本书首先介绍了单片机与C语言基础，讲解了本书需要涉及的预备知识；然后讲解STM32单片机开发环境构建和使用，包括Keil和J-Link等软硬件的使用，介绍了STM32单片机的开发流程；之后详细讲解STM32单片机GPIO、中断、定时器、串口、ADC等模块的工作原理及使用方法，通过例程展示了这些外设模块具体使用方法；最后，介绍了实际工程项目中的单片机应用，通过配套开发板让读者自行编写项目程序，以达到实践目的。 本书提供了所使用的模块的所用程序，包括工程文件和源程序文件，读者可以直接运行。

理论学习与实验并重，配套开发板围绕GPIO、中断、定时器、串口和ADC设计，并提供了一个完整的案例程序，并逐行进行讲解，确保学习者理解每一句程序写法的由来。同时，配套开发板设计每个模块的功能电路时，都设计了至少两路功能电路。

单片机作为微型计算机的一个类别，已经深入到各行各业。然而对于非计算机类专业工科学生来说，单片机课程一直以难以掌握著称。这导致了众多工科专业虽然亟须使用单片机技术解决其需求，但是毕业生们却普遍不具备单片机实践应用技能。作为一名机电类专业教师，笔者深感目前市面上缺乏适合初学者入门的单片机教材。传统单片机教材大都以51单片机为对象，一方面滞后于目前单片机技术的发展，另一方面又主要以理论讲解为主，一般没有配套开发板，忽视了对单片机应用技能的介绍。再者，以寄存器操作为基本方法的单片机学习有众多知识点需要学生机械记忆，这也导致学生们产生畏难情绪。随着单片机技术的发展，特别是以STM32为代表的32位单片机的出现，极大丰富了单片机的功能，推动了单片机的广泛应用。在这种情况下，市面上出现了众多学习用开发板。这种学习方式不以教材为核心，而是围绕开发板配套文字、视频教程，极大地推动了单片机的学习，有不少学生没有在课堂上学会单片机，但是却通过自学开发板教程掌握了单片机的应用。然而，笔者注意到，市面上的这些开发板依然存在一些问题。这些开发板设计者为了突出功能丰富，所涉及电路较为复杂，同时教程内容繁复、编程语言技巧多，堆砌了不少核心知识相同的学习案例。因此，这种开发板及教程其实更适合有一定基础的学习者，对零基础的学习者并不是太友好。为此，笔者认为有必要编写一套适合初学者的教程。
为了编写一套适合初学者掌握单片机应用的教程，笔者专门设计了一套开发板以配合本教程的教学。学习者可以一边通过教程学习理论知识，一边在开发板上实验，从而避免只注重理论而不会实际应用的问题。教程配套开发板的设计理念不在于功能多，而专注于单片机核心知识。对于应用而不是研究单片机架构的学习者来说，学习单片机基本上就是学习单片机各外设模块的使用。对于绝大多数单片机工程应用来说，经常使用的单片机外设无非是GPIO、中断、定时器、串口和ADC，因此，本教程配套开发板只围绕这些模块进行设计，不简单堆砌功能模块。所谓万事开头难，一旦能够入门，掌握更复杂的知识就会简单多了。笔者相信，通过基础外设模块的学习，学习者将掌握单片机学习的方法，在面向复杂项目时能够自学掌握没有学过的单片机知识。
在笔者自学单片机等技术过程中，总结出可以遵循学习改动验证的学习步骤，通过这种方法可以高效掌握单片机技术。这种方法首先学习已有例程，然后再根据自己的理解改动例程，以最终效果验证改动完的程序是否符合自己的理解。本教程也是根据这个方法来安排编写的。教程首先提供了一个完整的案例程序，并逐行进行讲解，确保学习者理解每一句程序写法的由来；再者，程序讲解之后都安排了修改任务，学习者需要根据自己的理解修改教程提供的例程，实现修改任务的要求。同时，配套开发板设计每个模块的功能电路时，都设计了至少两路功能电路。教程使用其中一路进行编程并讲解原理，而另一路则用于修改任务。这两路功能电路细节刻意设计成不一样的，如果学习者没有真正理解例程含义，则不能通过简单照搬例程就完成任务。只要能够顺利完成修改任务的要求，学习者一般也就可以将所学知识应用到实际工程中了。通过这种方式，避免了学习过程中无法很好评估学习效果的问题。
此外，本教程编写过程中一般很少使用复杂的C语言技巧，甚至尽量避免自行定义宏以免对学习造成困扰。笔者认为，单片机的学习和C语言的学习应该分开考虑，不能过多使用C语言技巧以免增加单片机学习的难度。单片机学习的重点在于各外设模块的应用，因此关于编程方面的一些问题，建议学习者通过编程语言的学习来解决。本教程各实验功能紧紧围绕外设模块本身的使用，尽力避免要求复杂技巧才能实现的功能。
本教程虽然以STM32单片机作为学习对象，但是相信通过本教程的学习，学习者将会掌握如何查阅资料、理解电路的方法。如此，当学习者面对其他单片机乃至DSP等芯片时也能很快掌握其使用方法。这也是为什么本教程采用标准库函数的方式来对STM32单片机编程。虽然STM32单片机的生产厂商意法半导体在推广基于HAL库的开发方式，但HAL库的开发方式看似方便，实际上屏蔽了很多中间过程，并且只适用于STM32单片机。而通过标准库的开发方式，学习者能够很快掌握其他类别单片机的使用，包括众多国产单片机。
在本教程的编写过程中得到了肖明伟、苏培强、卓正颖、林帆、陈伟、吴乾新等同学的帮助，在此，对这些同学的辛勤劳动表示感谢！
本书配套开发板可以通过以下方式获取：
https://item.taobao.com/item.htm?ft=t&id=760099095409&spm=a21dvs.23580594.0.0.621
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由于笔者水平有限，书中难免存在错误和不足之处，恳请各位读者批评指正。
献给刚出生的安安，愿你健康、快乐成长！
戴福全

