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单片机传感器驱动与电机控制中断系统联合开发实战

共计 30 章节

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课程导论与开发环境搭建

单片机选型（STM32F103） · 传感器选型（DHT11温湿度 · HC-SR04超声波）

课程导论开发环境搭建

GPIO基础与LED驱动

GPIO模式配置（推挽输出 · 开漏输出 · 上拉/下拉输入）

定时器原理与PWM输出

STM32定时器架构（基本 · 通用 · 高级定时器）

PWM定时器原理

外部中断与按键消抖

NVIC中断优先级管理 · EXTI外部中断配置 · 硬件消抖与软件消抖（延时消抖

外部按键消抖

串口通信与数据打印

UART异步通信协议 · 波特率计算 · HAL库串口收发（阻塞/中断/DMA…

串口通信数据打印

ADC采集与光敏传感器

STM32 ADC工作原理（规则组/… · 单次/连续转换模式 · 内部温度传感器读取

I2C通信与温湿度传感器DHT11（模拟）

I2C协议时序（起始/停止/应答信号… · 软件模拟I2C与硬件I2C对比 · DHT11单总线协议解析

SPI通信与OLED显示

SPI协议模式（CPOL/CPHA） · 全双工通信机制 · 96寸OLED（SSD1306）驱动

超声波测距模块HC-SR04驱动

HC-SR04时序图解析 · 使用定时器输入捕获测量脉宽 · 测距公式与误差补偿

HC-SR04超声波测距模块

直流电机驱动与TB6612

TB6612控制逻辑（IN1/IN2… · 电机正反转与刹车 · PID速度闭环控制（增量式PID）

TB6612直流电机驱动

编码器测速与M/T法

正交编码器原理（A/B相） · STM32编码器模式配置 · M法/T法/M/T法测速对比

M/T编码器测速

中断优先级与嵌套实战

抢占优先级与子优先级配置 · 中断嵌套场景分析（高优先级中断打断低… · 实战：超声波中断打断PWM中断

断优先级嵌套实战

定时器中断实现多任务调度

SysTick定时器与时间片轮转 · 在定时器中断中设置任务标志位 · 实现非阻塞式传感器轮询与电机控制

定时器断实现多任务调度

DMA传输与传感器数据批量采集

DMA工作原理（存储器/外设传输） · DMA循环模式与半传输中断 · 实现ADC多通道DMA采集

FreeRTOS移植与任务创建

FreeRTOS在STM32上的移植 · 任务状态（运行/就绪/阻塞/挂起） · 任务优先级与堆栈配置

FreeRTOS队列与信号量

队列（Queue）用于任务间数据传递 · 二值信号量与计数信号量用于同步 · 实战

FreeRTOS互斥量与任务同步

互斥量解决资源共享冲突（如串口打印） · 递归互斥量 · 任务通知（Task Notifica…

FreeRTOS互斥量

综合项目需求分析与架构设计

项目需求（自动避障小车/智能温控风扇… · 系统框图设计 · 任务划分（传感器采集

综合项目需求分析架构设计

传感器数据融合与滤波

滑动平均滤波 · 中值滤波 · 卡尔曼滤波（一维）在距离/温度数据上…

传感器数据融合滤波

电机PID参数整定

位置式PID与增量式PID代码实现 · PID参数（Kp/Ki/Kd）整定方… · 空载与带载调试

中断驱动的传感器数据更新

使用定时器中断触发传感器采集 · 采集完成中断标志位通知主循环 · 避免主循环阻塞

断驱动的传感器数…使用定时器

电机控制中断保护

过流检测中断（使用比较器或ADC） · 堵转检测（编码器脉冲停止） · 紧急停止中断（高优先级）

电机控制断保护

低功耗模式与中断唤醒

STM32睡眠/停止/待机模式 · RTC唤醒与外部中断唤醒 · 在低功耗下保持传感器定时采集

低功耗模式断唤醒

通信协议栈实现（Modbus RTU）

Modbus RTU帧格式（地址/功… · 使用串口中断+定时器实现帧超时判断 · 实现电机启停与速度设定

Bootloader设计与中断向量表重映射

Bootloader与应用程序分区 · 中断向量表偏移（SCB->VTOR） · 实现串口IAP固件升级

Bootloader设计

硬件调试与逻辑分析仪使用

逻辑分析仪抓取I2C/SPI/UAR… · 示波器测量PWM与编码器波形 · 常见硬件故障排查（虚焊/电平不匹配）

硬件调试逻辑分析仪使用

软件调试与断言机制

assert_param宏的使用 · 串口打印调试信息 · 使用Keil调试器查看寄存器与变量

软件调试断言机制

系统稳定性与看门狗

独立看门狗（IWDG）与窗口看门狗（… · 在中断中喂狗的策略 · 防止程序跑飞

系统稳定性看门狗

EMC与抗干扰设计

PCB布局要点（电源/地/信号隔离） · 软件滤波与看门狗结合 · 屏蔽与接地技巧

EMC抗干扰设计

项目总结与答辩

完整项目演示（功能展示） · 技术难点回顾（中断嵌套/时序冲突） · 代码规范与文档撰写

项目总结答辩