Cortex-M3之STM32嵌入式系统设计的目录

Posted 2023-04-30

参考技术A

《cortex-m3之stm32嵌入式系统设计》
前言
第1章 概述 1
1.1 嵌入式系统定义 1
1.2 嵌入式系统的发展 1
1.2.1 从单片机到嵌入式系统 1
1.2.2 从芯片级设计到系统级设计 2
1.2.3 从面向器件到面向任务的设计 2
1.2.4 从单处理器设计到多处理器设计 2
1.3 嵌入式系统的应用 3
1.4 arm系列嵌入式系统处理器 4
1.4.1 arm处理器分类 4
1.4.2 arm cortex处理器 5
1.4.3 arm coretx-m3处理器 6
1.4.4 arm cortex-a8处理器 7
1.5 从8/16位处理器到arm cortex-m3/m0 7
1.6 常见的cortex-m0/m3系列mcu 9
第2章 stm32最小系统设计 14
2.1 stm32f103c最小系统设计方案 14
2.2 最小系统设计的要素 16
.2.2.1 stm32外部晶振 16
2.2.2 复位电路 18
2.2.3 led、key及boot跳线 19
2.2.4 稳压电源及isp下载口 20
2.2.5 io端口 23
2.3 pcb图设计 24
第3章 stm32程序设计入门 26
3.1 stm32入门之hello world程序 26
3.1.1 开发环境 26
3.1.2 编写stm32的c程序 27
3.1.3 用gcc编译stm32程序 29
3.1.4 stm32程序下载 30
3.1.5 在obtain_studio中编译hello world程序 32
3.2 不同开发板的hello world程序 32
3.3 基于stm32固件库的入门程序 33
3.3.1 stm32固件库 33
3.3.2 stm32固件库外设的初始化和设置 35
3.3.3 基于stm32固件库的程序设计 36
3.4 基于stm32固件库的hello world程序代码分析 37
第4章 gpio应用 40
4.1 认识stm32 gpio 40
4.1.1 gpio功能特点 40
4.1.2 stm32 io口的优点 41
4.1.3 stm32固件库中提供的gpio库函数 42
4.2 key_led程序 43
4.2.1 创建stm32_c++key_led项目 43
4.2.2 stm32_c++key_led项目程序分析 44
4.3 低层代码分析 47
4.3.1 gpio端口的定义 47
4.3.2 ahb/apb桥的配置 49
4.3.3 gpio引脚的配置 50
4.3.4 gpio的读写 53
第5章 gcc编译器的安装与应用 54
5.1 gcc介绍 54
5.1.1 gcc概述 54
5.1.2 mingw简介 54
5.1.3 mingw的安装 55
5.1.4 mingw测试 56
5.1.5 常见gcc用法 58
5.2 arm gcc编译器 61
5.2.1 winarm编译器 61
5.2.2 sourcery g++ lite for arm eabi编译器 62
5.3 obtain_studio集成开发系统 64
5.3.1 obtain_studio集成开发系统介绍 64
5.3.2 obtain_studio集成开发系统常用技巧 67
5.4 gcc make编译文件设计 69
5.4.1 gcc make常用命令 69
5.4.2 makefile文件规则 71
5.4.3 makefile文件函数 75
5.5 gcc编译器ld脚本 79
5.5.1 c/c++程序内存空间 79
5.5.2 gcc ld脚本基础 82
5.5.3 stm32程序中的ld脚本程序 86
第6章 stm32外部中断 89
6.1 stm32外部中断 89
6.2 stm32外部中断实例 90
6.3 stm32中断配置 92
6.3.1 stm32外部中断程序分析 92
6.3.2 中断通道配置 94
6.3.3 中断优先级配置 94
6.3.4 外部中断模式配置 94
6.3.5 外部中断响应函数配置 97
第7章 面向对象程序设计 99
7.1 程序风格 99
7.1.1 程序风格的比较 99
7.1.2 编程风格在程序设计中的作用 100
7.2 跨越开发板 100
7.2.1 端口映射的方法 100
7.2.2 模式设置的方法 101
7.3 分类与封装 101
7.3.1 什么是分类与封装 101
7.3.2 封装的实现 102
7.4 隐藏与权限 103
7.4.1 隐藏 103
7.4.2 权限 103
7.5 继承 104
7.5.1 cgpio类的继承 104
7.5.2 测试cled和ckey类 104
7.6 组装 105
