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2025-04-11 · 作者：JerryMain
The word astro against an illustration of planets and stars.
#android #kotlin

STM32Cube 高效开发教程（基础篇）· 每日学习计划

对应教材：《STM32Cube高效开发教程（基础篇）》王维波、鄢志丹、王钊 著
硬件：STM32F407 开发板 + ST-Link 仿真器
总时长：40 天 · 每天 1.5–2 小时
原则：每天结束前对照「通过标准」自测，全部通过再进入下一天

使用说明

  • ✅ 完成后打勾
  • ❌ 通过标准未达到 → 当天重做，不强行推进
  • 🔁 卡超过 1 小时 → 把报错/现象截图发给 AI，不要死磕
  • 📌 书中每章都有完整示例项目，一定要自己手动跑通，不要只看不做

第一部分：软硬件基础（第 1–5 章）

Day 1 · 第1章 概述 + 环境准备

对应章节

第1章：STM32系列单片机、器件驱动库、STM32Cube生态系统介绍

今天做什么

  1. 通读第1章，建立整体认知框架
  2. 下载并安装 STM32CubeMX（ST官网免费）
  3. 下载并安装 STM32CubeIDE（ST官网免费）
  4. 安装 STM32F4 固件包（在 CubeMX 内 Help → Manage Embedded Software Packages 安装）
  5. 整理一张对比表：HAL库 vs 标准外设库 vs LL库的区别

通过标准

  • CubeMX 和 CubeIDE 均安装成功，能正常打开
  • STM32F4 固件包安装完成（CubeMX 中显示已安装）
  • 能用自己的话解释：什么是 HAL 库，为什么 ST 推荐用它替代标准外设库
  • 能说出 STM32Cube 生态系统的三个核心工具是什么

Day 2 · 第2章 STM32F407 和开发板

对应章节

第2章：STM32F407简介、开发板介绍、仿真器

今天做什么

  1. 阅读第2章，了解 STM32F407 的核心架构
  2. 对照手中的开发板，找出以下硬件位置：
    • 主芯片（STM32F407）
    • LED 指示灯（记录连接的 GPIO 引脚号）
    • 按键（记录连接的 GPIO 引脚号）
    • USB 接口、串口接口
    • ST-Link 仿真器接口（JTAG/SWD）
  3. 将 ST-Link 连接开发板，确认驱动安装正常

通过标准

  • 能在开发板上找到并标注上述所有硬件位置
  • 记录下你的开发板上 LED 连接的具体引脚（如 PF9、PF10）
  • ST-Link 连接后 CubeIDE 能识别到目标设备（Device 显示 STM32F407）
  • 能解释 SWD 和 JTAG 的区别，知道为什么日常用 SWD

Day 3 · 第3章 STM32CubeMX 的使用（上）

对应章节

第3章：安装 CubeMX、安装固件包、软件功能和基本使用（前半）

今天做什么

  1. 跟着书第3章，在 CubeMX 中新建一个 STM32F407 项目
  2. 完成以下 CubeMX 操作练习：
    • 选择芯片型号
    • 配置时钟树（使用外部晶振 HSE，主频设为 168MHz）
    • 配置一个 GPIO 输出引脚（LED 所在引脚，设为 Output）
  3. 生成代码（选择 STM32CubeIDE 格式）

通过标准

  • CubeMX 能成功新建 STM32F407 项目，不报错
  • 时钟树配置完成，HCLK 显示为 168MHz
  • GPIO 引脚在芯片图上显示为绿色（已配置）
  • 点击「Generate Code」后，CubeIDE 中能看到生成的项目文件结构

Day 4 · 第3章 STM32CubeMX（下）+ 第一个 LED 示例

对应章节

第3章：项目示例——LED 初始输出（书中第3.4节）

今天做什么

  1. 完成书中 LED 示例：
    • 在 CubeMX 中配置 LED 引脚
    • 生成代码
    • 在 main.c 的 while 循环中添加 LED 翻转代码： 
      HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF, GPIO_PIN_9);
HAL_Delay(500);
  2. 编译、下载到开发板，观察 LED 闪烁
  3. 修改延时参数，验证闪烁频率变化

