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内容大纲
本书从科研、教学和工程实际应用出发，理论联系实际，全面系统地讲述了基于STM32系列单片机的嵌入式系统应用实例；以“新工科”教育理念为指导，以产教融合为突破口，面向产业需求，全面重构教材内容，将产业界的最新技术引入教学和科研。全书共13章，主要内容包括STM32嵌入式微控制器最小系统设计、人机接口设计与应用实例、DGUS彩色液晶显示屏应用实例、旋转编码器设计实例、PWM输出与看门狗定时器应用实例、USART与Modbus通信协议应用实例、SPI与铁电存储器接口应用实例、I2C与日历时钟接口应用实例、CAN通信转换器设计实例、电力网络仪表设计实例、μC/OS-Ⅱ在STM32上的移植与应用实例、RTC与万年历应用实例和新型分布式控制系统设计实例。全书内容丰富，体系先进，结构合理，理论与实践相结合，尤其注重工程应用技术。
本书可作为高等院校各类自动化、机器人、自动检测、机电一体化、人工智能、电子与电气工程、计算机应用、信息工程、物联网等相关专业的本、专科学生及研究生的教学参考书，也适合从事STM32嵌人式系统开发的工程技术人员参考。 -
作者介绍
李正军，山东大学教授，硕士研究生导师。1984年毕业于山东大学数学系，同年留山东大学数学系任教；先后担任“211工程”重点建设项目“现场总线技术实验室”负责人、控制科学与工程学院“微机原理”课程负责人，并获山东大学优秀教师荣誉称号。担任中国电气工业协会设备网现场总线分会理事、中华人民共和国机械行业标准《低压电气通信规约》审稿人，全国电器设备网络通信接口标准化委员会委员。发表科研与教学论文50余篇，出版著作15部。承担省部级与企业科研课题30余项，主要研究方向包括嵌入式系统、计算机控制技术、现场总线应用技术、电力电子技术等， -
目录
第1章 STM32嵌入式微控制器最小系统设计
1.1 STM32微控制器概述
1.1.1 STM32微控制器产品介绍
1.1.2 STM32系统性能分析
1.1.3 STM32微控制器的命名规则
1.1.4 STM32微控制器内部资源
1.1.5 STM32微控制器的选型
1.2 STM32F1系列产品系统构架和STM32F103ZET6内部架构
1.2.1 STM32F1系列产品系统架构
1.2.2 STM32F103ZET6内部架构
1.3 STM32F103ZET6的存储器映像
1.3.1 STM32F103ZET6内置外设的地址范围
1.3.2 嵌入式SRAM
1.3.3 嵌入式Flash
1.4 STM32F103ZET6的时钟结构
1.5 STM32F103VET6的引脚
1.6 STM32F103VET6最小系统设计
第2章 人机接口设计与应用实例
2.1 独立式键盘接口设计
2.1.1 键盘的特点及按键确认
2.1.2 独立式按键扩展实例
2.2 矩阵式键盘接口设计
2.2.1 矩阵式键盘工作原理
2.2.2 按键的识别方法
2.2.3 键盘的编码
2.3 矩阵式键盘的接口实例
2.3.1 4×4矩阵式键盘的硬件设计
2.3.2 4×4矩阵式键盘的软件设计
2.4 显示技术的发展及其特点
2.4.1 显示技术的发展
2.4.2 显示器件的主要参数
2.5 LED显示器接口设计
2.5.1 LED显示器的结构
2.5.2 LED显示器的扫描方式
2.6 触摸屏技术及其在工程中的应用
2.6.1 触摸屏发展历程
2.6.2 触摸屏的工作原理
2.6.3 工业用触摸屏产品介绍
2.6.4 触摸屏在工程中的应用
第3章 DGUS彩色液晶显示屏应用实例
3.1 屏存储空间
3.1.1 数据变量空间
3.1.2 字库（图标）空间
3.1.3 图片空间
3.1.4 寄存器
3.2 硬件配置文件
3.3 DGUS组态软件安装
3.4 DGUS组态软件使用说明
3.4.1 界面介绍
3.4.2 背景图片制作方法
3.4.3 图标制作方法及图标文件的生成
3.4.4 新建一个工程并进行界面配置
3.4.5 工程文件说明
3.5 工程下载
3.6 DGUS屏显示变量配置方法及其指令详解
3.6.1 串口数据帧架构
3.6.2 数据变量
3.6.3 文本变量
3.6.4 图标变量
3.6.5 基本图形变量
3.7 通过USB对DGUS屏进行调试
第4章 旋转编码器设计实例
4.1 旋转编码器的接口设计
4.1.1 旋转编码器的工作原理
4.1.2 旋转编码器的接口电路设计
4.1.3 旋转编码器的时序分析
4.2 呼吸机按键与旋转编码器程序结构
4.3 按键扫描与旋转编码器中断检测程序
4.3.1 KEY1与KEY5的按键扫描程序
4.3.2 KEY2与KEY3的中断检测程序
4.4 键值存取程序
4.4.1 环形FIFO按键缓冲区
4.4.2 键值存取程序相关函数
第5章 PWM输出与看门狗定时器应用实例