7.6.1 gpio的组装 105
7.6.2 gpio组装的测试 106
7.7 c++在嵌入式系统中的应用 108
7.7.1 c++介绍 108
7.7.2 兼容c语言 108
7.7.3 在c++程序中调用c函数 110
7.7.4 面向对象程序设计语言 110
7.7.5 泛型编程语言 111
7.7.6 stl编程 113
7.7.7 接口编程 114
第8章 usart通信 121
8.1 从51单片机到stm32的串口通信 121
8.2 usart通用串口通信设计 124
8.2.1 usart通用串口 124
8.2.2 usart通用串口通信设计方案 125
8.3 usart通用串口程序设计入门 125
8.3.1 usart数据发送程序设计 125
8.3.2 usart数据接收程序设计 126
8.4 中断方式的数据接收 127
8.4.1 中断方式的数据接收程序设计 127
8.4.2 多个串口驱动对象的协同工作 128
8.5 usart驱动程序的设计 129
8.5.1 usart驱动程序 129
8.5.2 printf与cout的实现 133
8.6 深入stm32 usart的工作原理 136
8.6.1 usart工作原理 136
8.6.2 发送器 137
8.6.3 接收器 139
8.6.4 usart初始化函数usart_init 141
8.6.5 usart波特率的计算方法 142
第9章 stm32的工作原理 144
9.1 stm32启动原理 144
9.1.1 stm32启动过程分析 144
9.1.2 stm32软件复位与功耗控制 145
9.2 系统时钟分析 147
9.2.1 系统时钟种类 147
9.2.2 stm32固件库设置时钟 149
9.2.3 系统时钟配置 150
9.3 存储器以及存储器映射 160
9.4 nvic嵌套中断向量控制器 162
9.4.1 nvic嵌套中断向量控制器 162
9.4.2 stm32的nvic优先级 166
9.5 stm32向量表及配置 170
9.5.1 stm32复位后从哪个地址开始执行 170
9.5.2 stm32向量表 170
9.5.3 用户程序中的向量表 171
第10章 定时器与日历 179
10.1 systick定时器 179
10.1.1 关于systick 179
10.1.2 systick测试程序 180
10.1.3 systick程序分析 181
10.2 rtc定时器 184
10.2.1 rtc定时器介绍 184
10.2.2 rtc的本质与测试程序 186
10.2.3 日历算法 187
10.2.4 stm32的rtc日历测试程序 190
10.2.5 stm32 rtc程序分析 191
10.2.6 rtc秒中断 193
10.2.7 rtc闹钟 195
10.2.8 rtc校准 197
10.3 通用定时器 198
10.3.1 stm32定时器的种类 198
10.3.2 通用定时器介绍 200
10.3.3 通用定时器基本应用程序设计 200
10.3.4 通用定时器常用模式 203
10.3.5 输出模式测试实例 205
10.3.6 输入捕获模式测试实例 206
第11章 adc应用 209
11.1 adc与数字信号处理系统设计 209
11.1.1 数字信号处理系统设计 209
11.1.2 stm32简单的adc应用实例 212
11.1.3 过采样技术 213
11.1.4 欠采样技术 215
11.2 stm32的adc简介 216
11.3 stm32 adc入门实例 220
11.3.1 stm32 adc入门测试程序 220
11.3.2 stm32 adc程序分析 221
11.3.3 stm32内部温度测量 228
11.4 stm32 adc注入方式 229
11.4.1 stm32 adc注入方式简介 229
11.4.2 stm32双adc模式 230
11.4.3 stm32 adc注入方式实例 230
第12章 dma应用 235
12.1 stm32的dma简介 235
12.1.1 任务转移策略 235
12.1.2 stm32的dma功能 236
12.2 dma在adc中的应用 238
12.2.1 任务转移策略的dma adc应用实例 238
12.2.2 dma_adc程序分析 240
12.3 dma在usart中的应用 245
12.3.1 任务转移策略的usart dma数据发送 245
12.3.2 任务转移策略的usart dma数据接收 248
12.3.3 任务队列策略的usart dma发送中断应用 251
12.3.4 任务循环策略的usart dma接收中断应用 254
