内容简介 1 ~$ J" v0 y+ E `! O. p6 s 这是一本介绍如何使用STM32Cube组件学习STM32微控制器的入门教材，是一个工程师自身学习STM32过程的经验总结。全书紧紧围绕《STM32F10xxx参考手册》，结合STM32CubeF1软件包提供的例程进行分析、讲解、重新生成，全面、系统的介绍STM32F103的各个功能项。 这是一本教你STM32微控制器具体学习方法的教材。其先从HAL固件库例程入手，而后结合STM32参考手册、数据手册、ARM Cortex-M3权威指南、Cortex-M3编程手册等ST和ARM两公司提供的原始资料进行深入、详细的讲解，最后，通过可视化图形配置工具STM32CubeMX重新生成例程。该方法几乎可以推广于STM32微控制器的任何一款芯片，也是经验丰富的工程师最快了解一款芯片的“独门绝技”。 本书适用于STM32微控制器的初学者和使用STM32微控制器从事项目开发的技术人员，可供从事自动控制、智能仪器仪表、电力电子、机电一体化等相关专业的技术人员参考，也可以作为高校相关专业的教材。 前 言 前两年在编写《轻松玩转STM32微控制器》一书时就注意到ST公司在主推STM32Cube组件，不过由于自身是从标准外设固件库（STM32F10x Standard Peripheral Library缩写SPL）上手的，而且当时网上也有不少对STM32Cube组件的负面评价，自己尝试之后也发现一些不完善之处，因而当时还是选择了标准外设固件库进行讲解。 然而，随着这两年对STM32Cube组件的深入了解，同时在陪伴学生学习的过程中，发现大学生更愿意尝试新的事物，而且随着ST公司对STM32Cube组件的不断完善，加上自己也慢慢习惯于STM32CubeMX生成C语言工程的便捷，越来越觉得有必要写一本有关STM32Cube组件的入门教程。 其实，一个新事物的出现，大家总有一个从慢慢了解到习惯的过程。开始大家都是从标准外设库入门的，而且网上所卖开发板提供的例程也是基于标准外设库所写，因而在学习与工作过程中人们就慢慢习惯于标准外设库的开发；其实在ST公司推出STM32Cube组件和硬件抽象层固件库（Hardware Abstracton Layer缩写HAL）时就招到很多人的质疑和排斥，比较网上所卖开发板提供的例程你会发现，STM32F1xx系列的开发板几乎都是基于标准外设库（SPL）的，STM32F4xx系列开始有部分公司提供基于HAL库的例程，而到STM32F7xx系列的开发板，清一色，大家提供的都是基于HAL库的例程，因为ST公司没有推出基于该系列微控制器的SPL库（至少目前没有还推出）。由此可见，学习STM32微控制器，使用HAL库和STM32Cube组件也是大势所趋，即使“资深工程师”也在慢慢适应于技术的更新。 使用图形配置工具STM32CubeMX可以快速便捷的生成STM32微控制器的C语言工程框架，开发者仅仅在工程中实现自己的应用代码就可以了。然而，这并不是说就不用对STM32微控制器进行学习了；在配置STM32CubeMX的过程中，你会发现，还有很多STM32微控制器的知识点需要了解，才能有目的的配置，否则也只能对着该工具“干瞪眼”。 说到STM32Cube组件和STM32微控制器的学习，其实ST公司提供了大量的技术资料。有关图形配置工具STM32CubeMX和STM32CubeF1软件包，可以重点参考的资料有： 《STM32CubeMX for STM32 Configuration and initialization C code generation》（STM32CubeMX用户手册，UM1718） 《Getting started with STM32CubeF1 firmware package for STM32F1 Series》（STM32CubeF1用户手册，UM1847） 《Description of STM32F1xx HAL drivers》（HAL库用户手册，UM1850） 《STM32Cube firmware examples for STM32F1 Series》（STM32Cube应用手册，AN4724） 有关STM32微控制器的学习，可参考的资料就更多了，简单列举入门学习时需要重点参考的资料有： 《ARM Cortex-M3权威指南》宋岩 译 《The Cortex-M3 Technical Reference Manual》（Cortex-M3技术参考手册） 