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第1章 ARM Cortex-M3核介绍1

1.1 Cortex-M3主要特性1

1.2 典型M3核处理器特性3

1.2.1 命名规则4

1.2.2 产品功能和外设配置4

习题5

第2章 开发环境搭建6

2.1 MDK安装6

2.2 新建工程9

2.3 采用ST-Link调试仿真代码15

习题19

第3章 基本I/O端口控制20

3.1 MDK新建工程20

3.2 MDK工程配置27

3.3 寄存器法操作代码分析30

3.4 时钟配置30

3.4.1 时钟树31

3.4.2 时钟源32

3.4.3 APB2外设时钟使能寄存器（RCC_APB2ENR）33

3.5 I/O端口配置34

3.5.1 I/O基本情况34

3.5.2 GPIO配置寄存器描述35

3.5.3 端口输出数据寄存器37

3.6 用库函数操作流水灯37

3.6.1 GPIO_Init函数39

3.6.2 RCC_APB2PeriphClockCmd41

3.6.3 控制I/O输出电平42

3.6.4 LED.h文件43

3.6.5 软件调试易现问题44

3.7 使用库函数法控制数码管46

3.7.1 数码管基础知识46

3.7.2 硬件电路设计47

3.7.3 软件说明47

3.8 简单按键输入50

习题52

第4章 中断53

4.1 STM32中断和异常53

4.2 STM32中断相关的基本概念55

4.2.1 优先级55

4.2.2 中断控制器NVIC56

4.2.3 NVIC的优先级组58

4.3 外部中断58

4.3.1 外部中断基本情况59

4.3.2 使用外部中断的基本步骤60

习题64

第5章 串口通信65

5.1 串口通信基础65

5.1.1 基本概念65

5.1.2 常用的串行通信接口66

5.1.3 应用串行通信的数据采集结构70

5.2 STM32串口操作71

5.2.1 寄存器方式操作串口72

5.2.2 库函数方式操作串口77

习题82

第6章 直接寄存器访问83

6.1 DMA基础知识83

6.2 STM32的DMA操作85

6.2.1 寄存器方式操作DMA85

6.2.2 库函数方式操作DMA90

6.2.3 DMA操作实例93

习题96

第7章 模拟／数字转换器97

7.1 ADC基础知识97

7.1.1 ADC主要特性97

7.1.2 ADC框图及引脚分布98

7.1.3 通道选择99

7.1.4 ADC的转换模式99

7.1.5 ADC寄存器和固件库函数列表100

7.2 STM32ADC操作102

7.2.1 寄存器方式操作ADC102

7.2.2 库函数方式操作ADC111

7.2.3 ADC操作实例115

习题118

第8章 定时器119

8.1 定时器基础知识119

8.1.1 高级定时器119

8.1.2 基本定时器120

8.1.3 通用定时器120

8.2 STM32定时器操作121

8.2.1 寄存器方式操作定时器121

8.2.2 库函数方式操作定时器127

8.2.3 定时器操作实例130

习题131

第9章 CAN总线设计132

9.1 CAN总线基本工作原理132

9.2 CAN协议的特点133

9.3 CAN协议通信过程134

9.4 CAN的报文格式135

9.4.1 数据帧136

9.4.2 遥控帧137

9.4.3 错误帧138

9.4.4 过载帧139

9.4.5 帧间隔140

9.4.6 优先级的决定141

9.5 CAN总线错误处理机制141

9.5.1 错误状态142

9.5.2 错误检测143

9.6 同步144

9.6.1 同步类型144

9.6.2 同步原则144

9.7 CAN总线拓扑结构145

9.7.1 STM32的CAN通信模块145

9.7.2 CAN控制器MCP2515介绍146

9.8 CAN通信的软件设计148

9.8.1 系统程序流程148

9.8.2 系统接收发送中断处理149

9.8.3 CAN总线初始化配置149

9.8.4 报文的发送151

9.8.5 报文的接收152

9.9 CAN通信示例153

习题157

第10章 倒立摆设计158

10.1 设计内容与实现指标158

10.1.1 倒立摆的选择158

10.1.2 系统设计指标159

10.2 系统方案确定160

10.2.1 系统结构组成160

10.2.2 系统模型分析160

10.2.3 系统控制方案确定164

10.3 系统硬件设计165

10.4 电机的选择及驱动电路的设计166

10.4.1 电机的选择166

10.4.2 电机驱动电路的设计166

10.5 测量电路设计169

10.5.1 摆杆角度测量电路的设计169

10.5.2 旋臂位置测量电路的设计170

10.6 通信电路的设计172

10.6.1 上位机通信电路的设计172

10.6.2 无线传输电路的设计174

10.7 辅助电路设计175

10.7.1 语音提示电路的设计175

10.7.2 电源电路的设计177

10.8 系统软件设计181

10.8.1 系统控制程序设计181

10.8.2 起摆程序设计182

10.8.3 PID控制程序设计183

10.8.4 电机驱动程序设计185

10.8.5 上位机通信程序设计186

10.8.6 无线通信程序设计188

10.9 作品的制作与调试189

10.9.1 倒立摆机械结构的制作问题189

10.9.2 PCB设计应注意的问题189

10.9.3 电路板的制作问题190

10.10 PID参数的整定190

10.10.1 比例参数整定191

10.10.2 积分参数整定191

10.10.3 微分参数整定191

习题192

第11章 智能小车设计193

11.1 硬件电路设计193

11.1.1 硬件系统方案设计193

11.1.2 最小系统电路设计194

11.1.3 电源电路设计195

11.1.4 电机驱动电路设计197

11.1.5 环境检测传感器电路设计199

11.2 人机交互电路设计201

11.2.1 OLED显示电路设计201

