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这是一本介绍STM32单片机的入门书，单片机具体型号为STM32F103R6。全书以项目教学模式编写，引导读者完成项目的过程学习并掌握单片机相关知识。本书所述的单片机开发方式没有采用早期的STD库，而是采用了意法半导体公司目前主推的HAL/LL库，IDE采用了意法半导体公司目前主推的STM32CubeIDE，并且所有项目任务都支持Proteus仿真。本书可作为高职高专、职业本科及应用型本科院校电子类专业的教材使用，也可供STM32单片机爱好者入门学习之用。

目　　录

第1篇  入门篇	1
1.1  单片机与STM32单片机	2
1.1.1  什么是单片机	2
1.1.2  单片机发展史	2
1.1.3  STM32单片机的诞生与发展	3
1.1.4  STM32单片机丰富的产品线	3
1.2  STM32单片机的引脚构成	4
1.2.1  引脚结构	4
1.2.2  单片机最小系统	5
1.3  STM32单片机的内部构造	8
1.3.1  Cortex-M3的存储器结构	8
1.3.2  STM32单片机的启动（BOOT）模式	9
1.3.3  时钟树	9
1.4  STM32单片机的程序开发方式	10
1.4.1  STM32单片机程序开发流程概述	11
1.4.2  STM32CubeIDE简介	11
1.4.3  硬件实物调试简介	12
1.4.4  软件电路仿真简介	13
第2篇  语言篇	14
2.1  C语言入门与顺序结构	14
2.1.1  计算机语言与C语言	14
2.1.2  使用Dev-C++编写计算机C程序	16
2.1.3  C语言的基本数据类型	18
2.1.4  格式输入/输出函数	20
2.1.5  C语言的运算符（一）	22
2.1.6  任务程序的编写	25
2.2  分支结构	26
2.2.1  C语言的运算符（二）	26
2.2.2  分支语句	30
2.2.3  任务程序的编写	33
2.3  循环结构程序	35
2.3.1  数组	35
2.3.2  循环语句	37
2.3.3  任务程序的编写	41
2.4  模块化程序的设计	43
2.4.1  结构体认知	43
2.4.2  指针认知	44
2.4.3  函数与模块化程序设计	46
2.4.4  任务程序的编写	49
第3篇  基础篇	51
3.1  LED单灯闪烁之软件延时	51
3.1.1  STM32单片机的GPIO引脚及其输出类型	52
3.1.2  使用STM32CubeIDE编写STM32单片机C程序	54
3.1.3  使用ISP方式下载程序	58
3.1.4  任务程序的编写	60
3.2  按键输入	62
3.2.1  STM32单片机的GPIO引脚及其输入类型	62
3.2.2  Proteus的电路仿真	63
3.2.3  任务程序的编写	69
3.3  流水灯之软件延时	71
3.3.1  程序算法	72
3.3.2  任务程序的编写	73
3.4  数码管动态显示	77
3.4.1  数码管的结构	78
3.4.2  数码管的静态显示与动态显示	79
3.4.3  任务程序的编写	81
3.5  矩阵式键盘	83
3.5.1  矩阵式键盘的电路组成	84
3.5.2  矩阵式键盘的行扫描法	84
3.5.3  任务程序的编写	85
第4篇  提高篇	92
4.1  外部（EXTI）中断	92
4.1.1  中断技术	93
4.1.2  STM32单片机的中断系统概述	93
4.1.3  STM32单片机的外部中断（EXTI）	95
4.1.4  任务程序的编写	96
4.2  LED单灯闪烁之定时器延时（阻塞方式）	101
4.2.1  STM32单片机的定时器	102
4.2.2  任务程序的编写	104
4.3  流水灯之定时器延时（中断方式）	106
4.3.1  定时器中断	107
4.3.2  任务程序的编写	107
4.4  长短按键	110
4.4.1  长短按键的用途和设计思路	111
4.4.2  任务程序的编写	112
4.5  呼吸灯	115
4.5.1  STM32单片机的PWM技术	116
4.5.2  任务程序的编写	117
4.6  串口通信	120
4.6.1  串口通信	121
4.6.2  单片机与计算机的串口通信	123
4.6.3  任务程序的编写	124
4.7  ADC的电压模拟信号采集	128
4.7.1  模/数转换器	129
4.7.2  任务程序的编写	130
4.8  FLASH ROM的读写	135
4.8.1  Flash ROM	135
4.8.2  任务程序的编写	137
4.9  RTC的时钟设计	141
4.9.1  STM32单片机的RTC	142
4.9.2  任务程序的编写	142
第5篇  拓展篇	149
5.1  LCD1602的使用	149
5.1.1  液晶显示屏与LCD1602	150
5.1.2  任务程序的编写	152
5.2  串行E2PROM AT24C02的使用	157
5.2.1  I2C总线简介	158
5.2.2  AT24C02简介	159
5.2.3  任务程序的编写	161
5.3  串行OLED显示器的使用	168
5.3.1  OLED显示器简介	168
5.3.2  任务程序的编写	173
5.4  串行温度传感器TC72的使用	181
5.4.1  SPI总线简介	182
5.4.2  TC72简介	184
5.4.3  任务程序的编写	185
5.5  串行DAC芯片MCP4921的使用	190
5.5.1  MCP4921简介	191
5.5.2  任务程序的编制	192
5.6  直流电动机的控制	196
5.6.1  直流电动机与H桥电路	197
5.6.2  双H桥芯片L298	197
5.6.3  任务程序的编写	199
5.7  步进电动机的控制	203
5.7.1  达林顿晶体管阵列ULN2803	204
5.7.2  步进电动机的驱动	205
5.7.3  任务程序的编写	206
第6篇  综合篇	211
6.1  工业计数器的设计	211
6.1.1  工业计数器简介	211
6.1.2  仿真电路的绘制	212
6.1.3  任务程序的编写	213
6.2  时间继电器的设计	219
6.2.1  时间继电器简介	220
6.2.2  仿真电路的绘制	221
6.2.3  任务程序的编写	222
6.3  远程I/O模块的设计	228
6.3.1  远程I/O模块简介	228
6.3.2  CRC校验	230
6.3.3  Modbus_RTU通信协议概述	231
6.3.4  仿真电路的绘制	233
6.3.5  任务程序的编写	235
6.4  数字式远程温度传感器的设计	244
6.4.1  远程温度传感器简介	245
6.4.2  热敏电阻	245
6.4.3  DMA与ADC	246
6.4.4  Modbus通信协议补充	246
6.4.5  仿真电路的绘制	247
6.4.6  任务程序的编写	248
附录A  ASCII码对照表	259
附录B  STM32103XX功能单元框图	260
附录C  CORTEX-M3存储空间示意图	261
参考文献	262

