本书以 STM32CubeIDE、STM32CubeMX+MDK Keil 两种开发平台为例，介绍 STM32F407 芯片的系统功能和常用外设的编程开发方法，内容包括 STM32 软硬件开发基础、GPIO、外部中断、串行通信、定时器、LCD、PWM 输出、ADC 等。本书编写力求通俗易懂，针对职业教育特点，采用“项目导向、任务驱动”教学模式构建内容体系， 全书由 4 个项目共 13 个任务构成，主要包括开发平台的搭建、软件的使用、基于 HAL 库的 STM32 工程创建和 STM32F4 系统时钟、GPIO 的配置，并基于 STM32F407 开发板实施 LED 控制设计、三人抢答器设计和智能调光灯设计等。书中融入了大量互动式学习内容，读者可以扫描书中的二维码获得开发代码及解决问题的思路等。本书附有完整的开发代码、PPT 课件及思考练习答案，读者可登录华信教育资源网注册后免费下载。

马颖，四川信息职业技术学院，副教授，具有20多年的教学经验，负责多门国家级精品课程、省级精品在线课程建设工作，主编多部教材，在电子技术、EDA开发、集成电路技术方面具有扎实的教研经验。

项目 1 搭建 STM32 开发环境 1
任务 1.1 认识 STM32F4 开发板 2
任务描述 2
任务学习 2
1.1.1 初识 STM32 2
1.1.2 认识 STM32F407 芯片 3
1.1.3 认识 STM32F4 开发板 8
任务实施 9
步骤 1：搜集芯片数据手册及开发板的相关资料 9
步骤 2：查找 STM32F4 开发板的连接外设的引脚 9
任务 1.2 安装 STM32 开发软件 10
任务描述 10
任务学习 11
1.2.1 STM32 的开发方式 11
1.2.2 STM32 的开发软件 11
任务实施 12
步骤 1：检查 Java 运行环境 12
步骤 2：安装 CubeIDE 软件 13
步骤 3：安装 CubeMX 软件及固件包 14
步骤 4：安装 Keil MDK 软件及固件包 16
任务 1.3 创建 STM32 工程 19
任务描述 19
任务学习 19
1.3.1 认识主要项目文件及 CMSIS 标准 19
1.3.2 LED 的硬件电路及其 GPIO 配置 21
任务实施 1：CubeMX 软件工程配置 22
步骤 1：选芯片新建工程，认识软件界面 22

步骤 2：配置系统时钟 24
步骤 3：配置 GPIO 27
步骤 4：生成初始化代码 28
任务实施 2：在 Keil MDK 软件中编写控制 LED 的代码 30
步骤 1：认识 Keil MDK 软件界面，设置输出 hex 文件 30
步骤 2：Keil MDK 软件的几个设置技巧 32
步骤 3：编写控制 LED 闪烁的代码 34
任务实施 3：使用 CubeIDE 配置工程，编写代码 35
步骤 1：创建 STM32 工程 35
步骤 2：配置系统时钟和 GPIO 38
步骤 3：生成初始化代码，认识编辑界面 38
步骤 4：编写控制 LED 亮灭的代码 43
步骤 5：设置输出 hex 文件 43
任务 1.4 程序下载与调试 44
任务描述 44
任务学习 44
1.4.1 STM32F4 的程序下载方式 44
1.4.2 开发板的串口一键下载电路 45
任务实施 46
步骤 1：安装 CH340 串口驱动程序 46
步骤 2：使用 FlyMcu 软件实现串口下载 47
步骤 3：安装 ST-LINK 驱动程序 48
步骤 4：在 Keil MDK 软件中使用 ST-LINK 下载程序 50
步骤 5：在 CubeIDE 软件中使用 ST-LINK 下载程序 52
拓展训练：声光报警器设计 53
项目评价 55
思考练习 55
项目 2 LED 控制设计 57
任务 2.1 8 位跑马灯设计 58
任务描述 58
任务学习 58
2.1.1 STM32F4 的时钟系统及其初始化函数 58
2.1.2 STM32F4 的 GPIO 及其配置 61
2.1.3 GPIO 相关的 API 函数 64
任务实施 66

步骤 1：8 位跑马灯硬件电路设计 66
步骤 2：CubeMX 工程配置 67
步骤 3：查看和分析项目初始化配置代码 68
步骤 4：编写 LED 控制函数 70
步骤 5：上板验证跑马灯功能 72
拓展训练：循环点亮 RGB 灯 73
任务 2.2 按键控制 LED 设计 74
任务描述 74
任务学习 75
2.2.1 按键工作原理 75
2.2.2 独立按键输入检测函数设计 76
任务实施 77
步骤 1：硬件电路设计 77
步骤 2：CubeMX 工程配置 78
步骤 3：创建外设驱动文件，添加文件路径 79
步骤 4：编写按键检测函数及 LED 宏函数 85
步骤 5：实现按键控制 LED 设计 87
拓展训练：按键控制 RGB 灯 88
任务 2.3 串口控制 LED 设计 88
任务描述 88
任务学习 89
2.3.1 串行通信概述 89
2.3.2 异步串行通信协议 90
2.3.3 串口操作的 HAL 库相关函数 92
技能训练 1：串口发送信息 92
步骤 1：硬件电路设计 92
步骤 2：串口 CubeMX 工程配置 93
步骤 3：复制外设驱动文件，添加文件路径 96
步骤 4：分析串行通信配置代码 97
步骤 5：添加串口重定向代码 98
步骤 6：实现串口发送功能 99
技能训练 2：串口发送及接收信息 100
步骤 1：复制串口通信工程 100
步骤 2：编写串口接收信息功能代码 101
步骤 3：下载调试串口发送及接收信息功能 103
任务实施 103
步骤 1：编写串口控制 LED 代码 103

