STM32Cube高效開發(fā)教程（高級篇）

第 一部分　嵌入式操作系統(tǒng)FreeRTOS
第 1章　FreeRTOS基礎(chǔ)\t2
1．1　FreeRTOS概述\t2
1．1．1　FreeRTOS的發(fā)展歷史\t2
1．1．2　FreeRTOS的特點和許可方式\t2
1．1．3　FreeRTOS的一些概念和術(shù)語\t3
1．1．4　為什么要使用RTOS\t4
1．2　FreeRTOS入門示例\t4
1．2．1　CubeMX項目配置\t5
1．2．2　含F(xiàn)reeRTOS的項目的文件組成\t8
1．2．3　程序分析和功能實現(xiàn)\t9
1．3　FreeRTOS的文件組成和基本原理\t15
1．3．1　FreeRTOS的文件組成\t15
1．3．2　FreeRTOS的編碼規(guī)則\t20
1．3．3　FreeRTOS的配置和功能裁剪\t21
第 2章　FreeRTOS的任務(wù)管理\t29
2．1　任務(wù)相關(guān)的一些概念\t29
2．1．1　多任務(wù)運行基本機(jī)制\t29
2．1．2　任務(wù)的狀態(tài)\t30
2．1．3　任務(wù)的優(yōu)先級\t31
2．1．4　空閑任務(wù)\t32
2．1．5　基礎(chǔ)時鐘與嘀嗒信號\t32
2．2　FreeRTOS的任務(wù)調(diào)度\t32
2．2．1　任務(wù)調(diào)度方法概述\t32
2．2．2　使用時間片的搶占式調(diào)度方法\t33
2．2．3　不使用時間片的搶占式調(diào)度方法\t34
2．2．4　合作式任務(wù)調(diào)度方法\t35
2．3　任務(wù)管理相關(guān)函數(shù)\t36
2．3．1　相關(guān)函數(shù)概述\t36
2．3．2　主要函數(shù)功能說明\t38
2．4　多任務(wù)編程示例一\t40
2．4．1　示例功能與CubeMX項目設(shè)置\t40
2．4．2　初始程序分析\t42
2．4．3　編寫用戶功能代碼\t44
2．5　任務(wù)管理工具函數(shù)\t49
2．5．1　相關(guān)函數(shù)概述\t49
2．5．2　獲取任務(wù)句柄\t50
2．5．3　單個任務(wù)的操作\t51
2．5．4　內(nèi)核信息統(tǒng)計\t53
2．6　多任務(wù)編程示例二\t55
2．6．1　示例功能與CubeMX項目設(shè)置\t55
2．6．2　程序功能實現(xiàn)\t56
第3章　FreeRTOS的中斷管理\t62
3．1　FreeRTOS與中斷\t62
3．2　任務(wù)與中斷服務(wù)例程\t64
3．2．1　任務(wù)與中斷服務(wù)例程的關(guān)系\t64
3．2．2　中斷屏蔽和臨界代碼段\t65
3．2．3　在ISR中使用FreeRTOS API函數(shù)\t66
3．2．4　中斷及其ISR設(shè)計原則\t67
3．3　任務(wù)和中斷程序設(shè)計示例\t67
3．3．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t67
3．3．2　基本功能代碼\t69
3．3．3　各種特性的測試\t71
第4章　進(jìn)程間通信與消息隊列\(zhòng)t74
4．1　進(jìn)程間通信\t74
4．2　隊列的特點和基本操作\t75
4．2．1　隊列的創(chuàng)建和存儲\t75
4．2．2　向隊列寫入數(shù)據(jù)\t76
4．2．3　從隊列讀取數(shù)據(jù)\t77
4．2．4　隊列操作相關(guān)函數(shù)\t78
4．3　隊列使用示例\t79
4．3．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t79
4．3．2　初始代碼分析\t80
4．3．3　實現(xiàn)用戶功能\t82
第5章　信號量\t86
5．1　信號量和互斥量概述\t86
5．1．1　二值信號量\t86
5．1．2　計數(shù)信號量\t87
5．1．3　互斥量\t87
5．1．4　遞歸互斥量\t88
5．1．5　相關(guān)函數(shù)概述\t88
5．2　二值信號量使用示例\t90
5．2．1　二值信號量操作相關(guān)函數(shù)詳解\t90
5．2．2　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t92
5．2．3　程序功能實現(xiàn)\t94
5．3　計數(shù)信號量使用示例\t98
5．3．1　計數(shù)信號量操作相關(guān)函數(shù)詳解\t98
5．3．2　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t99
5．3．3　程序功能實現(xiàn)\t100
第6章　互斥量\t104
6．1　優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)問題\t104
6．2　互斥量的工作原理\t105
6．2．1　優(yōu)先級繼承\(zhòng)t105
6．2．2　互斥量相關(guān)函數(shù)詳解\t105