通过标准

  • 代码编译无错误（Errors: 0）
  • 下载成功，开发板 LED 以约 1 秒为周期闪烁
  • 修改 HAL_Delay(500) 为 HAL_Delay(100)，LED 闪烁明显加快
  • 能找到 CubeMX 生成的初始化代码在哪个文件里（MX_GPIO_Init()）

Day 5 · 第4章 STM32CubeIDE 的使用（上）

对应章节

第4章：安装 CubeIDE、基本概念、C/C++ 界面功能

今天做什么

  1. 阅读第4章前半部分（4.1–4.3节）
  2. 熟悉 CubeIDE 界面：
    • 找到 Project Explorer、Console、Problems 视图
    • 设置断点（在 HAL_Delay 前打断点），运行调试模式
    • 观察变量值（添加 Watch 表达式）
  3. 练习：在调试模式下，用单步执行观察 LED 引脚状态变化

通过标准

  • 能在 CubeIDE 中设置断点并进入调试模式，不崩溃
  • 单步执行时，能看到程序在断点处暂停
  • 能在 Registers 视图中找到 GPIOF 的 ODR 寄存器，观察到引脚电平变化
  • 知道 Debug 配置和 Release 配置的区别

Day 6 · 第4章 STM32CubeIDE（下）

对应章节

第4章：CubeMX 生成项目的文件组成、HAL 库基本问题（4.4–4.8节）

今天做什么

  1. 阅读 4.4–4.8 节
  2. 分析 CubeMX 生成的项目结构，回答以下问题：
    • main.c 里用户代码应该写在哪些区域（USER CODE BEGIN/END）？
    • stm32f4xx_hal_gpio.c 在哪个目录？
    • 如果重新用 CubeMX 生成代码，用户写的代码会不会被覆盖？
  3. 故意在 USER CODE BEGIN 外面写一行代码，再重新生成，观察结果

通过标准

  • 能说出用户代码必须写在 USER CODE BEGIN xxx 和 USER CODE END xxx 之间的原因
  • 知道 HAL 库文件在项目中的位置（Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/）
  • 验证了重新生成代码后，USER CODE BEGIN 内的代码被保留，外面的被覆盖
  • 能解释 HAL_Init()、SystemClock_Config() 各自的作用

Day 7 · 第5章 STM32CubeMonitor + 第一阶段复习

对应章节

第5章：CubeMonitor 功能简介和基本使用

今天做什么

  1. 阅读第5章，了解 CubeMonitor 的用途
  2. 安装 STM32CubeMonitor（ST官网免费）
  3. 跟着书中示例，用 CubeMonitor 实时监测一个变量（如 LED 翻转计数器）
  4. 复习第1–5章：用自己的话写一段「STM32Cube 开发流程」说明，包含：建立CubeMX项目 → 配置外设 → 生成代码 → CubeIDE编写用户代码 → 编译下载 → 调试监测

通过标准

  • CubeMonitor 能成功连接开发板并显示变量实时波形
  • 能画出或描述 STM32Cube 完整开发流程图，不遗漏关键步骤
  • 能独立完成「新建项目 → LED 闪烁」全流程，不看书，耗时 < 15 分钟
  • 知道什么时候用 CubeMonitor（实时监测，不需要暂停程序）

✅ 第一部分完成！从明天起进入外设编程核心内容。

第二部分：系统功能和常用外设（第 6–22 章）

Day 8 · 第6章 GPIO 输入/输出（上）

对应章节

第6章：GPIO 功能概述、HAL 驱动程序（6.1–6.2节）

今天做什么

  1. 阅读 6.1–6.2 节，记录以下 HAL 函数的作用和参数：
    • HAL_GPIO_WritePin()
    • HAL_GPIO_ReadPin()
    • HAL_GPIO_TogglePin()
  2. 手写（不复制粘贴）一个程序：读取按键状态，按下时 LED 亮，松开时 LED 灭
  3. 在 CubeMX 中配置按键引脚为 Input，上拉模式