第13章 备份寄存器与看门狗程序 258
13.1 stm32备份寄存器 258
13.1.1 备份寄存器特点 258
13.1.2 bkp应用实例 259
13.2 stm32看门狗 261
13.2.1 stm32看门狗介绍 261
13.2.2 独立看门狗介绍 262
13.2.3 独立看门狗程序设计 263
13.2.4 窗口看门狗介绍 265
13.2.5 窗口看门狗测试程序 267
第14章 tft驱动与显示 269
14.1 lcd概述 269
14.1.1 lcd简介 269
14.1.2 lcd接口 270
14.2 ili9xx系列tft驱动芯片 271
14.3 tft测试程序 275
14.3.1 tft测试程序准备工作 275
14.3.2 tft测试主程序 275
14.3.3 字符的显示 277
14.4 基于fsmc的tft驱动程序设计 279
14.4.1 stm32的fsmc功能 279
14.4.2 fsmc与tft端口连接与端口映射 279
14.4.3 fsmc与tft的内存空间映射与操作 281
14.4.4 fsmc初始化 282
14.4.5 tft初始化 287
14.4.5 tft驱动程序统一接口函数的实现 290
14.5 基于gpio的tft驱动程序设计 292
第15章 触摸屏驱动 297
15.1 触摸屏介绍 297
15.2 触摸屏驱动ic 300
15.3 触摸屏测试项目 302
15.4 触摸屏驱动程序分析 303
15.5 触摸屏校准 311
15.5.1 触摸屏校准算法 311
15.5.2 触摸屏校准的实现 312
第16章 sd卡驱动与fat文件系统 316
16.1 stm32的sdio接口 316
16.1.1 常见存储卡种类 316
16.1.2 sd卡结构 317
16.1.3 stm32的sdio接口 318
16.2 fat文件系统 320
16.2.1 fat文件系统概述 320
16.2.2 fatfs介绍 321
16.3 stm32 sdio接口 324
16.4 sd卡文件读写实例 326
16.4.1 准备工作 326
16.4.2 sd卡文件读写实例 327
16.4.3 sd卡文件操作类cfile的设计 328
16.4.4 目录操作 329
第17章 μc/os-Ⅱ在stm32上的移植 331
17.1 μc/os-Ⅱ概述 331
17.1.1 μc/os-Ⅱ简介 331
17.1.2 μc/os-Ⅱ的组成部分 331
17.2 μc/os-Ⅱ移植到stm32 332
17.3 μc/os-Ⅱ工作原理 337
17.3.1 μc/os-Ⅱ启动过程 337
17.3.2 任务切换的相关函数解析 338
第18章 汉字与图形图像显示 343
18.1 汉字显示 343
18.1.1 汉字库 343
18.1.2 程序中加入汉字库实现汉字显示 345
18.1.3 使用sd卡上的汉字库实现汉字显示 346
18.2 图形绘制 350
18.3 图像显示 353
18.3.1 位图与bmp文件格式 353
18.3.2 bmp文件操作 356
18.3.3 bmp图像显示测试程序 359
第19章 摄像头驱动与图像采集 362
19.1 摄像头接口 362
19.1.1 图像传感器 362
19.1.2 ov7670摄像头 362
19.1.3 cmos摄像头接口 364
19.2 cmos摄像头测试程序 366
19.3 深入cmos摄像头驱动程序原理 368
19.3.1 sccb协议 368
19.3.2 sccb协议驱动程序设计 370
19.3.3 cmos摄像头驱动程序设计 373
第20章 以太网及web远程控制系统设计 378
20.1 enc28j60以太网控制器 378
20.2 网络测试程序 382
20.2.1 web server测试 382
20.2.2 udp通信测试 385
20.3 ip/icmp协议与ping命令的实现 386
20.3.1 以太网数据包结构 386
20.3.2 ip协议 387
20.3.3 icmp协议 389
20.3.4 ping命令 392
20.3.5 ping命令的实现 393
20.4 udp通信原理 393
20.4.1 udp协议 393
20.4.2 udp通信的实现 394
20.5 web server程序设计 399
20.5.1 web server原理 399
20.5.2 tcp设计 402
20.5.3 web server设计 403
20.6 enc28j60驱动程序设计 405
20.6.1 stm32 spi接口 405
20.6.2 stm32 spi驱动程序 407
20.6.3 enc28j60驱动程序 409
参考文献 417

