STM32Cube高效开发教程 基础+高级篇 FreeRTOS

适读人群 ：本书适合具有C语言、微机原理或单片机基础，想要学习 STM32 最新开发技术的读者阅读，也可供 STM32 应用开发者参考，还可作为高等院校电子、自动化、计算机、测控等专业相关课程的教学用书。

《STM32Cube高效开发教程（基础篇）》

1.使用STM32CubeMX和STM32CubeIDE作为开发软件，系统性地介绍STM32的HAL库开发。

2.覆盖了STM32F4嵌入式开发的几乎全部主题。

3.通过阅读本书，读者可以掌握STM32Cube开发方式和工具软件的使用。

3.丰富的配套资源：示例源代码、示例运行演示视频和课件。

《STM32Cube高效开发教程（高级篇）》

1. 使用ST官方的STM32Cube全套工具链软件。STM32CubeMX中进行MCU图形化配置然后导出初始化代码的开发方式简单便捷，程序结构统一，开发效率高，是容易掌握的方式。

2. 使用ST官方免费的IDE软件TrueSTUDIO和STM32CubeIDE，没有软件版权风险。

3. 本书介绍STM32 嵌入式开发内容：STM32Cube MCU 固件库所包含一些移植好的中间件，如 FreeRTOS、FatFS、LibJPEG、USB_Host、USB_Device 等，以及 SDIO、USB-OTG、DCMI 等硬件接口的编程和使用方法，旨在帮助读者掌握嵌入式操作系统、嵌入式文件系统、图片显示和触摸屏交互操作等知识。

4. 本书为读者提供示例源代码、示例运行演示视频、课件等资源，读者可登录异步社区图书页面下载。

《STM32Cube高效开发教程（基础篇）》

STM32CubeMX和STM32CubeIDE是ST公司提供的用于STM32开发的免费工具软件，是STM32Cube生态系统的核心工具软件。本书详细介绍这两个软件的用法，然后以STM32F407为研究对象，采用STM32Cube开发方式介绍STM32F407各种系统功能和常用外设的编程开发，包括外设基本工作原理和接口电路、HAL驱动程序功能和使用方法，以及针对一个STM32F407开发板的完整编程示例。通过阅读本书，读者可以掌握STM32Cube开发方式和工具软件的使用，掌握基于HAL库的STM32F407系统功能和常用外设的编程开发方法。

本书适合具有C语言、微机原理或单片机基础，想要学习STM32开发技术的读者阅读，可以作为高等院校电子、自动化、计算机、测控等专业的教材，也可作为STM32应用开发的参考书。

《STM32Cube高效开发教程（高级篇）》

本书介绍 STM32 开发的一些内容。第一部分详细介绍嵌入式操作系统 FreeRTOS 的使用；第二部分介绍使用 FatFS 管理 SPI-Flash 芯片、SD 卡和 U 盘上的文件系统；第三部分介绍 BMP 和 JPG 图片的获取与显示，触摸屏的使用，DCMI 接口和数字摄像头等。全书使用 STM32CubeMX 和 STM32CubeIDE软件开发例程，讲解 FreeRTOS、FatFS、LibJPEG、USB_Host、USB_Device 等中间件以及 SDIO、USB-OTG、

DCMI 等外设的原理和使用方法，并针对一个 STM32F407 开发板编写了完整示例项目。通过阅读本书，读者可以掌握 STM32 开发中的嵌入式操作系统、文件系统、触摸屏等高级软硬件的开发方法。

本书适合已经掌握 STM32CubeMX 和 STM32CubeIDE 软件的使用以及 STM32 常用外设的 STM32Cube开发等相关基础内容的读者阅读，可以作为高等院校电子、自动化、计算机类专业的教学用书，也可作为STM32 嵌入式系统开发的参考书。

王维波，博士、中国石油大学（华东）控制科学与工程学院教师。从事测控与仪器开发领域的教学和研究工作，主要研究方向是地球物理探测仪器开发、数据处理方法和软件开发。参与完成国家自然科学基金、山东省重点研发计划等多个科研项目，发表论文 20 余篇。著有《Qt 5.9 C++ 开发指南》和《Python Qt GUI 与数据可视化编程》。