通过标准

  • 能默写 HAL_GPIO_ReadPin() 的函数签名和返回值类型
  • 按键控制 LED 功能正常（硬件验证）
  • 理解 GPIO 输入模式中「上拉」和「下拉」的区别，知道何时用哪个
  • 能解释为什么按键需要消抖（虽然本章暂时不实现）

Day 9 · 第6章 GPIO（下）+ 公共驱动程序

对应章节

第6章：GPIO 使用示例（6.3节）、作为公共驱动程序（6.4节）

今天做什么

  1. 完成书中全部 GPIO 示例（流水灯、按键扫描等）
  2. 学习附录 A：了解书中「公共驱动程序」的目录结构和使用方式
  3. 挑战：不用 HAL_Delay，用计数器方式实现 LED 闪烁（模拟消抖逻辑）

通过标准

  • 书中 GPIO 示例全部在开发板上跑通
  • 理解公共驱动程序的作用，知道如何在新项目中导入
  • 能解释轮询方式的局限性（主循环被阻塞）
  • 软件消抖逻辑能正确过滤按键抖动（连续按 10 次无误触发）

Day 10 · 第7章 中断系统和外部中断（上）

对应章节

第7章：STM32F407 的中断、中断向量表、中断优先级（7.1节）

今天做什么

  1. 阅读 7.1 节，理解中断向量表和优先级分组
  2. 在纸上画出 NVIC 优先级分组的逻辑（抢占优先级 vs 响应优先级）
  3. 在 CubeMX 中查看 NVIC 配置界面，了解优先级分组设置方式
  4. 思考题：如果两个中断同时发生，STM32 如何决定先执行哪个？

通过标准

  • 能解释「抢占优先级」和「响应优先级」的区别
  • 知道 STM32F407 默认的优先级分组是哪种
  • 能在 CubeMX 的 NVIC 界面中正确设置一个外设的中断优先级
  • 回答思考题：优先级数字越小优先级越高，抢占优先级决定是否可打断

Day 11 · 第7章 外部中断（下）

对应章节

第7章：外部中断 EXTI、外部中断示例（7.2–7.3节）

今天做什么

  1. 用外部中断方式重写按键控制 LED 的程序（替代第8-9天的轮询方式）：
    • 在 CubeMX 中配置按键引脚为 EXTI 下降沿触发
    • 实现中断回调函数 HAL_GPIO_EXTI_Callback()
  2. 测试中断优先级：添加两个按键中断，验证高优先级能打断低优先级
  3. 对比体验：中断方式 vs 轮询方式，主循环的占用情况

通过标准

  • 外部中断触发 LED 翻转功能正常，主循环可以做其他事情
  • 能找到 CubeMX 生成的中断服务函数在哪个文件（stm32f4xx_it.c）
  • 能解释为什么中断回调函数里不应该执行耗时操作
  • 优先级测试验证正确：高优先级中断能打断正在执行的低优先级中断

Day 12 · 第8章 FSMC 连接 TFT LCD（上）

对应章节

第8章：FSMC 原理、TFT LCD 接口电路（前半）

今天做什么

  1. 阅读第8章前半部分，理解 FSMC 的作用
  2. 在 CubeMX 中配置 FSMC，生成初始化代码
  3. 分析 LCD 驱动程序的结构（书中提供的公共驱动代码）
  4. 如果有 LCD 屏：在屏幕上显示「Hello STM32」

