嵌入式系统原理与开发——基于STM32CubeIDE和RT-Thread

本书全面系统地讲述了基于STM32CubeMX+Keil MDK和STM32Cube（STM32CubeMX和STM32CubeIDE）开发方式的嵌入式系统设计与应用实例。全书共分12章，主要内容包括嵌入式系统概述、STM32F4嵌入式微控制器、STM32CubeMX配置工具、STM32CubeIDE创建工程实例、GPIO与开发实例、EXTI与开发实例、定时器与开发实例、USART与开发实例、RT-Thread嵌入式实时操作系统、RT-Thread Studio集成开发环境、RT-Thread I/O设备和软件包、RT-Thread开发应用实例。全书内容丰富，体系先进，结构合理，理论与实践相结合，尤其注重工程应用技术。 本书是在作者教学与科研实践经验的基础上，结合多年的STM32嵌入式系统的发展编写而成的。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、RT-Thread开发应用方法。 本书可作为高等院校各类自动化、机器人、自动检测、机电一体化、人工智能、电子与电气工程、计算机应用、信息工程、物联网等相关专业的本科学生、专科学生及研究生的教材，也可作为从事STM32嵌入式系统和RT-Thread开发的工程技术人员的参考书。

李正军：山东大学教授，知名的嵌入式系统、现场总线与工业以太网、自动控制、现场总线与工业以太网专家。1984年毕业于山东大学数学系、同年留山东大学数学系任教。先后担任“211工程”重点建设项目“现场总线技术实验室”负责人、控制科学与工程学院微机原理课程负责人，硕士研究生导师，并获山东大学优秀教师荣誉称号。中国电气工业协会设备网现场总线分会理事、中华人民共和国机械行业标准《低压电气通信规约》审稿人，全国电器设备网络通信接口标准化委员会委员。发表科研与教学论文50余篇，出版著作16部，并获机械工业出版社百佳作者和金牌作者荣誉称号。承担省部级与企业科研课题30余项。主要研究方向包括嵌入式系统、RISC-V开源技术、计算机控制、现场总线与工业以太网应用技术、高端医疗器械、电力网络监测仪表等。

第1章 嵌入式系统概述1 1.1 嵌入式系统简介1 1.2 嵌入式系统的发展历程4 1.3 典型嵌入式操作系统5 习题8 第2章 STM32F4嵌入式微控制器9 2.1 STM32 微控制器概述9 2.2 STM32F407ZGT6概述12 2.3 STM32F407ZGT6芯片内部结构14 2.4 STM32F407VGT6芯片引脚和功能15 2.5 STM32F407VGT6最小系统设计16 习题18 第3章 STM32CubeMX配置工具19 3.1 安装STM32CubeMX19 3.2 安装MCU固件包20 3.3 软件功能与基本使用23 习题40 第4章 STM32CubeIDE创建工程 实例41 4.1 STM32CubeIDE的安装41 4.2 启动 STM32CubeIDE45 4.3 建立新工程47 4.4 修改代码56 4.5 编译工程61 4.6 STM32CubeProgrammer软件63 4.7 STM32CubeMonitor软件66 4.8 STM32F407开发板的选择67 4.9 STM32仿真器的选择68 习题69 第5章 GPIO与开发实例70 5.1 STM32 GPIO接口概述70 5.2 STM32的GPIO功能73 5.3 GPIO的HAL驱动程序78 5.4 STM32的GPIO使用流程81 5.5 采用STM32Cube和HAL库的GPIO输出应用实例82 习题104 第6章 EXTI与开发实例106 6.1 STM32F4中断系统106 6.2 STM32F4外部中断/事件控制器（EXTI）111 6.3 STM32F4中断HAL驱动程序114 6.3.1 中断设置相关HAL驱动函数114 6.4 STM32F4外部中断设计流程118 6.5 采用STM32CubeMX和HAL库的外部中断设计实例120 习题126 第7章 定时器与开发实例128 7.1 STM32F4定时器概述128 7.2 STM32F4基本定时器129 7.3 STM32F4通用定时器132 7.4 STM32F4定时器HAL库函数139 7.5 采用STM32CubeMX和HAL库的定时器应用实例147 习题156 第8章 USART与开发实例157 8.1 串行通信基础157 8.2 USART工作原理158 8.3 USART的HAL驱动程序163 8.4 采用STM32CubeMX和HAL库的USART串行通信应用实例168 习题179 第9章 RT-Thread嵌入式实时操作 系统180 9.1 RT-Thread概述180 9.2 RT-Thread 架构184 9.3 内核基础185 9.4 线程管理193 9.5 消息队列205 9.6 信号207 9.7 互斥量210 9.7.6 互斥量函数接口214 9.8 事件集214 9.9 软件定时器218 9.10 邮箱221 习题225 第10章 RT-Thread Studio集成开发环境226 10.1 RT-Thread Studio软件下载及安装226 10.2 RT-Thread Studio软件测试229 习题240 第11章 RT-Thread I/O设备和软件包241 11.1 I/O设备介绍241 11.2 创建和注册I/O设备245 11.3 访问I/O设备246 11.4 设备访问示例247 11.5 PIN设备248 11.6 RT-Thread软件包254 习题255 第12章 RT-Thread开发应用实例256 12.1 RT-Thread线程管理应用实例256 12.2 STM32F407-RT-SPARK开发板265 12.3 基于STM32F407-RT-SPARK 开发板的示例工程创建项目 实例273 习题275 参考文献276