项目设计基于STM32人脸识别系统 - 单片机 物联网 嵌入式

一．前言
项目设计主要是对于所学知识的整体回顾，需要结合各个学科，才能做出达到符合标准的设计。
文章的目的在分享优质的项目以及项目经验，提供设计思路，欢迎交流与指正不足之处。

二．简介
由于人脸识别技术具有无需接触、安全性高、可靠性高等优点，在身份认证领域具有广阔的应用前景。目前，市场中的门禁系统大多采取离线加传统人脸识别算法的方式，无法实时记录访客信息，并存在识别准确率低、容错率较低、只针对特定场景等缺点。该设计主要目的在于解决上述的问题，采用深度学习人脸识别算法与在线，计算的门禁系统解决方案。

三．主要器件
STM32F407ZGT6芯片主控芯片
OV2640摄像头模块
ESP8266无线通信模块
语音播报电路
自动开关门电路(舵机驱动)
IIC驱动型OLED屏幕
按键电路
电源电路

四．系统整体方案
下位机采集人脸图像数据，经无线通信模块传输至上位机识别并返回识别结果的人脸识别门禁系统方案。下位机主要由微控制器模块、摄像头模块、无线传输模块组成，负责图像采集与传输，并根据上位机返回识别结果并做出相应的动作。
上位机则由安装Tensorflow深度学习运行环境的PC构成，负责图片接收、人脸识别和返回识别结果。

下位机软件的设计流程图如下图所示：

文章内容将在后续逐步完善，需要相关实物，亦或是任何技术问题。欢迎私信本人，CSDN@风雨同舟1

五. 部分核心代码

主函数部分：

```cpp

```c
int main(void)
	
/*--------------变量声明--------------------*/
	u8 limt,left,right,chang=0,start,display,display1;
	float temp;

/*--------------配置初始化--------------------*/
	Stm32_Clock_Init(9);	//系统时钟设置
	delay_init(72);	  		//延时初始化
	USART1_Init(115200); 	//串口初始化为115200
	OLED_Init();
	SMBus_Init();
	KEY_Init();
	LED_Init();
	BEEP_Init();	
 
//  OLED_Refresh_Gram();		//更新显示到OLED 
	
	while(1)
	
/*start=1(测温开始)，start=2(人脸识别开始)，start=3(口罩识别开始)*/
		switch (duli_key(1))
		
			//case 0: start=0;break;
			case 1: start=1;break;
			case 2: start=2;break;
			case 3: start=3;break;
			case 4: start=4;break;
		
		
//--------------测温部分------------------------------------		
		if(start==1)
		
			if(start_stop(Key_Scan()))
					
				
				if(display==2)
				
					OLED_Clear();
					OLED_ShowString(25,0,"temp test",16);
					OLED_ShowString(0,25,"temp:",16);
					OLED_ShowChar(60,25,'.',16,1);
					delay_ms(10);
					OLED_ShowString(0,40,"temp_limit:37",16);
					display=1;
				
				
				if(temp_target(Key_Scan()))//测温:1--测量液体温度 0--测量人体温度
				
					temp=SMBus_ReadTemp(0);
				
				else
					temp=SMBus_ReadTemp(1);
				