《STM32F10xxx Reference manual》（STM32F10xxx参考手册，RM0008） 《STM32F10xxx Cortex-M3 Pramming manual》（STM32F10xxx Cortex-M3编程手册，PM0056） 《STM32F10xxx Flash programming manual》（STM32F10xxx Flash编程手册，PM0075） DS5319：STM32F103x8、STM32F103xB Datasheet（数据手册） DS5792：STM32F103xC、STM32F103xD、STM32F103xD Datasheet（数据手册） MDK-ARM开发环境、其例程及帮助文档 其他相关器件数据手册及网络资料 学习新知识，没有资料可以参考时，又会觉得很难；资料太多时也是一样，会不知如何下手、不知哪里应该重点学习，如何才能快速上手。写作本书的目的就是结合ST公司和ARM公司提供的丰富资料，引领读者找到一个属于自己的学习方法。本教程从ST的官网入手，引领读者如何获取技术资料，然后从STM32CubeF1软件包提供的例程入手，引导读者如何利用我们找到的资料，通过例程慢慢了解哪些资料应该在什么时间段使用。通过例程的功能认识、分析代码、重新生成，慢慢将例程变为自己的应用实现，在学习的过程中总结技术资料应该如何利用、参考，同时总结出一套属于自己的学习方法。 其实，从学习方法上引导读者学习，本就是老杨选择技术写作这条路的初衷。 《轻松玩51单片机》一书是通过简单的例程，让单片机入门者有一个轻松的入门过程，在学习中找到兴趣，在快乐中学习。 《AVR单片机工程师是怎么炼成的》一书在《轻松玩51单片机》一书例程的基础上引入了数据手册（Datasheet）的参考，引导读者学习嵌入式开发要学会使用数据手册。 《轻松玩转STM32Cube》和《轻松玩转STM32微控制器》就是引导读者如何通过产品官网获取技术资料，而后通过例程入手学习如何使用丰富的技术资料。 通过这一个台阶一个台阶的学习，希望读者能够找到一套自己的学习方法。由开始需要借助教材，慢慢学会使用数据手册，最终可以脱离教材，直接自己根据需要找到技术资料，从例程入门学习，然后实现自己应用工程的开发。 ; T ]2 R! e9 H6 e( ^Ø 入门建议 老杨还算不上STM32微控制器的资深工程师，只是早入门了两年而已。因而也不敢在读者面前讲太多高深的理论，本书只是想介绍读者怎么能够利用ST公司和ARM公司提供的丰富的免费资源快速入门。对于有信心可以自学的读者，在此老杨给你提供一个学习大纲： 先看看《STM32F10xxx参考手册》的前面几个章节，对STM32有个初步的认识；接下来再读读宋岩先生翻译的《ARM Cortex-M3权威指南》，也不需要看完、吃透，对其内核有个了解也就可以了。然后就可以阅读STM32CubeMX用户手册UM1718和STM32CubeF1用户手册UM1847，使用STM32CubeF1软件包提供的例子程序结合ST公司提供的硬件抽象层固件库（HAL）的源代码及其用户手册UM1850进行学习；在学习例子程序时要学会针对例子程序再去学习《STM32F10xxx参考手册》的相关章节。 STM32入门的门槛相对8位单片机是高了些，不过根据上面的流程入门之后，下面的路怎么走，你心里就会清楚许多。本书也正是根据上面的流程来引导读者使用STM32CubeMX和MDK-ARM学习STM32微控制器的，书中并没讲什么高深的东东，只是在例程适当的地方加以注释，让新手少走点弯路，轻松入门而已。 Ø 开发板选型 目前市面上的开发板也很多，参差不齐，当然是王婆卖瓜自卖自夸。这个要看读者的喜好，其实从主芯片的选择来说，他们是没有本质区别的。不管他使用的是L系列、M系列还是H系列，都不会影响基本内容的学习，也就是说对于STM32入门来说，几乎所有的开发板都可以满足要求。它们的区别是板上有多少外设，对你后期进一步深入的学习会有哪些影响。另外也要看读者想在哪方面进一步的深入学习，不一定非要盲目选择外设丰富的。例如你想学习物联网、无线通信，当然要选择有这些接口、提供丰富例程的开发板；而如果你想低成本入门，那么选择一块几十块的板子就足够了。 老杨也为本书选择了一块开发板：ST官方提供的Nucleo-F103RB，当然对于入门学习来说，使用其他的开发板也是完全可以的，因为老杨也只是根据开发板的原理图来分析例程，最后使用STM32CubeMX重建例程而已。 