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本书以STC 32位单片机产品系列中的STC32G12K128单片机为载体进行编写，其是以抗干扰能力强、价格低、工作速度快、功耗低为目标的32位8051单片机，在相同的工作频率下，其工作速度可达传统8051单片机的70倍。本书基于STC大学推广计划实验箱（9.4）（主控单片机：STC32G12K128）介绍应用实例的开发，采用基于寄存器应用编程与基于库函数应用编程相结合、理论与实践相结合、侧重工程实践的编写思路，内容主要包括微型计算机基础、STC32G12K128单片机应用系统的开发工具、STC32G12K128单片机的内核、定时/计数器、中断系统、串行端口、A/D转换模块、比较器、人机对话端口的应用设计、STC32G-SOFT WARE-LIB函数库、SPI端口及其应用、I2C总线端口及其应用、高级PWM定时器及其应用、RTC时钟及其应用、DMA通道及其应用、CAN总线及其应用、LIN总线及其应用、USB模块及其应用、32位乘除单元等。

目　　录

第1章  微型计算机基础	1
1.1　数制与编码	1
1.1.1  数制及其转换方法	1
1.1.2  微型计算机中数的表示方法	3
1.1.3  微型计算机中常用编码	5
1.2　微型计算机原理	6
1.2.1  微型计算机的基本组成	6
1.2.2  指令、程序与编程语言	7
1.2.3  微型计算机的工作过程	8
1.2.4  微型计算机的应用形态	9
1.3　STC 32位单片机	9
1.3.1  STC 32位单片机产品系列	10
1.3.2  STC 32位单片机的内核	10
本章小结	10
思考与提高	11
第2章　STC32G12K128单片机应用系统的开发工具	12
2.1　Keil C251集成开发环境	12
2.2  STC32G12K128单片机硬件实验平台	20
2.2.1  STC大学推广计划实验箱（9.4）	20
2.2.2  STC32G12K128单片机迷你核心学习板	28
2.3  在线编程与在线仿真	29
2.3.1  在线可编程（ISP）电路	29
2.3.2  应用程序的下载与运行	30
2.3.3  STC-ISP的其他功能	31
2.4  工程训练	31
2.4.1  Keil C251集成开发环境的应用	31
2.4.2  STC32G12K128单片机的在线编程与在线调试	33
2.4.3  STC32G12K128单片机的不停电程序下载	34
2.4.4  STC32G12K128单片机SWD端口的在线仿真	36
本章小结	38
思考与提高	38
第3章  STC32G12K128单片机的内核	40
3.1　资源配置与引脚	40
3.1.1  资源配置	40
3.1.2  工作特性	42
3.1.3  引脚与引脚功能	42
3.2　时钟	48
3.2.1  时钟框图	48
3.2.2  系统时钟的控制与管理	49
3.2.3  USB时钟	52
3.2.4  高速外设时钟	52
3.2.5  RTC时钟源	52
3.3　复位	53
3.3.1  硬件复位	53
3.3.2  软件复位	55
3.4  存储系统	55
3.4.1  程序存储器	57
3.4.2  数据存储器	57
3.4.3  特殊功能寄存器	58
3.4.4  EEPROM	60
3.5  并行I/O端口	62
3.5.1  I/O端口的配置	64
3.5.2  并行I/O端口的结构	64
3.5.3  并行I/O端口的其他控制	66
3.5.4  并行I/O端口使用注意事项	66
3.6  电源管理	67
3.6.1  空闲（IDLE）模式	67
3.6.2  掉电模式	67
3.7  工程训练	69
3.7.1  EEPROM的测试	69
3.7.2  LED数码管驱动与显示	72
本章小结	74
思考与提高	75
第4章  定时/计数器	77
4.1　定时/计数器T0、T1的控制	77
4.1.1  定时/计数器T0	78
4.1.2  定时/计数器T1	79
4.2　定时/计数器T0、T1的应用	81
4.2.1  T0、T1的定时应用	81
4.2.2  T0、T1的计数应用	83
4.2.3  T0、T1可编程时钟的输出	84
4.3  定时/计数器T2、T3、T4	85
4.3.1  定时/计数器T2	85
4.3.2  定时/计数器T3、T4	86
4.4  工程训练	87
4.4.1  定时/计数器的定时应用	87
4.4.2  定时/计数器的计数应用	89
4.4.3  定时/计数器的综合应用	91
4.4.4  可编程时钟输出	92
本章小结	94
思考与提高	94
第5章　中断系统	97
5.1　中断系统概述	97
5.1.1  中断系统的几个概念	97
5.1.2  中断的技术优势	98
5.1.3  中断系统需要解决的问题	98
5.2  STC32G12K128单片机的中断系统	98
5.2.1  中断请求	98
5.2.2  中断响应	105
5.2.3  中断服务与中断返回	106
5.2.4  关于中断号大于31在Keil C251中编译出错的处理	107