通过标准

  • 能解释 FSMC 是什么，为什么用它连接 LCD 而不是普通 GPIO
  • CubeMX 中 FSMC 配置完成，代码生成无报错
  • 能说出 LCD 驱动中「写命令」和「写数据」的区别（地址线 A 的作用）
  • （有屏幕者）LCD 屏成功点亮，显示文字或颜色

Day 13 · 第8章 TFT LCD（下）

对应章节

第8章：LCD 编程示例，绘图、显示文字等

今天做什么

  1. 完成书中 LCD 所有示例（画点、画线、画矩形、显示字符串）
  2. 自己写一个程序：在 LCD 上显示一个随时间变化的计数器（每秒 +1）
  3. 思考：LCD 刷新频率受什么限制？如何提高

通过标准

  • 书中 LCD 示例全部跑通（或理解代码逻辑，如无屏幕则看懂代码）
  • 计数器程序运行正常，每秒更新一次显示内容
  • 能解释 FSMC 的时序参数（ADDSET、DATAST）对刷新速度的影响
  • 知道 LCD 驱动芯片型号（如 ILI9341），了解其基本命令集

Day 14 · 第9章 DMA（上）

对应章节

第9章：DMA 功能概述、DMA 的 HAL 驱动程序（9.1–9.2节）

今天做什么

  1. 阅读 9.1–9.2 节，理解 DMA 的工作原理
  2. 画图：DMA 传输 vs CPU 搬运数据的对比示意图
  3. 在 CubeMX 中找到 DMA 配置界面，了解：
    • DMA1 和 DMA2 的区别
    • 通道/流的概念
    • 传输方向：内存→外设 / 外设→内存 / 内存→内存

通过标准

  • 能用一句话解释 DMA 的核心价值：「让外设自行搬运数据，CPU 去干别的事」
  • 能说出 STM32F407 有几个 DMA 控制器，各有几个流
  • 理解 DMA 传输完成中断的作用
  • 能解释「循环模式」和「普通模式」的区别

Day 15 · 第9章 DMA（下）

对应章节

第9章：DMA 使用示例（9.3节及后续）

今天做什么

  1. 完成书中 DMA 示例：用 DMA 方式从内存传输数据到另一块内存
  2. 进阶：用 DMA + 串口（USART）发送一段字符串（比较 DMA 方式和轮询方式的 CPU 占用）
  3. 测量：发送 1000 字节时，轮询方式主循环被阻塞的时间 vs DMA 方式

通过标准

  • DMA 内存到内存示例跑通，传输数据正确
  • DMA + USART 发送示例跑通，串口助手收到正确数据
  • 能解释为什么 DMA 传输时 CPU 可以做其他事情
  • 理解 HAL_DMA_Start_IT() 和 HAL_DMA_Start() 的区别

Day 16 · 第10章 定时器基础

对应章节

第10章：STM32F407 的定时器资源、基本定时器使用

今天做什么

  1. 阅读第10章，理清 STM32F407 定时器类型：
    • 基本定时器（TIM6/TIM7）
    • 通用定时器（TIM2–TIM5、TIM9–TIM14）
    • 高级定时器（TIM1/TIM8）
  2. 用定时器中断替代 HAL_Delay() 实现 LED 闪烁（1秒周期）
  3. 计算定时器参数：主频 168MHz，目标 1 秒溢出，填写 PSC 和 ARR

通过标准

  • 定时器中断 1 秒触发，LED 按 1 秒闪烁（验证频率准确）
  • 能手动计算 PSC=8399，ARR=9999 对应 1 秒溢出（168MHz / (8400×10000) = 2Hz）
  • 理解为什么用定时器比 HAL_Delay() 更好（不阻塞主循环）
  • 能在 CubeMX 中正确配置定时器并使能中断

