自1971年第一塊單片機誕生至今，嵌入式系統(tǒng)經(jīng)歷了發(fā)展初期和蓬勃發(fā)展期，現(xiàn)已進入了成熟期。在嵌入式系統(tǒng)發(fā)展初期，各種電子設(shè)計自動化（Electronic Design Automation,EDA）工具還不完善，芯片的制作工藝較復(fù)雜，制作成本頗高，嵌入式程序設(shè)計語言以匯編語言為主，該時期只有電子工程專業(yè)技術(shù)人員才能從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)工作。到了20世紀80年代，隨著MCS��51系列單片機的出現(xiàn)及C51程序設(shè)計語言的成熟，單片機應(yīng)用系統(tǒng)成為嵌入式系統(tǒng)的代名詞，MCS��51單片機迅速在智能儀表和自動控制等相關(guān)領(lǐng)域得到普及。同時期，各種數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor，DSP）芯片、現(xiàn)場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）芯片和單片系統(tǒng)（System on a Chip，SoC）芯片如雨后春筍般涌現(xiàn)出來，應(yīng)用領(lǐng)域從最初的自動控制應(yīng)用擴展到各種各樣的智能應(yīng)用系統(tǒng)。1997年，ARM公司推出ARM7微控制器，之后推出Cortex系列微控制器和微處理器，成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的首選芯片，標志著嵌入式系統(tǒng)進入蓬勃發(fā)展期。

本書基于ARM Cortex�睲3內(nèi)核微控制器芯片STM32F103C8T6，詳細講述嵌入式控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計與軟件開發(fā)技術(shù)。STM32F103C8T6芯片體積小，功耗低，片上資源緊湊，通用輸入/輸出口有37個，核心工作頻率最高達72MHz，片上Flash空間為64KB，RAM空間為20KB，支持C語言編程控制，易學(xué)易用，是替代傳統(tǒng)8051系列單片機的最佳選擇。本書按照強化學(xué)生應(yīng)用能力與實踐能力的教學(xué)思想，編排了一套適合學(xué)生分組設(shè)計的硬件電路系統(tǒng)（選用了具有48只引腳LQFP封裝的STM32F103C8T6芯片，適合學(xué)生手工焊裝），在此硬件電路系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，介紹組織嵌入式控制設(shè)計與編程知識，偏重闡述片內(nèi)外設(shè)控制技術(shù)、OLED屏、RS485總線和Wi�睩i模塊等。

全書內(nèi)容分為8章。第1章介紹ARM Cortex�睲3內(nèi)核微控制器芯片STM32F103C8T6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳配置、存儲器、片內(nèi)外設(shè)、異常與NVIC中斷等。第2章介紹一個完整的硬件電路系統(tǒng)，包括STM32F103C8T6核心電路，電源電路，LED燈與蜂鳴器驅(qū)動電路、按鍵控制電路，溫度測量電路，RS485總線電路，Wi�睩i接口、OLED屏接口和擴展接口，JIAG接口、電池接口與BOOT控制電路等。這部分內(nèi)容作為學(xué)生分組制作硬件電路的參考藍圖，也是后面程序設(shè)計的硬件電路基礎(chǔ)。第3章討論STM32F103C8T6的GPIO訪問方法及LED燈控制技術(shù)，并完整地介紹基于Keil MDK創(chuàng)建工程的方法，后面的工程均基于該工程框架。第4章深入分析NVIC中斷的工作原理，重點介紹GPIO外部輸入中斷的處理方法，并給出按鍵響應(yīng)實例。第5章闡述STM32F103C8T6內(nèi)部通用定時器、看門狗定時器、實時時鐘和系統(tǒng)節(jié)拍定時器的應(yīng)用與實例，其中，系統(tǒng)節(jié)拍定時器主要用于為嵌入式實時操作系統(tǒng)提供時鐘節(jié)拍（一般設(shè)為100Hz）。第6章介紹OLED屏顯示控制技術(shù)，并闡述溫度傳感器DS18B20的應(yīng)用方法，展示OLED屏顯示環(huán)境溫度值的應(yīng)用實例。第7章介紹RS485總線通信方法和Wi�睩i模塊用法，串口通信一般借助中斷方式從上位機接收串口數(shù)據(jù)，通過函數(shù)調(diào)用方式向上位機發(fā)送串口數(shù)據(jù)。第8章基于機智云平臺介紹終端設(shè)備通過Wi�睩i模塊聯(lián)網(wǎng)通信的程序設(shè)計方法，實現(xiàn)Android手機遠程實時顯示STM32F103C8T6學(xué)習(xí)板上的溫度信息。