5.2.5  中断应用举例	108
5.3  外部中断的扩展	109
5.4  工程训练	110
5.4.1  中断应用编程	110
5.4.2  外部中断的应用编程	111
本章小结	113
思考与提高	114
第6章　串行端口	117
6.1  串行通信基础	117
6.2  串行端口1	119
6.2.1  串行端口1的控制寄存器	120
6.2.2  串行端口1的工作方式与应用	122
6.2.3  STC-ISP波特率计算器	125
6.2.4　串行端口1的应用举例	125
6.3  STC32G12K128单片机与PC的通信	132
6.3.1  串行通信的端口设计	132
6.3.2　串行通信的程序设计	134
6.4  串行端口2*	135
6.5  串行端口3、串行端口4*	138
6.5.1　串行端口3	138
6.5.2　串行端口4	139
6.6  工程训练	140
6.6.1　STC32G12K128单片机间的双机通信	140
6.6.2　STC32G12K128单片机与PC间的串行通信	143
本章小结	145
思考与提高	145
第7章　A/D转换模块	148
7.1  A/D转换模块的结构	148
7.2  A/D转换模块的控制	149
7.3  A/D转换的应用	152
7.4  工程训练	154
7.4.1  测量内部1.19V基准电压	154
7.4.2  构建ADC键盘	155
本章小结	159
思考与提高	159
第8章　比较器	161
8.1  比较器的内部结构与控制	161
8.1.1  比较器的内部结构	161
8.1.2  比较器的控制	161
8.2  比较器的应用	163
8.3  工程训练：应用比较器和A/D转换模块测量内部1.19V基准电压	164
本章小结	167
思考与提高	167
第9章　人机对话端口的应用设计	169
9.1  单片机应用系统的开发流程	169
9.1.1  单片机应用系统的设计原则	169
9.1.2  单片机应用系统的开发流程	170
9.1.3  单片机应用系统工程报告的编制	172
9.2  键盘端口与应用编程	174
9.3  LCD模块的显示端口与应用编程	181
9.3.1  LCD模块概述	181
9.3.2  点阵字符型液晶显示模块LCD1602	181
9.3.3  点阵图形型液晶显示模块LCD12864	188
9.4  工程实践	196
9.4.1  STC32G12K128单片机与矩阵键盘的端口与应用	196
9.4.2  STC32G12K128单片机与LCD12864（含中文字库）的端口与应用	198
本章小结	203
思考与提高	204
第10章　STC32G-SOFTWARE-LIB函数库	207
10.1  目录结构	207
10.1.1  硬件驱动程序部分	207
10.1.2  应用程序部分	208
10.1.3  用户程序及配置文件	208
10.2  硬件驱动	209
10.2.1  A/D转换模块	209
10.2.2  比较器模块	210
10.2.3  EEPROM	211
10.2.4  外部中断	212
10.2.5  GPIO	212
10.2.6  I2C总线	213
10.2.7  定时/计数器	214
10.2.8  串行端口	215
10.2.9  SPI总线	217
10.2.10  软件模拟I2C总线	218
10.2.11  看门狗	219
10.2.12  16位高级PWM	220
10.2.13  DMA通道	222
10.2.14  LCM模块	226
10.2.15  软件延时	227
10.2.16  中断服务函数	227
10.3  应用程序开发	242
10.3.1  系统流程	242
10.3.2  应用程序框架分析	242
10.3.3  应用程序的分析与编写	251
10.3.4  开发步骤	256
10.4  工程训练：通过A/D转换模块测量内部1.19V基准电压	256
思考与提高	257
第11章　SPI接口及其应用	258
11.1  SPI接口的功能特性	258
11.2  与SPI接口相关的特殊功能寄存器	261
11.3  SPI接口的应用举例	261
11.4  工程训练：双机之间的串行数据通信	263
思考与提高	264
第12章　I2C总线及其应用	265
12.1  I2C总线概述	265
12.2  STC32G12K128单片机的I2C总线	268
12.3  I2C总线的应用	269
12.4  工程训练：I2C总线的自发自收	270
思考与提高	271
第13章　高级PWM定时器及其应用	273
13.1  PWMA的功能特性	273
13.2  PWMA的应用	275
13.3  工程训练：设计呼吸灯	277
思考与提高	278
第14章　RTC时钟及其应用	279
14.1  RTC时钟的功能特性	279
14.2  RTC时钟的应用	280
14.3  工程训练：设计24小时时钟	284
思考与提高	285
第15章　DMA通道及其应用	286
15.1  DMA通道的功能特性	286
15.2  DMA通道的应用	295