鄢志丹，博士、中国石油大学（华东）控制科学与工程学院教师。从事随钻测控技术、自抗扰控制方法、井下仪器开发、微弱信号处理等方面的研究工作。主持国家自然科学基金、中国博士后科学基金、山东省自然科学基金等 10 余个科研项目，获授权发明专利 10 余项，发表论文 30 余篇。

王钊，博士、中国石油大学（华东）控制科学与工程学院教师。从事自动化相关的教学和研究工作，主要研究方向是非线性系统的非光滑控制研究、故障诊断、工业过程控制等。主持山东省中青年科学家科研奖励基金项目 1 项，发表论文 20 余篇，作为副主编编写教材1 部。

《STM32Cube高效开发教程（基础篇）》

第一部分　软硬件基础

第1章　概述　2

1.1　STM32系列单片机　2

1.2　STM32的器件驱动库　3

1.3　STM32Cube生态系统　4

1.4　STM32Cube开发方式　8

第2章　STM32F407和开发板　10

2.1　STM32F407简介　10

2.2　STM32F407开发板　17

2.3　仿真器　23

第3章　STM32CubeMX的使用　24

3.1　安装STM32CubeMX　24

3.2　安装MCU固件包　25

3.3　软件功能和基本使用　29

3.4　项目示例：LED初始输出　49

第4章　STM32CubeIDE的使用　51

4.1　安装STM32CubeIDE　51

4.2　基本概念和MCU固件库设置　52

4.3　C/C++场景的界面功能和操作　58

4.4　CubeMX生成项目的文件组成　63

4.5　项目管理、构建和下载调试　72

4.6　使用内置的CubeMX　79

4.7　CubeIDE使用偏好设置　81

4.8　HAL库的一些基本问题　83

第5章　STM32CubeMonitor的使用　85

5.1　STM32CubeMonitor功能简介　85

5.2　CubeMonitor基本操作　87

5.3　CubeMonitor基本功能使用示例　92

5.4　CubeMonitor的使用小结　113

第二部分　系统功能和常用外设的使用

第6章　GPIO输入/输出　116

6.1　GPIO功能概述　116

6.2　GPIO的HAL驱动程序　117

6.3　GPIO使用示例　120

6.4　作为公共驱动程序　130

第7章　中断系统和外部中断　131

7.1　STM32F407的中断　131

7.1.1　中断向量表　131

7.1.2　中断优先级　134

7.1.3　中断设置相关HAL驱动程序　135

7.2　外部中断EXTI　136

7.2.1　外部中断功能和外部中断线　136

7.2.2　外部中断相关HAL函数　138

7.3　外部中断使用示例　141

7.3.1　示例功能和CubeMX项目设置　141

7.3.2　项目初始代码分析　142

7.3.3　编写用户功能代码　145

7.3.4　中断优先级的测试　146

第8章　FSMC连接TFT LCD　148

8.1　FSMC连接TFT LCD的原理　148

8.2　FSMC连接LCD的电路和接口初始化　151

8.3　使用LCD驱动程序　159

8.4　作为公共驱动程序　172

第9章　基础定时器　174

9.1　定时器概述　174

9.2　基础定时器内部结构和功能　175

9.3　基础定时器HAL驱动程序　177

9.4　外设的中断处理概念小结　182

9.5　基础定时器使用示例　185

第10章　通用定时器　192

10.1　通用定时器功能概述　192

10.2　典型功能原理和HAL驱动　196

10.3　示例1：生成PWM波　204

10.4　示例2：输出比较　210

10.5　示例3：输入PWM　213

第11章　实时时钟　220

11.1　RTC功能概述　220

11.2　周期唤醒和闹钟　227

11.3　备份寄存器　239

11.4　入侵检测和时间戳　246

第12章　USART/UART通信　255

12.1　USART/UART接口概述　255

12.2　串口的HAL驱动程序　259

12.3　串口通信示例　264

第13章　DMA　276

13.1　DMA功能概述　276

13.2　DMA的HAL驱动程序　280

13.3　串口的DMA传输示例　284

第14章　ADC　295

14.1　ADC功能概述　295

14.2　ADC的HAL驱动程序　299

14.3　示例1：软件启动ADC转换　303

14.4　示例2：定时器触发ADC转换　308

14.5　示例3：多通道和DMA传输　313

14.6　示例4：双ADC同步转换　319

