為了更高效地學(xué)習(xí)機器人的開發(fā)知識， 我們設(shè)計并編寫了相關(guān)的教材，內(nèi)容涉及 C 語言入門、STM32 開發(fā)基礎(chǔ)、STM32 開發(fā)案例、機器人操作系統(tǒng) ROS 等。這些教材都配有相關(guān)視頻、開發(fā)板以及傳感器等。本書集中介紹的是機器人的控制系統(tǒng) ：從硬件、軟件兩方面講述如何使用STM32 來控制機器人的運動。本書是對 STM32 開發(fā)知識的一次綜合應(yīng)用， 為了知識結(jié)構(gòu)的完整性，在本書開頭增加了一些如軟件安裝、流水燈等基礎(chǔ)案例章節(jié)。對于已經(jīng)學(xué)習(xí)過 STM32 HAL 庫開發(fā)的讀者，可以直接略過這些基礎(chǔ)知識，跳到第 7 章開始電機控制方面的學(xué)習(xí)。
作為一本講述如何使用 STM32 驅(qū)動機器人的教材，本書盡量減少理論方面的講解，尤其避免了照搬芯片手冊和技術(shù)文檔的做法，而是以實際案例的形式，將 STM32 的開發(fā)知識融入實際的控制項目當(dāng)中。本書提供了完整的機器人控制板的原理圖、PCB 和源代碼，并在書中基于這些案例進行分析。學(xué)習(xí)完本書后，讀者可以依照書中的原理圖定制實現(xiàn)自己的機器人控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對所學(xué)知識的實際應(yīng)用。
近些年，隨著 STM32 的日益廣泛應(yīng)用，STM32 工程師崗位的需求也越來越多，但是學(xué)習(xí) STM32 與學(xué)習(xí)傳統(tǒng)的單片機的方法并不相同，這主要是因為 STM32 的庫函數(shù)，在提供了巨大方便的同時，也會讓學(xué)習(xí)者進入 不知所以然 的境地。所以， 通過開發(fā)一套控制機器人的系統(tǒng)， 采用 STM32 的知識從無到有地搭建一套系統(tǒng)，就可以非常高效地掌握相關(guān)知識，滿足相關(guān)崗位就業(yè)的要求。
本書采用了 HAL 庫開發(fā)方式，主要的編程環(huán)境是 Keil MDK（后文簡稱 MDK） STM32CubeMX（后文簡稱 MX）。MX 是一個全面的軟件平臺，包括 ST 產(chǎn)品的每個系列。MX 是由意法半導(dǎo)體公司（后文簡稱 ST 公司或 ST）原創(chuàng)倡議，旨在減少開發(fā)負(fù)擔(dān)、時間和費用，為開發(fā)者提供輕松的開發(fā)體驗。本書內(nèi)容覆蓋了 STM32 全系列，其中 STM32CubeMX 是上位機配置軟件，可以根據(jù)使用者的選擇生成底層初始化代碼。硬件抽象層（HAL）是 MX 配套的庫，HAL 庫屏蔽了復(fù)雜的硬件寄存器操作，統(tǒng)一了外設(shè)的接口函數(shù)（包含 USB/ 以太網(wǎng)等復(fù)雜外設(shè)），代碼結(jié)構(gòu)強壯，已通過 CodeSonar 認(rèn)證。同時，HAL 還集成了廣泛的例程，可以運行在ST 公司的開發(fā)板上。
本書配套有獨立開發(fā)的機器人控制系統(tǒng)，采用了 STM32F103 芯片。與傳統(tǒng)的單片機開發(fā)板不同的是，我們將電機驅(qū)動模塊集成在這塊控制系統(tǒng)當(dāng)中，用戶只需要引出接線到電機插口上即可實現(xiàn)硬件的組裝，極大地提高了機器人控制的集成度。
本節(jié)主要內(nèi)容如下 ：
第 1 章是對 HAL 庫的基本介紹，讀者可以通過閱讀本章了解 HAL
的相關(guān)信息。
第 2 章是對軟硬件平臺的介紹，軟件平臺主要介紹了 MDK 和 MX 的安裝與配置，其他如串口助手、字模軟件等小軟件由讀者自己去使用即可； 硬件平臺是獨立開發(fā)的機器人控制系統(tǒng)，包括控制板和控制底盤、輪子等。
第 3 章 ~ 第 7 章是對一些基礎(chǔ)案例的回顧，采用 HAL 庫開發(fā)方式， 如果讀者已經(jīng)對 STM32 的基礎(chǔ)開發(fā)比較熟悉，可以略過這些章。
第 8 章 ~ 第 14 章分別介紹了 STM32 定時器、電機的控制原理、測速與運動控制等，是本書的核心內(nèi)容。
本書的重要目標(biāo)是讓初學(xué)者能夠綜合地運用 STM32 知識做出一件產(chǎn)品。讀者通過本書的學(xué)習(xí)與實驗，可以輕松愉快地掌握 STM32 開發(fā)工具以及基本編程方法，學(xué)會借助于 MX 來降低項目的開發(fā)復(fù)雜度。
由于時間倉促，編者水平有限，書中難免存在疏漏與不妥之處，懇請讀者批評指正。
編 者
2020 年 2 月