Ø 致谢 全书由老杨统稿，参与本书编写的还有：陈泽慧、陈锦权、段富军、高维娜、龚钦青、黄得建、康磊、李楠、聂运中、王路、王盛、杨俊杰、张延杰、周宏云等；另外，印舟、刘帅、黄雅琴、史蕊、于维涛、周乐平等也为本书的编写提供了大量的帮助。 “学然后知不足，教然后知困”，由于作者水平有限，在写作的过程中难免会出现一些错误。若读者有什么疑问或建议，希望能发邮件与老杨沟通，老杨的邮箱是：young45@126.com，也可通过老杨的博客young45.blog.chinaunix.net来了解相关内容。 最后，感觉我的家人和朋友，特别是父母能在社会压力较大的今天放任我如此自由的写作，不给他们的儿子太多的压力；也感谢在洛阳时的师长和同事：刁海南、张文勇、郭锐、齐文钊、陈剑、李为民、赵博、尹国利、谢永进等，嵌入式这条路是在工作之后走上的，若不是这些前辈的指点，也就没有老杨的今天；感谢在大学、中学谆谆教导过的老师：杨明祥、高克权、杨万才、李小申、程东明、张晓红、黎蔚、王辉、刘勇等；杨明祥老师帮我走进了洛工，洛工数理学院的老师为我铺垫了良好的逻辑分析能力，计算机方向的老师帮我走进了IT这个行业，内心由衷感谢他们的帮助和指引；还有前几本书的读者和学生，特别是那些来信给出建议的读者和学生如郭凯、张锋、王帅阳、牛鹏举、竹显涛、刘帅、宋文帅等，他们的感谢、鼓励和建议为我继续写作增添了动力；感谢曾经帮助过我的师长、朋友：郝云鹏、黄桂平、钦桂勤、段富军、许元霄、高金龙、申雷等，这些年是在他们的鼓励与帮助下完成的这五本作品，在此一并表示感谢；也感谢电子工业出版社的王敬栋、张剑、徐萍、苏颖杰及其他编辑朋友，最后，感谢人生路上伴我走过的朋友们。 5 B; T# ^- y6 S& F, k3 _/ W杨百军 2017年1月 郑州·华水 目 录 5 d) m6 M2 @+ V9 w* A $ O9 u/ ~: Y- \2 y1 C9 R基础篇 第1章 选择开发板 1.1 国外的开发板 1.2 国内的开发板: W6 i' W6 j, r2 B* m 1.3 Nucleo-F103RB开发板& P2 |- A( ]/ M7 t2 h4 G: I 1.4 思考与练习 第2章 走近STM32! \# M' e* h; u5 ` Y 2.1 认识STM32" y3 W! J2 G ?7 T$ Z 2.2 STM32与Cortex-M3的关系 2.3 Cortex-M3与ARM 2.4 思考与练习& I4 }- [8 `% y8 d7 [. B7 n 第3章 认识MDK-ARM 3.1 开发工具介绍2 I* B9 m+ i* | 3.2 MDK-ARM的安装与注册 3.2.1 MDK-ARM的安装 3.2.2 注册MDK-ARM7 E+ m2 f+ v' J 3.3 从例程入手3 r5 M% i- S" ]* Q( O2 O" I7 o+ I 3.3.1 了解MDK-ARM7 A/ W8 e/ I* q% _ 3.3.2 例程Blinky: a% ^* \- J0 N3 e" a: P 3.4 思考与练习 第4章 初识STM32Cube 4.1 STM32CubeMX 4.2 STM32Cube软件包) v+ J8 v/ E2 h3 B- y9 @8 f" y 4.3 STM32CubeF1实例 4.4 思考与练习 ( T; M3 W( f/ R1 w) t* C# W# n 入门篇" B* ?" X4 I9 Y7 C# ^+ i( a0 v5 Z 第5章 跑马灯实验2 ~' b' ~, _7 C: k9 r$ s: ]/ K 5.1 例程GPIO_IOToggle$ N. R, [( N0 Q$ c 5.2 分析例程GPIO_IOToggle 5.2.1 解析HAL_Init函数 5.2.2 解析SystemClock_Config函数1 Z! j7 v6 E) [; m3 B0 Y 5.2.3 解析LED2_GPIO_CLK_ENABLE函数" U9 W9 G, U4 ^, A3 E# i 5.2.4 解析HAL_GPIO_Init函数 5.2.5 为何LED灯能闪烁4 o, w/ A3 I; W4 I7 m" I 5.3 新建例程 5.3.1 重新创建例程 5.3.2 完善例程5 \: H+ R- }% C9 j4 U 5.4 思考与练习# W9 Z( P4 S) O `" r0 K 第6章 外部中断 6.1 例程GPIO_EXTI# I8 L- j; m: G) F% W( Y: {& _7 @ 