从零开始设计你的智能小车

（1） 体现“卓越工程师教育培养计划”的理念，注重培养学生解决复杂工程问题的能力，将嵌入式系统开发能力的培养常态化、课程化。

（2） 选用Coretex-M3内核的STM32F103VET6单片机，深入分析CMSIS固件库，详细讲解基于固件库的嵌入式系统开发。

（3） 专门讲解C语言在嵌入式系统开发中的独到之处，以及固件库C语言程序的特性。

（4） 内容组织由浅入深，基础篇、提高篇和实践篇可适应不同层次学习者的需求。

（5） “最小系统板+硬件模块”方式搭建硬件平台，设计灵活，可拓展性强。

（6） 从“实战”出发，按需学习。针对具体的功能需求，先学习单片机片上硬件模块的功能、相关寄存器和库函数，再完成设计实现功能。

（7） 针对各章内容，配有丰富的设计实例，分析程序架构，讲解调试方法。

（8） 提供完整的项目开发设计实例，分解功能需求，分析硬件设计，讲解软件设计，讲述完整的项目开发全过程。

（9） 配套大量教学视频，从工具的使用、硬件设计，到分析代码、调试问题，提供“身临其境”的沉浸式教学体验，可扫描书中二维码观看。

（10） 新形态教材，配套资源丰富，包括教学大纲、PPT课件、教学视频、开发实例、开发软件、芯片手册等，可扫描前言下方二维码下载。

《从零开始设计你的智能小车》从“实战”出发，以STM32F103VET6单片机为对象，以C语言为开发语言，详细讲解如何在CMSIS固件库基础上完成嵌入式应用系统的开发。通过本书的学习，读者能够初步了解嵌入式系统设计中的硬件设计和软件设计，掌握硬件和软件调试技巧，具备设计、规划和实现一个简单嵌入式应用系统的能力。

全书以“智能小车设计”作为主线，内容分为基础篇、提高篇和实践篇三个层次。“基础篇”介绍嵌入式开发的基本常识、系统架构等。“提高篇”以小车功能需求为目标来组织各章节内容，每一章实现智能小车的一个功能。“实践篇”从应用系统设计规划的角度出发，通过两个不同的“智能小车”系统设计实例，从功能设计规划开始，经过硬件需求分析与选型、硬件设计与供电设计，到软件设计、系统测试，详细讲解从设计规划到开发实现的完整过程。侧重分析设计思路、设计方法，以及项目的组织架构，培养作为系统开发工程师而应该具备的“全局观”和从系统层面分析、分解系统功能的能力。

本书可作为高等院校自动化、电气工程等相关专业的教材，也可作为嵌入式开发爱好者的入门书籍。

胡青，工学博士，现为重庆大学自动化学院副教授。作为主研人员，参与重庆市精品课程“计算机硬件技术基础”系列课程的建设。参与多项市级、校级教改项目，获得重庆市高等教育教学成果三等奖一项。在《计算机教育》《实验室研究与探索》等期刊上发表教改文章10余篇。参编教材4部，其中《单片机原理及应用》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。在嵌入式开发方面积累了丰富的工程经验以及教学经验。

2014年，教育部推动“卓越工程师教育培养计划”，重庆大学自动化学院建立了“卓越计划”实验班。为了适应“卓越计划”加强培养学生工程素养的要求，2017年，我为实验班开设了全新的“嵌入式技术与应用”课程。课程注重实践，引导学生建立工程师的思维方式，培养设计、规划、开发嵌入式应用系统的能力。课程选择主流的32位ARM CortexM3内核STM32F103VET6单片机为对象，以C语言为开发语言，详细讲解如何在CMSIS固件库基础上完成嵌入式应用系统的开发。

通过几届的教学实践，课程取得了比较满意的效果，学生们认为课程培养了他们的动手能力，使他们初步掌握了嵌入式开发技术，很多同学将课程所学的知识应用在竞赛和SRTP、国创项目，取得了较好的成绩。以课程内容为基础，结合教学中发现的问题以及学生实践中的反馈，形成了本书的主体内容。

本书以“智能小车设计”作为主线，分为基础篇、提高篇和实践篇三个层次。“基础篇”介绍嵌入式系统的基本概念、单片机系统架构、CMSIS库基本结构等，重点讲解嵌入式系统开发的基础知识、常用的片上硬件模块，包括GPIO模块、基本定时器以及嵌套向量中断控制器NVIC等。“提高篇”以小车功能需求为主线，每章实现小车的一个功能。内容安排由浅入深，“按需学习”，即针对具体的功能需求，选择合适的扩展硬件模块。为了控制拓展的硬件模块而学习片上硬件的相关功能，了解与该功能相关的寄存器和接口函数，掌握基于库函数的嵌入式开发技术。每章都有设计实例，详细分析实例项目的硬件设计和软件设计。在开发实例的讲解上，突出单片机“参考手册”“数据手册”的作用。从项目开发的角度，分析项目文件的组织结构，接口函数的设计。“实践篇”从应用系统设计规划的角度出发，通过两个不同的“智能小车”设计，从功能设计规划开始，到硬件需求分析与选型、硬件设计与供电设计、软件设计与测试，详细讲解从设计规划到开发实现的完整过程。重点分析设计思路、设计方法，以及项目的组织架构，培养作为系统开发工程师应该具备的“全局观”和从系统层面分析、分解系统功能的能力。

本书面向对嵌入式系统开发有兴趣的读者，只要有C语言的编程经验即可，无需更多的软硬件开发经验。本书以“单片机最小系统板+相关硬件小模块”的方式搭建硬件平台，而不是直接购买一块昂贵的开发板，书中用到的所有硬件模块都很容易在网络平台上购买到，并且有很多可互相替换的硬件模块可供选择。新手做硬件设计难免会出错，在教学过程中，每一届都有学生因失误而烧毁硬件，最小系统板、8段LED、L298N等都损坏过，甚至小车都撞坏过，这很正常。学习游泳怎能不呛水，但是如果损坏的硬件价格昂贵，这就很“痛”了。集成了所有外扩硬件的开发板成本太高，一旦损坏就会给学习者带来高昂的成本损失，也会对其造成很大的心理压力，使其在学习和使用的过程中畏首畏尾。本书选择“最小系统板+硬件模块”的方式，每一个硬件模块的价格都不高，减轻学习者的经济压力和心理负担，使其更能勇于尝试。这种方式能锻炼学习者动手做硬件设计的能力，硬件设计对嵌入式系统设计来说是非常重要的部分。

本书的配套资料中给出了开发软件、单片机手册、芯片数据手册、硬件模块资料等，还有教学大纲、教学课件、讲解视频、参考例程等，尤其是每个参考例程都配有视频讲解，说明所需要的硬件如何连接，分析程序结构，演示实验现象。学习了相关章节内容后，按照视频讲解，逐步操作，就能复现实验现象。在“吃透”参考例程的基础上，边学习边实践，最终一定能够设计并实现自己的智能小车，这时就能真正体会到开发嵌入式系统的乐趣。

胡青

2022年2月

于重庆大学

教学大纲+教学课件

参考例程

开发软件+单片机手册+

硬件模块资料