單片機(jī)作為微型計算機(jī)的一個類別，已經(jīng)深入到各行各業(yè)。然而對于非計算機(jī)類專業(yè)工科學(xué)生來說，單片機(jī)課程一直以難以掌握著稱。這導(dǎo)致了眾多工科專業(yè)雖然亟須使用單片機(jī)技術(shù)解決其需求，但是畢業(yè)生們卻普遍不具備單片機(jī)實踐應(yīng)用技能。作為一名機(jī)電類專業(yè)教師，筆者深感目前市面上缺乏適合初學(xué)者入門的單片機(jī)教材。傳統(tǒng)單片機(jī)教材大都以51單片機(jī)為對象，一方面滯后于目前單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，另一方面又主要以理論講解為主，一般沒有配套開發(fā)板，忽視了對單片機(jī)應(yīng)用技能的介紹。再者，以寄存器操作為基本方法的單片機(jī)學(xué)習(xí)有眾多知識點需要學(xué)生機(jī)械記憶，這也導(dǎo)致學(xué)生們產(chǎn)生畏難情緒。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是以STM32為代表的32位單片機(jī)的出現(xiàn)，極大豐富了單片機(jī)的功能，推動了單片機(jī)的廣泛應(yīng)用。在這種情況下，市面上出現(xiàn)了眾多學(xué)習(xí)用開發(fā)板。這種學(xué)習(xí)方式不以教材為核心，而是圍繞開發(fā)板配套文字、視頻教程，極大地推動了單片機(jī)的學(xué)習(xí)，有不少學(xué)生沒有在課堂上學(xué)會單片機(jī)，但是卻通過自學(xué)開發(fā)板教程掌握了單片機(jī)的應(yīng)用。然而，筆者注意到，市面上的這些開發(fā)板依然存在一些問題。這些開發(fā)板設(shè)計者為了突出功能豐富，所涉及電路較為復(fù)雜，同時教程內(nèi)容繁復(fù)、編程語言技巧多，堆砌了不少核心知識相同的學(xué)習(xí)案例。因此，這種開發(fā)板及教程其實更適合有一定基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)者，對零基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)者并不是太友好。為此，筆者認(rèn)為有必要編寫一套適合初學(xué)者的教程。
為了編寫一套適合初學(xué)者掌握單片機(jī)應(yīng)用的教程，筆者專門設(shè)計了一套開發(fā)板以配合本教程的教學(xué)。學(xué)習(xí)者可以一邊通過教程學(xué)習(xí)理論知識，一邊在開發(fā)板上實驗，從而避免只注重理論而不會實際應(yīng)用的問題。教程配套開發(fā)板的設(shè)計理念不在于功能多，而專注于單片機(jī)核心知識。對于應(yīng)用而不是研究單片機(jī)架構(gòu)的學(xué)習(xí)者來說，學(xué)習(xí)單片機(jī)基本上就是學(xué)習(xí)單片機(jī)各外設(shè)模塊的使用。對于絕大多數(shù)單片機(jī)工程應(yīng)用來說，經(jīng)常使用的單片機(jī)外設(shè)無非是GPIO、中斷、定時器、串口和ADC，因此，本教程配套開發(fā)板只圍繞這些模塊進(jìn)行設(shè)計，不簡單堆砌功能模塊。所謂萬事開頭難，一旦能夠入門，掌握更復(fù)雜的知識就會簡單多了。筆者相信，通過基礎(chǔ)外設(shè)模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者將掌握單片機(jī)學(xué)習(xí)的方法，在面向復(fù)雜項目時能夠自學(xué)掌握沒有學(xué)過的單片機(jī)知識。
在筆者自學(xué)單片機(jī)等技術(shù)過程中，總結(jié)出可以遵循學(xué)習(xí)改動驗證的學(xué)習(xí)步驟，通過這種方法可以高效掌握單片機(jī)技術(shù)。這種方法首先學(xué)習(xí)已有例程，然后再根據(jù)自己的理解改動例程，以最終效果驗證改動完的程序是否符合自己的理解。本教程也是根據(jù)這個方法來安排編寫的。教程首先提供了一個完整的案例程序，并逐行進(jìn)行講解，確保學(xué)習(xí)者理解每一句程序?qū)懛ǖ挠蓙�；再者，程序講解之后都安排了修改任務(wù)，學(xué)習(xí)者需要根據(jù)自己的理解修改教程提供的例程，實現(xiàn)修改任務(wù)的要求。同時，配套開發(fā)板設(shè)計每個模塊的功能電路時，都設(shè)計了至少兩路功能電路。教程使用其中一路進(jìn)行編程并講解原理，而另一路則用于修改任務(wù)。這兩路功能電路細(xì)節(jié)刻意設(shè)計成不一樣的，如果學(xué)習(xí)者沒有真正理解例程含義，則不能通過簡單照搬例程就完成任務(wù)。只要能夠順利完成修改任務(wù)的要求，學(xué)習(xí)者一般也就可以將所學(xué)知識應(yīng)用到實際工程中了。通過這種方式，避免了學(xué)習(xí)過程中無法很好評估學(xué)習(xí)效果的問題。
此外，本教程編寫過程中一般很少使用復(fù)雜的C語言技巧，甚至盡量避免自行定義宏以免對學(xué)習(xí)造成困擾。筆者認(rèn)為，單片機(jī)的學(xué)習(xí)和C語言的學(xué)習(xí)應(yīng)該分開考慮，不能過多使用C語言技巧以免增加單片機(jī)學(xué)習(xí)的難度。單片機(jī)學(xué)習(xí)的重點在于各外設(shè)模塊的應(yīng)用，因此關(guān)于編程方面的一些問題，建議學(xué)習(xí)者通過編程語言的學(xué)習(xí)來解決。本教程各實驗功能緊緊圍繞外設(shè)模塊本身的使用，盡力避免要求復(fù)雜技巧才能實現(xiàn)的功能。
本教程雖然以STM32單片機(jī)作為學(xué)習(xí)對象，但是相信通過本教程的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者將會掌握如何查閱資料、理解電路的方法。如此，當(dāng)學(xué)習(xí)者面對其他單片機(jī)乃至DSP等芯片時也能很快掌握其使用方法。這也是為什么本教程采用標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)的方式來對STM32單片機(jī)編程。雖然STM32單片機(jī)的生產(chǎn)廠商意法半導(dǎo)體在推廣基于HAL庫的開發(fā)方式，但HAL庫的開發(fā)方式看似方便，實際上屏蔽了很多中間過程，并且只適用于STM32單片機(jī)。而通過標(biāo)準(zhǔn)庫的開發(fā)方式，學(xué)習(xí)者能夠很快掌握其他類別單片機(jī)的使用，包括眾多國產(chǎn)單片機(jī)。
在本教程的編寫過程中得到了肖明偉、蘇培強、卓正穎、林帆、陳偉、吳乾新等同學(xué)的幫助，在此，對這些同學(xué)的辛勤勞動表示感謝！
本書配套開發(fā)板可以通過以下方式獲�。�
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由于筆者水平有限，書中難免存在錯誤和不足之處，懇請各位讀者批評指正。
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戴福全