第15章　DAC　325

15.1　DAC功能概述　325

15.2　DAC的HAL驱动程序　328

15.3　示例1：软件触发DAC转换　332

15.4　示例2：输出三角波　335

15.5　示例3：使用DMA输出自定义波形　339

第16章　SPI通信　343

第17章　I2C通信　377

第18章　CAN总线通信　392

第19章　FSMC连接外部SRAM　422

第20章　独立看门狗　442

第21章　窗口看门狗　448

第22章　电源管理和低功耗模式　456

附录A　CubeMX模板项目和公共驱动程序的使用　477

附录B　复制一个项目　482

附录C　本书示例项目列表　483

附录D　缩略词　485

附参考文献　488

《STM32Cube高效开发教程（高级篇）》

第 一部分　嵌入式操作系统FreeRTOS

第 1章　FreeRTOS基础 2

1.1　FreeRTOS概述 2

1.2　FreeRTOS入门示例 4

1.3　FreeRTOS的文件组成和基本原理 15

第 2章　FreeRTOS的任务管理 29

2.1　任务相关的一些概念 29

2.2　FreeRTOS的任务调度 32

2.3　任务管理相关函数 36

2.4　多任务编程示例一 40

2.5　任务管理工具函数 49

2.6　多任务编程示例二 55

第3章　FreeRTOS的中断管理 62

3.1　FreeRTOS与中断 62

3.2　任务与中断服务例程 64

3.3　任务和中断程序设计示例 67

第4章　进程间通信与消息队列 74

4.1　进程间通信 74

4.2　队列的特点和基本操作 75

4.3　队列使用示例 79

第5章　信号量 86

5.1　信号量和互斥量概述 86

5.2　二值信号量使用示例 90

5.3　计数信号量使用示例 98

第6章　互斥量 104

6.1　优先级翻转问题 104

6.2　互斥量的工作原理 105

6.3　优先级翻转示例 106

6.4　互斥量使用示例 111

第7章　事件组 115

7.1　事件组的原理和功能 115

7.2　事件组相关函数 116

7.3　事件组使用示例 120

7.4　通过事件组进行多任务同步 125

第8章　任务通知 132

8.1　任务通知的原理和功能 132

8.2　任务通知的相关函数 133

8.3　示例一：使用任务通知传递数据 137

8.4　示例二：将任务通知用作计数信号量 141

第9章　流缓冲区和消息缓冲区 145

9.1　流缓冲区功能概述 145

9.2　流缓冲区操作的相关函数 146

9.3　流缓冲区使用示例 149

9.4　消息缓冲区功能概述 154

9.5　消息缓冲区操作相关函数 154

9.6　消息缓冲区使用示例 157

第 10章　软件定时器 162

10.1　软件定时器概述 162

10.2　软件定时器的相关函数 164

10.3　软件定时器使用示例 169

第 11章　空闲任务与低功耗 174

11.1　HAL和FreeRTOS的基础时钟 174

11.2　空闲任务与低功耗处理 182

11.3　Tickless低功耗模式 186

第二部分　FatFS管理文件系统

第 12章　FatFS和文件系统 192

12.1　FatFS概述 192

12.2　FatFS的应用程序接口函数 197

12.3　FatFS的存储介质访问函数 208

12.4　针对SPI-Flash芯片移植FatFS 209

12.5　在SPI-Flash芯片上使用文件系统 231

第 13章　直接访问SD卡 245

13.1　SD卡简介 245

13.2　SDIO接口硬件电路 247

13.3　SDIO接口和SD卡的HAL驱动程序 249

13.4　示例一：以轮询方式读写SD卡 257

13.5　示例二：以DMA方式读写SD卡 264

第 14章　用FatFS管理SD卡文件系统 272

第 15章　用FatFS管理U盘文件系统 295

第 16章　USB-OTG用作USB MSC外设 324

第 17章　在FreeRTOS中使用FatFS 341

第三部分　图片的获取与显示

第 18章　BMP图片 360

第 19章　JPG图片 387

第 20章　电阻式触摸屏 405

第 21章　电容式触摸屏 431

第 22章　DCMI接口和数字摄像头 455

附录A　CubeMX模板项目和公共驱动程序的使用 487

附录B　复制一个项目 493

附录C　开发板功能模块 494

附录D　本书示例列表 498

附录E　缩略词 501

参考文献 503