6．3　優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)示例\t106
6．3．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t106
6．3．2　程序功能實現(xiàn)\t107
6．4　互斥量使用示例\t111
6．4．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t111
6．4．2　程序功能實現(xiàn)\t111
第7章　事件組\t115
7．1　事件組的原理和功能\t115
7．1．1　事件組的功能特點\t115
7．1．2　事件組的工作原理\t115
7．2　事件組相關(guān)函數(shù)\t116
7．2．1　相關(guān)函數(shù)概述\t116
7．2．2　部分函數(shù)詳解\t117
7．3　事件組使用示例\t120
7．3．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t120
7．3．2　程序功能實現(xiàn)\t120
7．4　通過事件組進(jìn)行多任務(wù)同步\t125
7．4．1　多任務(wù)同步原理\t125
7．4．2　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t126
7．4．3　程序功能實現(xiàn)\t127
第8章　任務(wù)通知\t132
8．1　任務(wù)通知的原理和功能\t132
8．2　任務(wù)通知的相關(guān)函數(shù)\t133
8．2．1　相關(guān)函數(shù)概述\t133
8．2．2　函數(shù)詳解\t134
8．3　示例一：使用任務(wù)通知傳遞數(shù)據(jù)\t137
8．3．1　示例功能與CubeMX項目設(shè)置\t137
8．3．2　程序功能實現(xiàn)\t138
8．4　示例二：將任務(wù)通知用作計數(shù)信號量\t141
8．4．1　示例功能\t141
8．4．2　CubeMX項目設(shè)置\t141
8．4．3　程序功能實現(xiàn)\t142
第9章　流緩沖區(qū)和消息緩沖區(qū)\t145
9．1　流緩沖區(qū)功能概述\t145
9．2　流緩沖區(qū)操作的相關(guān)函數(shù)\t146
9．2．1　相關(guān)函數(shù)概述\t146
9．2．2　部分函數(shù)詳解\t146
9．2．3　表示發(fā)送完成和接收完成的宏\t149
9．3　流緩沖區(qū)使用示例\t149
9．3．1　示例功能與CubeMX項目設(shè)置\t149
9．3．2　程序功能實現(xiàn)\t151
9．4　消息緩沖區(qū)功能概述\t154
9．5　消息緩沖區(qū)操作相關(guān)函數(shù)\t154
9．5．1　相關(guān)函數(shù)概述\t154
9．5．2　部分函數(shù)詳解\t155
9．6　消息緩沖區(qū)使用示例\t157
9．6．1　示例功能與CubeMX項目設(shè)置\t157
9．6．2　程序功能實現(xiàn)\t158
第 10章　軟件定時器\t162
10．1　軟件定時器概述\t162
10．1．1　軟件定時器的特性\t162
10．1．2　軟件定時器的相關(guān)配置\t163
10．1．3　定時器服務(wù)任務(wù)的優(yōu)先級\t163
10．2　軟件定時器的相關(guān)函數(shù)\t164
10．2．1　相關(guān)函數(shù)概述\t164
10．2．2　部分函數(shù)詳解\t165
10．3　軟件定時器使用示例\t169
10．3．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t169
10．3．2　程序功能實現(xiàn)\t170
第 11章　空閑任務(wù)與低功耗\t174
11．1　HAL和FreeRTOS的基礎(chǔ)時鐘\t174
11．1．1　使用SysTick作為HAL的基礎(chǔ)時鐘\t174
11．1．2　使用其他定時器作為HAL的基礎(chǔ)時鐘\t177
11．1．3　FreeRTOS的基礎(chǔ)時鐘\t179
11．2　空閑任務(wù)與低功耗處理\t182
11．2．1　實現(xiàn)原理\t182
11．2．2　設(shè)計示例\t183
11．3　Tickless低功耗模式\t186
11．3．1　Tickless模式的原理和功能\t186
11．3．2　Tickless模式的使用示例\t187
第二部分　FatFS管理文件系統(tǒng)
第 12章　FatFS和文件系統(tǒng)\t192
12．1　FatFS概述\t192
12．1．1　FatFS的作用\t192
12．1．2　文件系統(tǒng)的一些基本概念\t193
12．1．3　FatFS的功能特點和參數(shù)\t194
12．1．4　FatFS的文件組成\t195
12．1．5　FatFS的基本數(shù)據(jù)類型定義\t196
12．2　FatFS的應(yīng)用程序接口函數(shù)\t197
12．2．1　卷管理和系統(tǒng)配置相關(guān)函數(shù)\t197