		/*------------温度阈值设定------------------*/
				while(set_templimt(Key_Scan()))
				
					LED0=1;	
					if(Key_Scan()==10)
					
						while(Key_Scan()==10);
						chang=1;
					
					else if(Key_Scan()==11)
					
						while(Key_Scan()==11);
						chang=2;	
					
					
					switch(chang)
					
						case 0:	left=3;right=7;break;
						case 1:	if(Key_Scan()<5) left=Key_Scan();break;
						case 2:	if(Key_Scan()<10) right=Key_Scan();;break;
					

					limt=left*10+right;
					OLED_ShowNum(90,40,limt,2,16);
					OLED_Refresh_Gram();		//更新显示到OLED 
				/*结束while阈值设定*/
				
		/*---------温度范围报警--------------*/		
				warning(temp);//温度范围检测与报警
				prompt_warning(temp,limt);
				LED0=0;					//GPIOB.5
				temp_display(temp);//温度显示函数
				OLED_Refresh_Gram();		//更新显示到OLED 

			
			else
			
				if(display<2)
				
					OLED_Clear();
					display=2;
				
				LED0=1;	
				OLED_ShowString(0,0,"please key temp .....",16);
			
		
//----------------人脸识别-------------------//
		if(start==2)
		
			static display1=2;
			if(display1==2)
			
				OLED_Clear();
				display1=1;
			
			OLED_ShowString(0,0,"Please click reset...",16);
			delay_ms(4000);
			OLED_ShowString(0,40,"Identify in the face....",16);
			delay_ms(10);
			
			if((boll_x==1)||(boll_y==2)||(boll_z==3)||(boll_b==4))
			
				OLED_ShowString(10,0,"identification          ",16);
				delay_ms(2);
				if(boll_x==1)
				
					OLED_ShowString(0,25,"name:xiaokangsong",16);
					OLED_Refresh_Gram();
				
				else if(boll_y==2)
				
					OLED_ShowString(0,25,"name:chengrujia  ",16);
					OLED_Refresh_Gram();
				
				else if(boll_z==3)
				
					OLED_ShowString(0,25,"name:mayumao    ",16);
					OLED_Refresh_Gram();
				
			
				else if(boll_b==4)
				
					
					OLED_ShowString(0,0,"error2",16);
					OLED_Refresh_Gram();
				
			
			else
			
				OLED_ShowString(0,0,"Identification failure     ",16);
				display1=1;
			
		
		OLED_Refresh_Gram();		//更新显示到OLED
	 

按键部分代码：

void Key_assignment(unsigned char z) //按键赋值

	Key_Data=0x00;   //清零
	if(z==0) 
	
		key1_0;  key2_0;  key3_0;  key4_0;
		key5_1;  key6_1;  key7_1;  key8_1;   //使用的方法是反转法
	
	else 
	
		key1_1;  key2_1;  key3_1;  key4_1;
		key5_0;  key6_0;  key7_0;  key8_0;   //使用的方法是反转法 
	
	
	delay_us(222);  //短延时一下
	
		 if(key1==1) Key_Data=Key_Data|0x80;
		 else        Key_Data=Key_Data|0x00;
	
		 if(key2==1) Key_Data=Key_Data|0x40;
		 else        Key_Data=Key_Data|0x00;
		
		 if(key3==1) Key_Data=Key_Data|0x20;
		 else        Key_Data=Key_Data|0x00;
		
		 if(key4==1) Key_Data=Key_Data|0x10;
		 else        Key_Data=Key_Data|0x00;

		 if(key5==1) Key_Data=Key_Data|0x08;
		 else        Key_Data=Key_Data|0x00;	
		
		 if(key6==1) Key_Data=Key_Data|0x04;
		 else        Key_Data=Key_Data|0x00;		
		
		 if(key7==1) Key_Data=Key_Data|0x02;
		 else        Key_Data=Key_Data|0x00;	
		
		 if(key8==1) Key_Data=Key_Data|0x01;
		 else        Key_Data=Key_Data|0x00;  //把这八个IO拼成一个数，也就是当成51里面的一组IO