Day 17 · 第10章 定时器进阶（PWM 输出）

对应章节

第10章：PWM 输出功能和示例

今天做什么

  1. 配置通用定时器输出 PWM，控制 LED 亮度（呼吸灯效果）：
    • 频率：1kHz
    • 占空比从 0% 到 100% 渐变
  2. 用 __HAL_TIM_SET_COMPARE() 动态修改占空比
  3. 思考：PWM 如何控制电机转速？和控制 LED 亮度的原理一样吗？

通过标准

  • LED 呼吸灯效果正常（亮度平滑渐变，周期约 2 秒）
  • 能解释 PWM 的占空比概念，50% 占空比意味着什么
  • 知道 PWM 的频率如何计算（f = TIM_CLK / (PSC+1) / (ARR+1)）
  • 能说出 PWM 在实际项目中的 3 种常见应用

Day 18 · 第10章 定时器进阶（输入捕获）

对应章节

第10章：输入捕获功能和示例

今天做什么

  1. 配置定时器输入捕获，测量外部信号频率（可用另一个定时器产生测试信号）
  2. 完整流程：信号输入 → 捕获上升沿 → 计算两次捕获的时间差 → 得到频率
  3. 验证：被测信号 1kHz，测量结果误差 < 1%

通过标准

  • 输入捕获程序跑通，能正确测量 1kHz 信号
  • 能解释「上升沿捕获」和「下降沿捕获」的区别
  • 理解溢出处理逻辑（被测信号频率很低时，计数器可能溢出）
  • 知道输入捕获在实际项目中的应用（如编码器测速、脉冲宽度测量）

Day 19 · 第11章 RTC 实时时钟

对应章节

第11章：RTC 工作原理、HAL 驱动程序和使用示例

今天做什么

  1. 配置 RTC：使用 LSE 外部低速晶振（32.768kHz）
  2. 设置当前日期时间，在串口每秒打印当前时间
  3. 测试掉电保留：给 VBAT 引脚供电，断开主电源，再上电后时间是否继续走

通过标准

  • RTC 配置成功，串口每秒打印正确时间（格式：YYYY-MM-DD HH:MM:SS）
  • 能解释为什么 RTC 需要独立供电（VBAT）
  • 知道 LSE（外部低速晶振）和 LSI（内部低速振荡器）的精度差异
  • 理解 RTC 的「后备域」机制，断电后时间为何能保持

Day 20 · 第12章 ADC（上）

对应章节

第12章：ADC 工作原理、HAL 驱动程序（前半）

今天做什么

  1. 阅读前半部分，理解 ADC 的基本参数：
    • 分辨率（12位 = 4096级）
    • 采样时间
    • 参考电压
  2. 配置 ADC1，轮询方式读取一个模拟量（可用电位器或内部温度传感器）
  3. 将 ADC 原始值转换为实际电压：V = adc_val * 3.3 / 4095

通过标准

  • ADC 轮询读取正常，串口打印原始值和换算后的电压
  • 旋转电位器时，电压值在 0–3.3V 之间线性变化
  • 能解释 ADC 采样时间对精度的影响（采样时间越长，精度越高）
  • 知道 STM32F407 有几个 ADC，最多支持多少通道

Day 21 · 第12章 ADC（下）+ DMA 连续采样

对应章节

第12章：ADC 使用示例，DMA 连续采样（后半）

今天做什么

  1. 配置 ADC + DMA，连续采集多通道数据（至少 2 个通道）
  2. 对采集到的数据做滑动平均滤波（窗口大小 8）
  3. 在 LCD 或串口上显示滤波后的结果

通过标准

  • DMA 多通道 ADC 采集正常，两个通道数据不混乱
  • 滑动平均滤波后，信号抖动明显减小（肉眼可见）
  • 理解「规则组」和「注入组」的区别
  • 能解释为什么 DMA 方式适合连续 ADC 采集（CPU 零参与数据搬运）

Day 22 · 第13章 USART 串口（上）

对应章节

第13章：USART 工作原理、HAL 驱动程序（前半）

今天做什么

  1. 配置 USART1，波特率 115200
  2. 实现 printf 重定向到串口（重写 fputc 函数）
  3. 用串口助手发数据给开发板，开发板收到后原样回传（Echo）
  4. 测试中断方式接收：HAL_UART_Receive_IT()