6.2 分析例程. s4 `1 E/ ~4 H1 p7 `0 w 6.2.1 分析例程GPIO_EXTI- d6 x4 b; O# o4 b 6.2.2 解析stm32f10x_it.c 6.3 移植例程. ^8 o+ E9 B# X1 L 6.3.1 创建例程MyEXTI 6.3.2 外部中断小结 6.3.3 硬件仿真 6.4 思考与练习2 h& g+ U, c+ |3 a9 M1 k 第7章 串口通信USART+ Y9 n& k$ l5 H4 u 7.1 有关USART( f* @) D+ y9 C$ S 7.2 例程UART_Printf 7.2.1 使用例程: s' D* L5 L" D1 g9 w 7.2.2 新建例程MyPrintf1 E1 b( q/ y: ?$ z5 ` 7.2.3 分析例程 7.3 例程ComPolling 7.3.1 例程介绍 7.3.2 分析例程 7.3.3 重建例程 7.4 例程UART_TwoBoards_ComIT1 O* _9 ^5 Y: O: S! P) Z' q' {' r 7.4.1 例程介绍 7.4.2 分析例程 7.4.3 重新生成例程 7.4.4 完善工程 7.5 思考与练习 第8章 DMA控制器5 S8 U) o0 l/ W | 8.1 认识DMA控制器. k0 W1 k& O8 A1 t) k 8.2 例程UART_HyperTerminal_DMA6 t+ `' b! H S9 o/ s 8.2.1 例程介绍 8.2.2 分析例程7 c( U3 ]: a0 s; e4 m 8.2.3 重建例程UART_HyperTerminal_DMA 8.3 思考与练习2 ]& u& [' }- N7 k' e! U+ \# ] 第9章 完美定时器( W4 N! t- z, _$ i1 Q L# D) Z* s 9.1 了解定时器 9.2 例程TIM_TimeBase- N! W" I: F! [9 J* H7 ^, \% @ 9.2.1 例程介绍 9.2.2 分析例程8 t( v8 n; n7 V7 [8 {" O B 9.2.3 重建例程 9.3 例程TIM_DMA K7 L: m9 z; W1 t 9.3.1 例程介绍 o+ D4 w" p6 `- h0 h9 N 9.3.2 分析例程2 x7 P3 I+ w1 b* E3 v 9.3.3 重新生成例程5 [5 g6 y$ c$ `. Q; Y. R 9.4 思考与练习 第10章 模数转换ADC 10.1 模数转换器ADC+ V1 W& e* P$ _- a 10.2 例程ADC_Sequencer 10.2.1 例程介绍9 Y/ i0 H( g' }4 u 10.2.2 分析例程 10.2.3 重建例程 10.3 思考与练习 提高篇0 E( H. [& |# U 第11章 实时操作系统FreeRTOS& C$ j7 m; `' ^9 o8 p0 W4 x 11.1 了解操作系统 11.2 例程FreeRTOS_ThreadCreation) c! P0 _0 r" e! R$ w9 _6 p 11.2.1 例程介绍 11.2.2 分析例程 11.2.3 重建例程 11.2.4 完善例程 11.2.5 扩展例程# o# ~8 ^/ V- e5 ^0 e 11.3 思考与练习 3 P' e5 ~3 e; }' i$ u) a 附录 附录A 中容量STMF103xB模块框图 附录B 中容量STMF103xB时钟树- J9 v7 }2 _7 Q3 k. r9 R 附录C STMF103xB存储器映像 附录D 图书资料、网站、开发板推荐9 h- S0 Z( T0 V( X$ N# ?! d8 h 参考文献 * p$ Q' ^! h _3 ^$ T( z" D 
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这是一种典型的反馈控制电路，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，一般用于闭环跟踪电路$ B8 v+ [; T! O' j- [ O; W
: c8 R. u$ r+ Y5 x
8 A5 ^' F3 V- M: {3 u- {- j) d
既然这样子，那不经过锁相环，会怎么样呢？6 ~% w% ]! n: U$ q- Y. R
啥意思，不经过倍频那外部要加个64M的晶振吗
对我们的学习都非常有帮助，可以少走很多弯路~