功能

第8章I2C接口的原理与应用

8.1I2C总线概述

8.1.1I2C总线的硬件构成

8.1.2I2C总线协议

8.2STM32的I2C接口内部结构及特性

8.2.1I2C的引脚

8.2.2I2C的通信过程

8.3I2C的常用库函数

8.3.1函数I2C_ Init（）

8.3.2函数I2C_Cmd（）

8.3.3函数I2C_GenerateSTART（）

8.3.4函数I2C_CheckEvent（）

8.3.5函数I2C_Send7bitAddress（）

8.3.6函数I2C_ SendData（）

8.3.7函数I2C_ GenerateSTOP（）

8.3.8函数I2C_ AcknowledgeConfig（）

8.3.9函数I2C_ReceiveData（）

8.3.10函数I2C_ GetFlagStatus（）

8.4I2C接口的应用实例

8.4.1I2C接口的EEPROM(AT24C02)

8.4.2读写EEPROM(AT24C02)

第9章ADC的原理与应用

9.1ADC的内部结构及特性

9.1.1参考电压

9.1.2输入通道

9.1.3转换时间

9.1.4ADC的启动

9.1.5ADC产生的中断

9.1.6ADC转换值的计算

9.1.7ADC的转换模式

9.1.8DMA请求

9.2ADC的常用库函数

9.2.1函数ADC_Init（）

9.2.2函数ADC_RegularChannelConfig（）

9.2.3函数ADC_ResetCalibration（）

9.2.4函数ADC_GetResetCalibrationStatus（）

9.2.5函数ADC_StartCalibration（）

9.2.6函数ADC_GetCalibrationStatus（）

9.2.7函数ADC_SoftwareStartConvCmd（）

9.2.8函数ADC_GetConversionValue（）

9.2.9函数ADC_ExternalTrigConvConfig（）

9.2.10函数ADC_DiscModeChannelCountConfig（）

9.2.11函数ADC_DiscModeCmd（）

9.3ADC的应用实例

9.3.1ADC的初始化编程步骤

9.3.2ADC单通道单次转换

9.3.3ADC多通道间断模式外部触发转换

第10章DMA的原理与应用

10.1DMA的内部结构及特性

10.1.1DMA请求

10.1.2DMA通道和仲裁

10.1.3DMA传输的参数

10.2DMA的常用库函数

10.2.1函数DMA_Init（）

10.2.2函数DMA_Cmd（）

10.2.3常用的外设DMA使能库函数

10.3DMA的应用实例

10.3.1DMA的初始化编程步骤

10.3.2ADC扫描模式的DMA传输

参考文献

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编辑推荐

（1）基于STM32系列单片机技术资料全面、开发成本低、技术更新快等特点，使用STM32F103取代传统的51单片机作为主要授课内容，精讲单片机知识点。

（2）基于STM32F103C8T6小系统板价格低廉的特点，读者可以购买并搭建自己的实验板，降低学习成本，增加动手实践的机会。

（3）书中所有示例和实例均为工程实践新技术，极大地拓展了读者的设计思路，使读者快速提升实践能力。

前言

随着技术的进步，如物联网、人工智能、大数据等新技术的出现，各种新的行业应用层出不穷，8位单片机越来越不能满足以上应用需求。随着性价比的不断提高，32位单片机在很多行业取代了8位单片机成为主流机型。STM32系列单片机市场占有率高，技术资料全面丰富，开发成本低，技术更新快，能不断满足新出现的各种需求，在未来应用会更加广泛。

本书基于STM32F103C8T6单片机讲解了STM32单片机的原理与设计方法。32位单片机常用的“库函数”设计开发方法与传统8位单片机所使用的寄存器设计开发方法有很大区别，本书例程使用STM32F103固件库开发，所有例程都经过调试，可以实际运行。但由于篇幅所限，书中只提供了程序的核心部分(完整程序可在清华大学出版社网站本书页面下载)。单片机的学习离不开实践，选用STM32F103C8T6型号就是因为这种型号的小系统板价格低廉、内置外设足够学习使用、性价比高、购买方便，可以很容易地自行搭建实验环境。

本书由长期从事该课程教学的一线教师编写。第1、4章由杜诚编写，第2、3章由游志宇编写，第5～10章由向培素编写，全书由向培素统稿审阅。

本书在撰写过程中参阅了许多资料，在此对所有资料的作者表示诚挚的感谢，并对没有一一注明出处的作者表示歉意。对于书中所使用的资料没有注明出处或找不到出处的，在此郑重声明，本书内容仅用于教学，其著作权属于原作者，在此一并感谢。

由于时间紧促，书中难免有不妥之处，望广大读者多多提出宝贵意见。

编者2022年7月