本书介绍单片机应用的基本知识，提高读者单片机系统的设计与调试能力。通过LED灯设计、中断实验设计、串口通信设计、定时器中断与输出设计、总线通信设计等具体应用，介绍单片机端口与数据之间的关系，程序和电路的工作过程，程序的编辑、编译、下载、调试方法，以及中断、定时/计数器、串行通信等内部资源的应用设计方法。 本书深入浅出，实例丰富，通俗易懂，可操作性强，特别适合作为普通高等院校自动化、计算机、电子信息等专业的教材，也可作为广大科技人员的参考用书。

前 言 随着微电子技术的日益发展，微型计算机向高性能的64位微型计算机机和适用于测控的单片机两个方向迅速发展。单片机是指在一块芯片上集成有CPU、ROM（或EPROM）、RAM、并行和串行I/O接口，以及定时器/计数器等多种功能部件的微型计算机，这种微型计算机也可称为微控制器。它具有集成度高，可靠性高，性能价格比高，适应温度范围宽，抗干扰能力强，小巧、灵活，易于实现机电一体化等优点，现已广泛应用于检测、控制、智能化仪器仪表及生产设备自动化、家用电器等领域。 本书以STM32单片机为例，介绍单片机应用的基本知识，注重实用性、系统性、先进性，使读者能够轻松地学习单片机的基本原理。本书不仅提供了大量实用电路，还提供了大量实用程序，便于读者学习和引用。本书主要内容包括传感采集控制、通信网络设计和系统应用实现等综合性强、开发性强、创新性突出的综合实验。采用的实验平台硬件资源丰富，包括电子信息类专业涉及的所有硬件资源。各硬件模块的控制总线是对读者开放的，读者可以自行设计、组合硬件单元模块，如构成实际传感器监控系统、有线/无线通信系统、物联网系统。 本书既能满足物联网类实验、通信设计类实验及电子技术开发设计类实验的要求，又能满足电子信息类专业的本科生参加电子竞赛实训、课程设计和毕业设计的要求。 限于作者水平，本书中难免有疏漏之处，恳请广大读者批评指正。 编者 2021年7月

目 录 实验1 STM32-GPIO应用实验01 1 1.1 实验要求 1 1.2 实验器材 1 1.3 实验内容 1 1.4 实验目的 1 1.5 实验原理 1 1.5.1 硬件连接 1 1.5.2 GPIO功能概述 3 1.6 实验步骤 5 1.6.1 添加公共代码到工程 5 1.6.2 编写代码 7 1.6.3 编译代码 10 1.6.4 下载验证 11 1.7 拓展提高 19 实验2 STM32-GPIO应用实验02 20 2.1 实验要求 20 2.2 实验器材 20 2.3 实验内容 21 2.4 实验目的 21 2.5 实验原理 21 2.5.1 硬件连接 21 2.5.2 程序流程图 23 2.5.3 程序中的几个关键函数 23 2.6 实验步骤 26 2.6.1 编写按键代码 26 2.6.2 编写/修改LED灯代码 29 2.6.3 编写main函数控制代码 32 2.6.4 编译代码并下载验证 33 2.7 拓展提高 33 实验3 STM32外部中断实验 35 3.1 实验要求 35 3.2 实验器材 35 3.3 实验内容 36 3.4 实验目的 36 3.5 实验原理 36 3.5.1 STM32的中断和异常 36 3.5.2 向量中断控制器 37 3.5.3 NVIC的优先级分组 37 3.5.4 STM32外部中断简介 37 3.5.5 使用HAL库函数配置外部中断的步骤 39 3.6 实验步骤 39 3.6.1 修改中断优先级分组 39 3.6.2 编写exti.c和exti.h文件 40 3.6.3 修改key.c中的代码 41 3.6.4 修改main.c中的代码 41 3.6.5 编译代码并下载验证 41 3.7 拓展提高 41 实验4 STM32串口通信实验 42 4.1 实验要求 42 4.2 实验器材 42 4.3 实验内容 43 4.4 实验目的 43 4.5 实验原理 43 4.5.1 STM32F1串口简介 43 4.5.2 串口通信相关HAL库函数 46 4.6 实验步骤 51 4.6.1 修改led.c函数，添加LED9的初始化配置 51 4.6.2 编写usart.c和usart.h文件 52 4.6.3 修改main.c中的代码 58 4.6.4 编译代码并下载验证 59 4.7 拓展提高 61 实验5 STM32串口DMA实验 62 5.1 实验要求 62 5.2 实验器材 62 5.3 实验内容 63 5.4 实验目的 63 5.5 实验原理 63 5.5.1 STM32F1 DMA简介 63 5.5.2 DMA相关的HAL库函数及应用 68 5.6 实验步骤 70 5.6.1 DMA特点及部分函数解析 71 5.6.2 修改文件usart.c及usart.h中的代码 72 5.6.3 修改main.c中main函数代码 78 5.6.4 编译代码并下载验证 79 5.7 拓展提高 80 实验6 STM32定时器中断实验 81 6.1 实验要求 81 6.2 实验器材 81 6.3 实验内容 81 6.4 实验目的 81 6.5 实验原理 81 6.5.1 STM32F1定时器简介 81 6.5.2 通用定时器 82 6.5.3 通用定时器配置相关的HAL库函数 83 6.6 实验步骤 86 6.6.1 编写tim.c文件和tim.h文件 86 6.6.2 修改led.c文件中的函数 88 6.6.3 修改main.c文件 88 6.6.4 编译代码并下载验证 89 6.7 拓展提高 89 实验7 STM32-PWM输出实验 90 7.1 实验要求 90 7.2 实验器材 90 7.3 实验内容 90 7.4 实验目的 90 7.5 实验原理 90 7.5.1 PWM简介 90 7.5.2 PWM设置相关的HAL库函数 93 7.6 实验步骤 95 7.6.1 修改tim.c和tim.h文件 95 7.6.2 修改led.c文件中的函数LED_Init() 97 7.6.3 修改main.c函数 97 7.6.4 编译代码并下载验证 98 7.7 拓展提高 98 实验8 RS-485总线通信应用01 99 8.1 实验要求 99 8.2 实验器材 99 8.3 实验内容 99 8.4 实验目的 99 8.5 实验原理 99 8.5.1 总线概述 99 8.5.2 串行通信基本知识 100 8.5.3 Modbus通信协议 101 8.5.4 系统构成 109 8.6 实验步骤 109 8.7 拓展提高 110 实验9 RS-485总线通信应用02 111 9.1 实验要求 111 9.2 实验器材 111 9.3 实验内容 111 9.4 实验目的 111 9.5 实验原理 112 9.5.1 RS-485收发器 112 9.5.2 RS-485网络1的数据帧 113 9.5.3 通过RS-485网络2上传信息的数据帧 114 9.6 实验步骤 115 9.6.1 完善从设备代码 115 9.6.2 完善主设备代码 119 9.6.3 节点配置 121 9.6.4 计算机端查看数据 122 9.7 拓展提高 123 实验10 CAN总线通信应用 124 10.1 实验要求 124 10.2 实验器材 124 10.3 实验内容 124 10.4 实验目的 124 10.5 实验原理 125 10.5.1 CAN总线概述 125 10.5.2 CAN技术规范与标准 125 10.5.3 CAN总线的报文信号电平 126 10.5.4 总线拓扑图 127 10.5.5 CAN通信帧介绍 128 10.6 实验步骤 133 10.6.1 系统构成 133 10.6.2 系统连线 134 10.7 拓展提高 134