5.1 STM32F103定时器概述
5.2 STM32通用定时器
5.2.1 通用定时器简介
5.2.2 通用定时器的主要功能
5.2.3 通用定时器的功能描述
5.2.4 通用定时器的工作模式
5.3 STM32 PWM输出应用实例
5.3.1 PWM输出硬件设计
5.3.2 PWM输出软件设计
5.4 看门狗定时器
5.4.1 看门狗应用介绍
5.4.2 独立看门狗
5.4.3 窗口看门狗
5.4.4 看门狗操作相关的库函数
5.4.5 独立看门狗程序设计
5.4.6 窗口看门狗程序设计
第6章 USART与Modbus通信协议应用实例
6.1 串行通信基础
6.1.1 串行异步通信数据格式
6.1.2 连接握手
6.1.3 确认
6.1.4 中断
6.1.5 轮询
6.2 STM32的USART工作原理
6.2.1 USART介绍
6.2.2 USART主要特性
6.2.3 USART功能概述
6.2.4 USART通信时序
6.2.5 USART中断
6.2.6 USART相关寄存器
6.3 STM32的USART串行通信应用实例
6.3.1 STM32的USART的基本配置流程
6.3.2 STM32的USART串行通信应用硬件设计
6.3.3 STM32的USART串行通信应用软件设计
6.4 外部总线
6.4.1 RS-232C串行通信接口
6.4.2 RS-485串行通信接口
6.5 Modbus通信协议
6.5.1 概述
6.5.2 两种传输模式
6.5.3 Modbus消息帧
6.5.4 错误检测方法
6.5.5 Modbus的编程方法
6.6 PMM2000电力网络仪表Modbus-RTU通信协议
6.6.1 串口初始化参数
6.6.2 开关量输入
6.6.3 继电器控制
6.6.4 错误处理
6.6.5 读取标准电力参数
第7章 SPI与铁电存储器接口应用实例
7.1 STM32的SPI通信原理
7.1.1 SPI概述
7.1.2 SPI互连
7.2 STM32F103的SPI工作原理
7.2.1 SPI主要特征
7.2.2 SPI内部结构
7.2.3 时钟信号的相位和极性
7.2.4 数据帧格式
7.2.5 配置SPI为主模式
7.3 STM32的SPI与铁电存储器接口应用实例
7.3.1 STM32的SPI配置流程
7.3.2 SPI与铁电存储器接口的硬件设计
7.3.3 SPI与铁电存储器接口的软件设计
第8章 I2C与日历时钟接口应用实例
8.1 STM32的I2C通信原理
8.1.1 I2C控制器概述
8.1.2 I2C总线的数据传输
8.2 STM32F103的I2C接口
8.2.1 STM32F103的I2C主要特性
8.2.2 STM32F103的I2C内部结构
8.2.3 STM32F103的模式选择
8.3 STM32的I2C与日历时钟接口应用实例
8.3.1 STM32的I2C配置流程
8.3.2 I2C与日历时钟接口的硬件设计
8.3.3 I2C与日历时钟接口的软件设计
第9章 CAN通信转换器设计实例
9.1 CAN的特点
9.2 STM32的CAN总线概述
9.2.1 bxCAN的主要特点
9.2.2 CAN物理层特性
9.2.3 STM32的CAN控制器
9.2.4 STM32的CAN过滤器
9.3 STM32的bxCAN工作模式
9.3.1 初始化模式
9.3.2 正常模式
9.4 STM32的bxCAN功能描述
9.4.1 CAN发送流程
9.4.2 CAN接收流程
9.5 CAN总线收发器
9.5.1 PCA82C250/251 CAN总线收发器
9.5.2 TJA1051 CAN总线收发器
9.6 CAN通信转换器概述
9.7 CAN通信转换器微控制器主电路的设计
9.8 CAN通信转换器UART驱动电路的设计
9.9 CAN通信转换器CAN总线隔离驱动电路的设计
9.10 CAN通信转换器USB接口电路的设计
9.11 CAN通信转换器的程序设计
第10章 电力网络仪表设计实例
10.1 PMM2000电力网络仪表概述
10.2 PMM2000电力网络仪表的硬件设计
10.2.1 主板的硬件电路设计
10.2.2 电压输入电路的硬件设计
10.2.3 电流输入电路的硬件设计
10.2.4 RS-485通信电路的硬件设计
10.2.5 4～20mA模拟信号输出的硬件电路设计
10.3 周期和频率测量
10.4 STM32F103VBT6初始化程序
10.4.1 NVIC中断初始化程序
10.4.2 GPIO初始化程序
10.4.3 ADC初始化程序
10.4.4 DMA初始化程序
10.4.5 定时器初始化程序
10.5 电力网络仪表的算法
10.6 LED数码管动态显示程序设计
10.6.1 LED数码管段码表
10.6.2 LED指示灯状态编码表
10.6.3 1ms系统滴答定时器中断服务程序