主要研究方向：嵌入式系统设计，机器人动力学建模及控制，智能控制方法。2009年获得北京理工大学工学学士学位，2015年获得北京理工大学机械电子工程机器人方向博士学位。作为技术骨干参与国家863计划、福建省重大专项项目、国家自然科学基金项目等项目。在国内外重要期刊和学术会议上总计发表论文十余篇。从事单片机技术、控制工程基础、机器人技术课程教学多年，具有丰富的教学和实践经验。

第1章计算机与C语言基础1
1.1计算机的问世1
1.2计算机的发展阶段2
1.3单片机简介3
1.4单片机的发展过程3
1.5单片机的应用领域4
1.6计算机基础知识6
1.6.1计算机中的数制6
1.6.2数制的转换7
1.6.3计算机数据的单位9
1.7C语言基础9
1.7.1变量及赋值9
1.7.2宏定义10
1.7.3ASCII码10
1.7.4数据类型11
1.7.5基本运算符号14
1.7.6分支和循环语句15
1.7.7函数18
思考和习题20
第2章STM32开发环境21
2.1STM32开发工具21
2.1.1STM32开发板22
2.1.2J-Link仿真器23
2.1.3USB转232模块24
2.2开发配套资料25
2.2.1STM32文档25
2.2.2开发板电路30
2.2.3实验例程34
2.2.4工具软件34
2.3开发软件Keil MDK及STM32F1系列
固件包的安装35
2.4应用案例：点亮LED39
2.4.1硬件连接39
2.4.2配置J-Link39
2.4.3编译程序41
2.4.4烧录程序42
思考和习题43
第3章通用输入及输出（GPIO）44
3.1GPIO简介44
3.2GPIO工作原理46
3.2.1输入配置46
3.2.2输出配置46
3.2.3复用功能配置47
3.2.4模拟输入配置47
3.3GPIO相关的常用库函数47
3.4GPIO输出应用案例：点亮LED53
3.4.1实现步骤53
3.4.2工作原理54
3.4.3习题59
3.5GPIO输入应用案例：按键控制LED60
3.5.1实现步骤60
3.5.2工作原理60
思考和习题63
第4章中断和事件64
4.1中断原理64
4.2嵌套向量中断控制器（NVIC）65
4.3NVIC相关的常用库函数68
4.4中断设计73
4.4.1NVIC设置73
4.4.2中断端口配置74
4.4.3中断处理74
4.5外部中断/事件控制器（EXTI）75
4.5.1EXTI的GPIO映射75
4.5.2EXTI库函数76
4.6中断应用案例：中断方式按键控制LED80
4.6.1实现步骤80
4.6.2硬件原理81
4.6.3软件设计82
思考和习题88
第5章通用同步/异步串行通信90
5.1串行通信原理概述90
5.2串行异步通信接口（USART）结构及工作方式91
5.2.1USART结构91
5.2.2USART工作方式93
5.3USART相关的常用库函数93
5.4USART使用流程100
5.5应用案例：串口发送数据101
5.5.1实现步骤101
5.5.2工作原理106
5.5.3习题115
5.6应用案例：串口接收数据115
5.6.1实现步骤115
5.6.2工作原理116
思考和习题122
第6章定时器（TIM）123
6.1定时器概述123
6.2三种定时器126
6.3通用定时器的结构127
6.3.1时钟源127
6.3.2通用定时器的功能寄存器127
6.3.3通用定时器的外部触发及输入/输出通道129
6.3.4通用定时器的功能129
6.4TIM相关的常用库函数130
6.5应用案例：定时器中断方式控制LED闪烁136
6.5.1实现步骤136
6.5.2工作原理136
6.6应用案例：脉冲宽度调制与仿真142
6.6.1实现步骤142
6.6.2工作原理146
思考和习题150
第7章模/数转换器（ADC）151
7.1ADC原理概述151
7.2应用系统输入/输出通道152
7.3ADC的性能指标153
7.4ADC结构154
7.5ADC相关的常用库函数156
7.6应用案例：ADC实现单通道电压
采集164
7.6.1实现步骤164
7.6.2工作原理165
思考和习题172
第8章STM32嵌入式应用设计173
8.1简易抢答器设计173
8.1.1设计要求173
8.1.2基础知识173
8.1.3简易抢答器的实现174
8.2密码锁设计175
8.2.1设计要求175
8.2.2密码锁的实现175
8.3光敏式智能台灯设计176
8.3.1设计要求176
8.3.2基础知识176
8.3.3光敏式智能台灯的实现177
8.4电动机转速控制器设计177
8.4.1设计要求177
8.4.2基础知识178
8.4.3电动机转速控制器的实现180
参考文献182