由于单片机技术涉及的应用领域广，相关人才的社会需求量大，因此单片机成为目前高职高专院校电子类专业的核心课程。据作者调研，目前国内很多高职高专院校仍在使用问世于20世纪80年代的MCS-51单片机进行教学，而这种单片机的系统架构已经跟不上时代的发展，目前只能应用在一些低端且对成本敏感的电子产品中。STM32单片机于2007年由意法半导体公司推出，彼时其在全球通用MCU市场份额占比排名还只是第11位，此后一路高歌猛进，2015年就上升到了第3位，2018年上升到第2位，2021年上升到第1位。STM32单片机产品丰富，高中低档单片机一应俱全，相比于MCS-51单片机，STM32单片机系统架构新颖、片上资源丰富，能更好地应用于各种档次电子产品的设计。在目前国内各大人才招聘网站的单片机工程师招聘信息中，多数会要求应聘者具备STM32单片机的开发能力，因而高职高专院校很有必要开展STM32单片机的教学工作，至于是完全取代MCS-51单片机，还是与MCS-51单片机并存，各院校可根据实际情况决定。
STM32单片机程序有寄存器开发、STD库开发、HAL/LL库开发三种开发方式。寄存器开发是传统的单片机程序开发方式，MCS-51单片机即采用这种开发方式，但由于STM32单片机系统架构过于复杂，学习难度太大，始终没有成为主流开发方式；STD库是意法半导体公司早期推出的驱动库，开发人员可通过调用驱动库中的API函数开发STM32单片机程序，这曾经是主流开发方式，但由于官方后续不再维护更新，STD库无法支持最新型号的STM32单片机，因此STD库的使用者不断减少。HAL/LL库是继STD库之后，由意法半导体公司推出的新型驱动库，支持全系列STM32单片机产品，并且HAL/LL库直接嵌入了意法半导体公司推出的免费开发工具—STM32CubeMX与STM32CubeIDE，用户可先进行图形化配置生成初始化代码，再完成STM32单片机程序其他代码的编写，实际上大量的代码由STM32CubeMX或STM32CubeIDE自动生成而非人为编写，真正实现了编程的半自动化，开发效率得到了极大提高。本书即采用了HAL/LL库开发方式。
Labcenter公司在2016年底对其旗下的EDA工具—Proteus进行了元件库的大幅度更新，加入了几种常用的STM32单片机，至此Proteus从8.6版开始具备STM32单片机的电路仿真能力。Proteus的优势在于方便快捷，在缺乏实验条件的情况下，只需一台计算机即可完成STM32单片机的程序开发及电路调试工作。于企业而言，Proteus可以作为STM32单片机产品开发的辅助手段，先通过软件仿真调试，再通过硬件实物调试，可以大大缩减产品的开发时间和资金投入，于学校而言，可以采用硬件实验箱与Proteus软件仿真混合使用的实验实训方式，有利于“翻转课堂”的开展。
本书采用项目式教学模式，引导读者通过完成任务的过程来掌握每次任务包含的理论知识与操作技能，做中学、学中练。作者始终坚持一个理念—单片机不仅是一门课程，也是一门技术，光靠看书、做题远远不够，一定要亲自动手编程和调试电路，否则必然是一看就会，一做就错，永远不可能真正学会使用单片机。作者建议有条件的院校，应尽可能向学生提供硬件实验实训平台，虽然本书所有项目均提供了仿真素材，但仿真只是一种补充型实验实训手段，永远都无法替代硬件实物。
为了方便教学，本书配备了电子课件、Proteus仿真文件、单片机程序源码等资料，有需要的读者可登录华信教育资源网（www.hxedu.cn）免费注册后下载。
由于编者知识水平有限，书中难免存在错误和疏漏，欢迎各位读者批评指正。

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STM32单片机仿真开发实例