11.2.2 红外遥控电路设计201

11.2.3 蜂鸣器提示电路设计202

11.3 总体软件设计202

11.3.1 道路基准采集模式软件202

11.3.2 PID寻迹模式软件203

11.3.3 迷宫模式软件203

11.3.4 OLED显示软件设计204

11.4 PID控制软件设计205

11.4.1 PID介绍205

11.4.2 比例（P）控制器206

11.4.3 比例积分（PI）控制器206

11.4.4 比例微分（PD）控制器207

11.4.5 比例积分微分（PID）控制器207

11.4.6 PID寻迹208

11.5 迷宫算法设计210

11.5.1 左手法210

11.5.2 迷宫搜索211

11.5.3 迷宫最短路径算法211

11.6 设计测量方法与数据处理212

11.6.1 传感器分布212

11.6.2 五路模拟传感器数据测量212

11.7 传感器软件滤波214

11.7.1 软件滤波处理介绍214

11.7.2 软件滤波的方法214

11.8 调试方法215

11.8.1 PID参数调试215

11.8.2 迷宫模式调试216

习题217

第12章 平衡车设计218

12.1 硬件电路设计218

12.1.1 硬件系统方案设计218

12.1.2 环境检测传感器电路设计219

12.2 人机交互电路设计220

12.3 MPU-6050使用方法222

12.3.1 引脚说明222

12.3.2 SMPRT_DIV寄存器222

12.3.3 CONFIG寄存器223

12.3.4 GYRO_CONFIG寄存器224

12.3.5 ACCEL_CONFIG寄存器224

12.3.6 加速度计测量寄存器225

12.3.7 TEMP_OUT_H和TEMP_OUT_L寄存器226

12.3.8 陀螺仪测量寄存器226

12.3.9 PWR_MGMT_1寄存器227

12.3.10 WHO_AM_I寄存器228

12.4 总体软件设计228

12.4.1 车身状态采集模式软件228

12.4.2 PID车身保持模式软件231

12.4.3 人机交互模式软件设计234

12.4.4 卡尔曼滤波算法237

习题239

第13章 电子秤设计240

13.1 设计指标240

13.2 设计方案240

13.3 硬件电路设计说明241

13.3.1 主控制器相关电路241

13.3.2 TFT液晶屏相关电路设计242

13.3.3 AD芯片HX711相关电路设计243

13.3.4 WT588D语音模块相关电路设计244

13.3.5 称重传感器相关电路设计246

13.4 软件设计思路及代码分析247

13.4.1 TFT触控液晶模块部分247

13.4.2 WT588D语音模块部分248

13.4.3 HX711芯片部分249

13.4.4 DS18B20芯片部分251

13.4.5 数据计算部分254

习题255

第14章 井下通信分站设计256

14.1 硬件电路设计256

14.1.1 监控分站主要设计目标及参数256

14.1.2 硬件电路设计方案257

14.2 软件方案设计260

14.2.1 软件总体程序的思路260

14.2.2 RS485接口的使用及程序流程264

14.2.3 CAN数据传输267

14.2.4 OLED显示270

14.2.5 键盘输入273

习题275

第15章 无线电能功率传输系统的设计276

15.1 设计内容与实现指标276

15.1.1 设计内容276

15.1.2 系统设计指标277

15.2 无线电能传输的基本原理分析277

15.2.1 无线电能传输的耦合方式277

15.2.2 磁谐振耦合式无线电能传输的基本原理279

15.2.3 磁场谐振式无线电能传输系统的组成280

15.2.4 实现传输的关键装置281

15.3 无线电能传输的特性282

15.3.1 频率特性对无线电能传输系统的影响282

15.3.2 能量发射线圈设计对无线电能传输系统的影响284

15.3.3 电容补偿对无线能量传输系统性能的影响287

15.4 系统方案确定及电路设计288

15.4.1 系统结构组成288

15.4.2 主要拓扑电路的选择与设计289

15.4.3 MOS管驱动设计291

15.4.4 线圈和电容的设计293

15.4.5 接收端高频整流的设计294

15.4.6 控制电路的设计295

15.4.7 程序的设计295

15.5 调试与验证298

15.5.1 系统的调试298

15.5.2 测量结果与结论分析298

习题300

第16章 四旋翼飞行器设计301

16.1 四旋翼飞行器的结构301

16.2 四旋翼飞行器的运动控制方法301

16.3 四旋翼飞行器各部分的工作原理302

16.3.1 飞行姿态与升力关系302

16.3.2 飞行姿态的测量304

16.3.3 加速度传感器工作原理及角度测量304

16.3.4 陀螺仪传感器工作原理及角度测量305

16.3.5 磁力计传感器工作原理及测量方法305

16.4 硬件设计306

16.4.1 总体设计306

16.4.2 飞行器主控电路最小系统设计308

16.4.3 姿态传感器模块310

16.4.4 无线通信模块313

16.4.5 定高模块315

16.4.6 电机及驱动模块319

16.4.7 遥控器模块321

16.4.8 电源模块选择326

16.4.9 四轴飞行器的组装326

16.5 软件设计328

16.5.1 软件预备知识328

16.5.2 主控程序初始化设置及说明336

16.5.3 姿态传感器软件设计343

16.5.4 气压计软件设计354

16.5.5 遥控器软件设计364

16.6 调试、问题解析及改进方向随想375

习题375

第17章 案例设计376

17.1 STM32的无线传输系统376

17.1.1 设计任务376

17.1.2 系统结构组成376

17.1.3 主要设计思路377

17.2 风力摆控制系统设计377

17.2.1 设计任务378

17.2.2 系统结构组成378

17.2.3 主要设计思路379

习题380

参考文献381