15.3  工程训练：TFT彩屏的驱动与显示	303
思考与提高	304
第16章　CAN总线及其应用	305
16.1  CAN总线的功能特性	305
16.2  CAN总线的应用	305
16.3  工程训练：CAN总线的自发自收	308
思考与提高	310
第17章　LIN总线及其应用	311
17.1  LIN总线的功能特性	311
17.2  LIN总线的应用	311
17.3  工程训练：LIN总线主机模式、从机模式的测试	314
思考与提高	315
第18章　USB模块及其应用	316
18.1  概述	316
18.2  USB库函数（调试端口）	316
18.2.1  LED数码管端口	316
18.2.2  LCD12864端口	317
18.2.3  OLED12864端口	319
18.2.4  在虚拟键盘上按键然后发送相应的键值到设备	321
18.2.5  控制DIP40的各个引脚连接的LED的状态	322
18.3  工程训练	322
18.3.1  测试HID调试端口（虚拟键盘、数码管、LCD12864）	322
18.3.2  设计秒表（HID数码管显示）	326
思考与提高	328
第19章　32位硬件乘除单元	329
19.1  MDU32简介	329
19.2  基于MDU32库文件的应用编程	329
19.3  工程训练—MDU32的应用	330
思考与提高	331
参考文献	332

前　　言
单片机技术是现代电子系统设计、智能控制的核心技术，是高等学校应用电子、电子信息、通信、物联网、机电一体化、电气自动化、工业自动化、计算机应用等专业的必修课程。 
STC 32位单片机是STC在STC8H8K64U系列单片机基础上重点推出的32位8051单片机，在接口资源、引脚配置上，都与STC8H8K64U系列单片机兼容。STC8H8K64U单片机应用程序可以轻松地升级为STC32G12K128单片机应用程序。本书以STC 32 位单片机产品系列中的STC32G12K128单片机为教学平台。STC32G12K128单片机采用Keil C251作为集成开发环境，不仅包含128KB的程序存储器和12KB的数据存储器，而且其所有的特殊功能寄存器位都可以以位寻址的方式访问，是STC8系列单片机学习者与应用工程师升级学习的理想单片机。
为便于学习和应用，STC单片机的开发方—深圳国芯人工智能有限公司（简称STC）不仅开发了基于STC32G12K128单片机的STC大学推广计划实验箱（9.4），方便学校开展实践教学，还开发了“降龙棍”“屠龙刀”核心实验板，用于延伸实验、练习。上述设备都纳入了STC大学推广计划，为STC与各高等学校共建的高性能STC单片机实验室的标配设备。不仅如此，STC还开发了基于USB通信的虚拟键盘、7段数码管、LCD12864、OLED12864等调试外设，一方面，方便了基于“降龙棍”“屠龙刀”核心实验板的实验、实训；另一方面，也有助于STC单片机应用工程师在进行应用开发时进行程序调试和监控。
本书基于STC大学推广计划实验箱（9.4）（主控单片机：STC32G12K128）开发应用实例，采用基于寄存器应用编程与基于库函数应用编程相结合、理论与实践相结合、侧重工程实践的编写思路，第2章～第9章采用传统的基于寄存器应用编程的方式介绍相关知识，第10章介绍STC32G12K128的库函数及其应用方法，第11章～第19章采用基于库函数应用编程的方式介绍相关资源及其应用。
本书的编排力求实用性、应用性与易学性并重，以提高读者的工程设计能力与实践动手能力为目标，力求让读者熟练掌握C语言、STC32G12K128单片机的开发工具（包括Keil C251集成开发环境、STC在线编程软件及硬件平台等）、STC32G12K128单片机的资源，以及应用编程。对于每种片上资源，本书都安排了工程训练环节，供教学时进行实验、实践。
为方便读者学习，本书电路图中所用电路图形符号与厂家实物标注（各厂家的标注不完全相同）一致，不进行统一处理。为了更好地帮助大家学习，随书资料包含了教学课件和课后习题答案，读者可以登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）免费注册后进行下载。
本书是STC大学推广计划的指定教材，也是STC赞助的各种大赛、培训的推荐教材。
本书由丁向荣编著，在创作过程中，STC在技术上给予了大力支持和帮助，尤其是得到STC陈锋工程师直接技术支持，STC单片机创始人姚永平先生在全书创作过程中一直保持关注，并担任本书的主审；在此，对所有提供帮助的人表示感谢！
由于作者水平有限，书中定有疏漏和不妥之处，敬请读者不吝指正！另外，本书内容不可能面面俱到，若读者想了解更多或更详细的内容，可进一步参考相关技术手册及相应的DEMO程序。与本书相关的勘误或活动信息也会动态地公布于STC官网。如有建议，可发电子邮件到：181269315@qq.com，与作者进一步沟通与交流。
作者
2023.2于广州

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STC 32位 8051单片机原理与应用