10.7 PMM2000电力网络仪表在数字化变电站中的应用
10.7.1 应用领域
10.7.2 iMeaCon数字化变电站后台计算机监控网络系统
第11章 μC/OS-Ⅱ在STM32上的移植与应用实例
11.1 μC/OS-Ⅱ介绍
11.2 嵌入式控制系统的软件平台
11.2.1 软件平台的选择
11.2.2 μC/OS-Ⅱ内核调度基本原理
11.3 μC/OS-Ⅱ的移植与应用
11.3.1 μC/OS-Ⅱ的移植
11.3.2 μC/OS-Ⅱ的应用
第12章 RTC与万年历应用实例
12.1 RTC
12.1.1 RTC简介
12.1.2 RTC主要特性
12.1.3 RTC内部结构
12.1.4 RTC复位过程
12.2 备份寄存器（BKP）
12.2.1 BKP简介
12.2.2 BKP特性
12.2.3 BKP入侵检测
12.3 RTC的操作
12.3.1 RTC的初始化
12.3.2 RTC时间写入初始化
12.4 万年历应用实例
第13章 新型分布式控制系统设计实例
13.1 新型DCS概述
13.1.1 通信网络的要求
13.1.2 通信网络的要求控制功能的要求
13.1.3 系统可靠性的要求
13.1.4 其他方面的要求
13.2 现场控制站的组成
13.2.1 两个控制站的DCS结构
13.2.2 DCS测控板卡的类型
13.3 新型DCS通信网络
13.3.1 以太网实际连接网络
13.3.2 双CAN通信网络
13.4 新型DCS控制卡的硬件设计
13.4.1 控制卡的硬件组成
13.4.2 W5100网络接口芯片
13.4.3 双机冗余电路的设计
13.4.4 存储器扩展电路的设计
13.5 新型DCS控制卡的软件设计
13.5.1 控制卡软件的框架设计
13.5.2 双机热备程序的设计
13.5.3 CAN通信程序的设计
13.5.4 以太网通信程序的设计
13.6 控制算法的设计
13.6.1 控制算法的解析与运行
13.6.2 控制算法的存储与恢复
13.7 8通道模拟量输入板卡（8AI）的设计
13.7.1 8通道模拟量输入板卡的功能概述
13.7.2 8通道模拟量输入板卡的硬件组成
13.7.3 8通道模拟量输入板卡微控制器主电路设计
13.7.4 22位Σ-Δ型A/D转换器ADS1213
13.7.5 8通道模拟量输入板卡测量与断线检测电路设计
13.7.6 8通道模拟量输入板卡信号调理与通道切换电路设计
13.7.7 8通道模拟量输入板卡程序设计
13.8 8通道热电偶输入板卡（8TC）的设计
13.8.1 8通道热电偶输入板卡的功能概述
13.8.2 8通道热电偶输入板卡的硬件组成
13.8.3 8通道热电偶输入板卡测量与断线检测电路设计
13.8.4 8通道热电偶输入板卡程序设计
13.9 8通道热电阻输入板卡（8RTD）的设计
13.9.1 8通道热电阻输入板卡的功能概述
13.9.2 8通道热电阻输入板卡的硬件组成
13.9.3 8通道热电阻输入板卡测量与断线检测电路设计
13.9.4 8通道热电阻输入板卡的程序设计
13.10 4通道模拟量输出板卡（4AO）的设计
13.10.1 4通道模拟量输出板卡的功能概述
13.10.2 4通道模拟量输出板卡的硬件组成
13.10.3 4通道模拟量输出板卡PWM输出与断线检测电路设计
13.10.4 4通道模拟量输出板卡自检电路设计
13.10.5 4通道模拟量板卡输出算法设计
13.10.6 4通道模拟量板卡程序设计
13.11 16通道数字量输入板卡（16DI）的设计
13.11.1 16通道数字量输入板卡的功能概述
13.11.2 16通道数字量输入板卡的硬件组成
13.11.3 16通道数字量输入板卡信号预处理电路的设计
13.11.4 16通道数字量输入板卡信号检测电路设计
13.11.5 16通道数字量输入板卡程序设计
13.12 16通道数字量输出板卡（16DO）的设计
13.12.1 16通道数字量输出板卡的功能概述
13.12.2 16通道数字量输出板卡的硬件组成
13.12.3 16通道数字量输出板卡开漏极输出电路设计
13.12.4 16通道数字量输出板卡输出自检电路设计
13.12.5 16通道数字量输出板卡外配电压检测电路设计
13.12.6 16通道数字量输出板卡的程序设计
13.13 8通道脉冲量输入板卡（8PI）的设计
13.13.1 8通道脉冲量输入板卡的功能概述
13.13.2 8通道脉冲量输入板卡的硬件组成
13.13.3 8通道脉冲量输入板卡的程序设计
13.14 嵌入式控制系统可靠性与安全性技术
13.14.1 可靠性技术的发展过程
13.14.2 可靠性基本概念和术语
13.14.3 可靠性设计的内容
13.14.4 系统安全性
13.14.5 软件可靠性
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