本書具備嵌入式開發(fā)知識的完整性和可擴展性。通過本書的教學(xué)活動，展示給讀者一個從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的認知應(yīng)用提高的全過程。認知體現(xiàn)為對嵌入式系統(tǒng)核心芯片的學(xué)習(xí)和掌握，重點在于學(xué)習(xí)一款芯片的存儲器、中斷與片內(nèi)外設(shè)（合稱為芯片的三要素），這也是第1章關(guān)于STM32F103C8T6芯片的重點內(nèi)容； 應(yīng)用體現(xiàn)在應(yīng)用芯片進行嵌入式電路板的設(shè)計，并掌握各個電路模塊的工作原理和訪問技術(shù)，會應(yīng)用C語言進行驅(qū)動函數(shù)與應(yīng)用程序設(shè)計，即第2~7章的全部內(nèi)容； 提高是指將該電路板底層硬件的訪問方法抽象為函數(shù)調(diào)用，并實現(xiàn)智慧終端通過Wi�睩i模塊聯(lián)網(wǎng)通信的程序設(shè)計，即第8章的內(nèi)容，使沒有硬件電路設(shè)計基礎(chǔ)的軟件工程師可在此基礎(chǔ)上開發(fā)出高性能的用戶應(yīng)用程序，并實現(xiàn)友好的圖形用戶界面。建議授課教師先講授第2章內(nèi)容并組織學(xué)生分組設(shè)計電路板，再按順序講授第1章和第4~7章內(nèi)容，第8章內(nèi)容根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案選學(xué)。

本書中的全部工程都是完整且相互聯(lián)系的，后續(xù)章節(jié)的工程建立在前面章節(jié)工程的基礎(chǔ)上，是添加了新的功能而構(gòu)建的。本書以有限的篇幅巧妙地將所有工程的源代碼都包含進來，強烈建議讀者自行錄入源程序，以加強學(xué)習(xí)效果。請使用Keil MDK 5.39或更高版本編寫與調(diào)試本書工程程序。

本書第2章的學(xué)習(xí)平臺是一個完整的硬件平臺，也是需要學(xué)生分組開展設(shè)計的硬件實驗平臺，包括原理圖設(shè)計與PCB設(shè)計（可使用Altium Designer軟件）、制板、焊裝、樣機測試等。一般地，一個小組可在兩周時間內(nèi)獨立完成這些工作。同時，本書的所有工程均使用這個硬件學(xué)習(xí)平臺測試通過。本書由江西財經(jīng)大學(xué)軟件與物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院張勇組織編寫，唐穎軍參編了第3章，陳愛國參編了第4章，趙敏參編了第5~7章，單丹參編了第8章。感謝清華大學(xué)出版社劉星、李錦編輯對本書出版付出的辛勤工作。

黨的二十大報告中指出教育、科技、人才是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐 堅持把發(fā)展經(jīng)濟的著力點放在實體經(jīng)濟上，推進新型工業(yè)化 推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)融合集群發(fā)展，構(gòu)建新一代信息技術(shù)、人工智能、生物技術(shù)、新能源、新材料、高端裝備、綠色環(huán)保等一批新的增長引擎 加快發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)。在黨的二十大思想指引下，本書將硬件設(shè)計與軟件控制相結(jié)合，將微控制器技術(shù)的教學(xué)與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)兼有基礎(chǔ)理論知識和工程實用能力的新工科大學(xué)生，培養(yǎng)服務(wù)于新一代信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的專業(yè)型人才。

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作者于江西財經(jīng)大學(xué)麥廬園 2025年3月