12．2．2　文件和目錄管理相關(guān)函數(shù)\t200
12．2．3　目錄訪問相關(guān)函數(shù)\t203
12．2．4　文件訪問相關(guān)函數(shù)\t204
12．3　FatFS的存儲介質(zhì)訪問函數(shù)\t208
12．4　針對SPI-Flash芯片移植FatFS\t209
12．4．1　SPI-Flash芯片硬件電路\t209
12．4．2　CubeMX項目基礎(chǔ)設(shè)置\t210
12．4．3　在CubeMX中設(shè)置FatFS\t210
12．4．4　項目中FatFS的文件組成\t216
12．4．5　FatFS初始化過程\t218
12．4．6　針對SPI-Flash芯片的Disk IO函數(shù)實現(xiàn)\t226
12．5　在SPI-Flash芯片上使用文件系統(tǒng)\t231
12．5．1　主程序功能\t231
12．5．2　磁盤格式化\t234
12．5．3　獲取FAT磁盤信息\t234
12．5．4　掃描根目錄下的文件和子目錄\t236
12．5．5　創(chuàng)建文件和目錄\t237
12．5．6　讀取文本文件\t239
12．5．7　讀取二進(jìn)制文件\t239
12．5．8　獲取文件信息\t241
12．5．9　文件file_opera．h的完整定義\t242
第 13章　直接訪問SD卡\t245
13．1　SD卡簡介\t245
13．1．1　SD卡的分類\t245
13．1．2　常規(guī)SD卡的接口\t246
13．2　SDIO接口硬件電路\t247
13．2．1　STM32F407的SDIO接口\t247
13．2．2　開發(fā)板上的microSD卡連接電路\t248
13．3　SDIO接口和SD卡的HAL驅(qū)動程序\t249
13．3．1　SD驅(qū)動程序概述\t250
13．3．2　初始化和配置函數(shù)\t251
13．3．3　讀取SD卡的參數(shù)信息\t251
13．3．4　獲取SD卡的當(dāng)前狀態(tài)\t255
13．3．5　以輪詢方式讀寫SD卡\t255
13．3．6　以中斷方式讀寫SD卡\t256
13．3．7　以DMA方式讀寫SD卡\t256
13．4　示例一：以輪詢方式讀寫SD卡\t257
13．4．1　示例功能與CubeMX項目設(shè)置\t257
13．4．2　主程序與SDIO接口/SD卡初始化\t259
13．4．3　程序功能實現(xiàn)\t260
13．5　示例二：以DMA方式讀寫SD卡\t264
13．5．1　示例功能與CubeMX項目設(shè)置\t264
13．5．2　主程序與外設(shè)初始化\t265
13．5．3　程序功能實現(xiàn)\t268
第 14章　用FatFS管理SD卡文件系統(tǒng)\t272
14．1　SD卡文件系統(tǒng)概述\t272
14．2　示例一：阻塞式訪問SD卡\t272
14．2．1　示例功能與CubeMX項目設(shè)置\t272
14．2．2　項目文件組成和初始代碼分析\t274
14．2．3　SD卡的Disk IO函數(shù)實現(xiàn)\t278
14．2．4　SD卡文件管理功能的實現(xiàn)\t284
14．3　示例二：以DMA方式訪問SD卡\t288
14．3．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t288
14．3．2　Disk IO函數(shù)實現(xiàn)代碼分析\t289
14．3．3　SD卡文件管理功能的實現(xiàn)\t291
第 15章　用FatFS管理U盤文件系統(tǒng)\t295
15．1　USB概述\t295
15．1．1　USB協(xié)議\t295
15．1．2　USB設(shè)備類型\t296
15．1．3　USB接口類型\t296
15．2　STM32F407的USB-OTG接口\t298
15．2．1　USB-OTG概述\t298
15．2．2　USB-OTG FS\t299
15．2．3　開發(fā)板上的USB接口電路\t302
15．3　作為USB Host讀寫U盤\t303
15．3．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t303
15．3．2　項目文件組成和初始代碼分析\t307
15．3．3　USBH狀態(tài)變化測試\t316
15．3．4　U盤文件管理功能實現(xiàn)\t318
第 16章　USB-OTG用作USB MSC外設(shè)\t324
16．1　開發(fā)板作為USB MSC外設(shè)的原理\t324
16．2　示例一：SD卡讀卡器\t326
16．2．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t326
16．2．2　項目文件組成和初始代碼分析\t328
16．2．3　程序功能實現(xiàn)\t333
16．3　示例二：增加FatFS管理本機(jī)文件功能\t336
16．3．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t336
16．3．2　程序功能實現(xiàn)\t337