步骤 2：下载程序并测试串口控制 LED 功能 104
拓展训练：串口控制 RGB 灯 105
项目评价 106
思考练习 106
项目 3 三人抢答器设计 108
任务 3.1 三人抢答器按键模块设计 109
任务描述 109
任务学习 109
3.1.1 中断概述 109
3.1.2 NVIC 中断优先级 111
3.1.3 EXTI 外部中断 111
3.1.4 EXTI 相关 HAL 函数 113
任务实施 113
步骤 1：外部中断按键引脚配置 113
步骤 2：CubeMX 工程配置 114
步骤 3：外部中断按键代码设计 115
拓展训练 1：给三人抢答器添加三个选手指示灯 117
拓展训练 2：通过外部中断方式实现按键控制 RGB 灯 118
任务 3.2 三人抢答器限时抢答设计 118
任务描述 118
任务学习 119
3.2.1 STM32 定时器概述 119
3.2.2 通用定时器 121
3.2.3 基本定时器 123
3.2.4 定时器的 HAL 驱动函数 124
技能训练：通用定时器设计 125
步骤 1：通用定时器参数计算 125
步骤 2：通用定时器 CubeMX 工程配置 125
步骤 3：实现通用定时器控制 LED 闪烁 128
任务实施 129
步骤 1：基本定时器参数计算 129
步骤 2：基本定时器 CubeMX 工程配置 129
步骤 3：限时抢答代码设计及浮点数输出 130
任务 3.3 三人抢答器显示界面设计 134
任务描述 134

任务学习 134
3.3.1 TFTLCD 概述 134
3.3.2 FSMC 简介 136
技能训练：TFTLCD 显示 139
步骤 1：连接 TFTLCD 硬件电路 140
步骤 2：TFTLCD 的 CubeMX 工程配置 141
步骤 3：分析代码，移植 LCD 驱动文件 142
步骤 4：编写 TFTLCD 显示代码 148
任务实施 149
步骤 1：复制工程 149
步骤 2：编写代码 149
拓展训练 1：在 TFTLCD 上显示自己设计的 LOGO 151
拓展训练 2：添加 48 号字体在 LCD 显示 152
项目整体实施 153
步骤 1：三人抢答器工程配置 153
步骤 2：移植三人抢答器显示界面代码 154
步骤 3：下载程序，检测三人抢答器整体功能 155
项目评价 155
思考练习 156
项目 4 智能调光灯设计 157
任务 4.1 调光灯手动模式设计 158
任务描述 158
任务学习 158
4.1.1 PWM 工作原理 158
4.1.2 PWM 相关的 HAL 函数 160
任务实施 161
步骤 1：PWM 参数计算 161
步骤 2：PWM 的 CubeMX 工程配置 161
步骤 3：实现按键调光灯设计 163
拓展训练：使用 USB_LED 设计按键调光灯 165
任务 4.2 调光灯自动模式设计 167
任务描述 167
任务学习 168
4.2.1 STM32F4 的 ADC 168
4.2.2 光敏传感器 170

技能训练：光敏传感器及 ADC 检测 171
步骤 1：硬件电路设计 171
步骤 2：ADC 的 CubeMX 工程配置 172
步骤 3：编写光敏传感器实现代码 173
任务实施 176
步骤 1：配置工程，编写 ADC 代码 176
步骤 2：编写主函数代码 176
步骤 3：下载程序，测试功能 178
任务 4.3 汉字及图片的 LCD 界面设计 178
任务描述 178
任务学习 179
4.3.1 汉字显示原理 179
4.3.2 图片显示格式 180
技能训练 1：汉字显示设计 181
步骤 1：通过 PCtoLCD 2002 软件进行汉字取模 181
步骤 2：编写显示汉字的应用函数 182
步骤 3：编写汉字显示代码 183
技能训练 2：图片显示设计 183
步骤 1：添加图片显示驱动文件 183
步骤 2：通过 Image2Lcd 软件进行图片取模 184
步骤 3：编写代码实现图片显示 185
任务实施 185
步骤 1：对 ASCII 码取模 48 号字符集 185
步骤 2：在主函数中编写智能调光灯 LCD 显示的代码 185
项目整体实施 187
步骤 1：复制工程，移植 LCD 文件 188
步骤 2：添加汉字及图片的 LCD 界面设计相关代码 188
步骤 3：上板测试 189
项目评价 189
思考练习 190
附录 A 开发板部分电路原理图 191
参考文献 194