為了更高效地學(xué)習(xí)機器人的開發(fā)知識， 我們設(shè)計并編寫了相關(guān)的教材，內(nèi)容涉及 C 語言入門、STM32 開發(fā)基礎(chǔ)、STM32 開發(fā)案例、機器人操作系統(tǒng) ROS 等。這些教材都配有相關(guān)視頻、開發(fā)板以及傳感器等。本書集中介紹的是機器人的控制系統(tǒng) ：從硬件、軟件兩方面講述如何使用STM32 來控制機器人的運動。本書是對 STM32 開發(fā)知識的一次綜合應(yīng)用， 為了知識結(jié)構(gòu)的完整性，在本書開頭增加了一些如軟件安裝、流水燈等基礎(chǔ)案例章節(jié)。對于已經(jīng)學(xué)習(xí)過 STM32 HAL 庫開發(fā)的讀者，可以直接略過這些基礎(chǔ)知識，跳到第 7 章開始電機控制方面的學(xué)習(xí)。
作為一本講述如何使用 STM32 驅(qū)動機器人的教材，本書盡量減少理論方面的講解，尤其避免了照搬芯片手冊和技術(shù)文檔的做法，而是以實際案例的形式，將 STM32 的開發(fā)知識融入實際的控制項目當(dāng)中。本書提供了完整的機器人控制板的原理圖、PCB 和源代碼，并在書中基于這些案例進行分析。學(xué)習(xí)完本書后，讀者可以依照書中的原理圖定制實現(xiàn)自己的機器人控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對所學(xué)知識的實際應(yīng)用。
近些年，隨著 STM32 的日益廣泛應(yīng)用，STM32 工程師崗位的需求也越來越多，但是學(xué)習(xí) STM32 與學(xué)習(xí)傳統(tǒng)的單片機的方法并不相同，這主要是因為 STM32 的庫函數(shù)，在提供了巨大方便的同時，也會讓學(xué)習(xí)者進入 不知所以然 的境地。所以， 通過開發(fā)一套控制機器人的系統(tǒng)， 采用 STM32 的知識從無到有地搭建一套系統(tǒng)，就可以非常高效地掌握相關(guān)知識，滿足相關(guān)崗位就業(yè)的要求。
本書采用了 HAL 庫開發(fā)方式，主要的編程環(huán)境是 Keil MDK（后文簡稱 MDK） STM32CubeMX（后文簡稱 MX）。MX 是一個全面的軟件平臺，包括 ST 產(chǎn)品的每個系列。MX 是由意法半導(dǎo)體公司（后文簡稱 ST 公司或 ST）原創(chuàng)倡議，旨在減少開發(fā)負(fù)擔(dān)、時間和費用，為開發(fā)者提供輕松的開發(fā)體驗。本書內(nèi)容覆蓋了 STM32 全系列，其中 STM32CubeMX 是上位機配置軟件，可以根據(jù)使用者的選擇生成底層初始化代碼。硬件抽象層（HAL）是 MX 配套的庫，HAL 庫屏蔽了復(fù)雜的硬件寄存器操作，統(tǒng)一了外設(shè)的接口函數(shù)（包含 USB/ 以太網(wǎng)等復(fù)雜外設(shè)），代碼結(jié)構(gòu)強壯，已通過 CodeSonar 認(rèn)證。同時，HAL 還集成了廣泛的例程，可以運行在ST 公司的開發(fā)板上。
本書配套有獨立開發(fā)的機器人控制系統(tǒng)，采用了 STM32F103 芯片。與傳統(tǒng)的單片機開發(fā)板不同的是，我們將電機驅(qū)動模塊集成在這塊控制系統(tǒng)當(dāng)中，用戶只需要引出接線到電機插口上即可實現(xiàn)硬件的組裝，極大地提高了機器人控制的集成度。
本節(jié)主要內(nèi)容如下 ：
第 1 章是對 HAL 庫的基本介紹，讀者可以通過閱讀本章了解 HAL
的相關(guān)信息。
第 2 章是對軟硬件平臺的介紹，軟件平臺主要介紹了 MDK 和 MX 的安裝與配置，其他如串口助手、字模軟件等小軟件由讀者自己去使用即可； 硬件平臺是獨立開發(fā)的機器人控制系統(tǒng)，包括控制板和控制底盤、輪子等。
第 3 章 ~ 第 7 章是對一些基礎(chǔ)案例的回顧，采用 HAL 庫開發(fā)方式， 如果讀者已經(jīng)對 STM32 的基礎(chǔ)開發(fā)比較熟悉，可以略過這些章。
第 8 章 ~ 第 14 章分別介紹了 STM32 定時器、電機的控制原理、測速與運動控制等，是本書的核心內(nèi)容。
本書的重要目標(biāo)是讓初學(xué)者能夠綜合地運用 STM32 知識做出一件產(chǎn)品。讀者通過本書的學(xué)習(xí)與實驗，可以輕松愉快地掌握 STM32 開發(fā)工具以及基本編程方法，學(xué)會借助于 MX 來降低項目的開發(fā)復(fù)雜度。
由于時間倉促，編者水平有限，書中難免存在疏漏與不妥之處，懇請讀者批評指正。
編 者
2020 年 2 月