16．3．3　運行測試\t340
第 17章　在FreeRTOS中使用FatFS\t341
17．1　在RTOS中使用FatFS需考慮的問題\t341
17．1．1　可重入性問題\t341
17．1．2　FatFS的可重入性\t341
17．2　FreeRTOS中使用FatFS的示例\t343
17．2．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t343
17．2．2　項目文件組成和初始代碼分析\t346
17．2．3　FatFS API函數(shù)的重入性實現(xiàn)原理\t350
17．2．4　添加用戶功能代碼\t354
第三部分　圖片的獲取與顯示
第 18章　BMP圖片\t360
18．1　LCD顯示圖片的原理\t360
18．1．1　像素顏色的表示\t360
18．1．2　根據(jù)圖片的RGB565數(shù)據(jù)顯示圖片\t360
18．2　圖片顯示示例\t362
18．2．1　示例功能與CubeMX項目配置\t362
18．2．2　程序功能實現(xiàn)\t363
18．3　BMP圖片文件的格式\t368
18．3．1　BMP圖片文件的數(shù)據(jù)分段\t368
18．3．2　位圖文件頭\t368
18．3．3　位圖信息頭\t369
18．3．4　位圖數(shù)據(jù)\t370
18．4　BMP圖片文件的讀寫操作示例\t370
18．4．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t370
18．4．2　程序功能實現(xiàn)\t372
18．4．3　BMP文件操作驅(qū)動程序\t377
第 19章　JPG圖片\t387
19．1　JPEG和LIBJPEG\t387
19．2　JPG圖片文件的讀寫操作示例\t388
19．2．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t388
19．2．2　程序功能實現(xiàn)\t389
19．2．3　JPG文件操作驅(qū)動程序\t395
第 20章　電阻式觸摸屏\t405
20．1　電阻式觸摸屏的工作原理\t405
20．2　電阻式觸摸屏的軟硬件接口\t406
20．3　示例一：輪詢方式檢測觸摸屏輸出\t407
20．3．1　示例功能\t407
20．3．2　CubeMX項目設(shè)置\t407
20．3．3　主程序功能實現(xiàn)\t409
20．3．4　GUI界面的創(chuàng)建與交互操作\t413
20．3．5　電阻式觸摸屏驅(qū)動程序\t420
20．4　示例二：中斷方式獲取觸摸屏輸出\t426
20．4．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t426
20．4．2　程序功能實現(xiàn)\t427
第 21章　電容式觸摸屏\t431
21．1　電容式觸摸屏的工作原理\t431
21．2　電容式觸摸屏的軟硬件接口\t431
21．2．1　電容式觸摸屏接口\t431
21．2．2　電容式觸摸屏控制芯片功能\t433
21．3　電容觸摸屏的使用示例\t437
21．3．1　示例功能和CubeMX項目設(shè)置\t437
21．3．2　程序功能實現(xiàn)\t438
21．3．3　電容觸摸屏驅(qū)動程序\t443
第 22章　DCMI接口和數(shù)字?jǐn)z像頭\t455
22．1　數(shù)字?jǐn)z像頭\t455
22．1．1　數(shù)字?jǐn)z像頭概述\t455
22．1．2　OV7670圖像傳感器的功能和接口\t456
22．1．3　OV7670數(shù)據(jù)輸出時序和格式\t457
22．1．4　SCCB通信\t458
22．1．5　OV7670的寄存器\t460
22．2　DCMI接口\t461
22．2．1　DCMI接口概述\t461
22．2．2　DCMI接口傳輸時序\t462
22．2．3　DCMI數(shù)據(jù)存儲格式\t463
22．2．4　DCMI圖像采集方式\t464
22．2．5　DCMI的中斷\t465
22．3　DCMI的HAL驅(qū)動\t465
22．3．1　主要驅(qū)動函數(shù)概述\t465
22．3．2　DCMI接口初始化\t466
22．3．3　DCMI的采集控制\t467
22．4　DCMI和攝像頭使用示例\t467
22．4．1　攝像頭模塊\t467
22．4．2　開發(fā)板與攝像頭模塊的連接\t468
22．4．3　示例功能與CubeMX項目設(shè)置\t470
22．4．4　程序功能實現(xiàn)\t474
附錄A　CubeMX模板項目和公共驅(qū)動程序的使用\t487
A．1　公共驅(qū)動程序的目錄組成\t487
A．2　CubeMX模板項目\t488
A．3　新建CubeMX項目后導(dǎo)入模板項目的配置\t488
A．4　復(fù)制模板項目以新建CubeMX項目\t490
A．5　在CubeIDE中設(shè)置驅(qū)動程序搜索路徑\t490
附錄B　復(fù)制一個項目\t493
附錄C　開發(fā)板功能模塊\t494
附錄D　本書示例列表\t498
附錄E　縮略詞\t501
參考文獻(xiàn)\t503