通过标准

  • printf("Hello STM32\r\n") 在串口助手中正确显示
  • Echo 功能正常，发什么回什么，无乱码
  • 中断接收方式正常，不会因等待数据而阻塞主循环
  • 理解波特率误差的概念，知道为什么高波特率时需要更精确的时钟

Day 23 · 第13章 USART（下）+ DMA 收发

对应章节

第13章：USART 使用示例，DMA 收发（后半）

今天做什么

  1. 实现 DMA 方式发送大量数据（如 1000 字节）
  2. 实现一个简单的串口命令解析器：
    • 收到「LED ON」→ 点亮 LED
    • 收到「LED OFF」→ 熄灭 LED
    • 收到「STATUS」→ 回复当前 LED 状态
  3. 测试空闲中断（IDLE）方式接收不定长数据

通过标准

  • DMA 发送 1000 字节，串口助手收到完整数据，无丢失
  • 命令解析器正常工作，响应 3 条命令
  • IDLE 中断接收方式正常，能接收任意长度的字符串
  • 能解释 IDLE 中断的触发条件（总线空闲超过 1 个字符时间）

Day 24 · 第14章 SPI 通信（上）

对应章节

第14章：SPI 原理、HAL 驱动程序（前半）

今天做什么

  1. 阅读 SPI 原理，理解 4 根信号线（MOSI/MISO/SCK/CS）
  2. 配置 SPI1，连接一个 SPI 设备（如 W25Q64 Flash 芯片，书中有示例）
  3. 发送读取芯片 ID 的命令，验证通信正常

通过标准

  • SPI 初始化完成，能正确读取外部 Flash 的芯片 ID（如 W25Q64 返回 0xEF4017）
  • 能解释 SPI 的 4 种模式（CPOL/CPHA 组合）
  • 理解 CS（片选）引脚的作用，知道为什么 CS 是主机控制的
  • 能用示波器或逻辑分析仪观察 SPI 时序（如有条件）

Day 25 · 第14章 SPI（下）+ Flash 读写

对应章节

第14章：SPI 使用示例，外部 Flash 读写

今天做什么

  1. 实现 W25Q64 Flash 的完整读写流程：
    • 擦除扇区
    • 写入 256 字节
    • 读出并验证数据
  2. 计算实际读写速度（字节数 / 耗时）
  3. 断电后重新上电，验证 Flash 数据持久保存

通过标准

  • 擦除→写入→读出全流程正常，数据一致（逐字节比对）
  • 断电后上电，数据仍然存在（非易失性验证）
  • 理解 Flash 「写前必须先擦除」的原因
  • 能解释 Flash 最小擦除单位（扇区 4KB）和最小写入单位（页 256B）

Day 26 · 第15章 I2C 通信

对应章节

第15章：I2C 原理、HAL 驱动程序、使用示例

今天做什么

  1. 阅读 I2C 原理，理解开漏输出、上拉电阻、从机地址
  2. 配置 I2C，连接 EEPROM（AT24C02）或其他 I2C 传感器
  3. 实现读写 EEPROM：写入 10 字节，读出验证

通过标准

  • I2C 通信正常，EEPROM 读写数据一致
  • 能解释 I2C 的 7 位地址格式，AT24C02 的地址如何由硬件引脚决定
  • 理解 I2C 的 ACK/NACK 机制
  • 知道 I2C 和 SPI 的典型应用场景区别（I2C 适合低速、多从机；SPI 适合高速）

Day 27 · 第16章 SPI + I2C 综合复习日

今天做什么

综合练习：不看书，独立完成以下任务：

  1. 用 SPI 读取 Flash 的最后一次写入时间（存储为字符串）
  2. 用 I2C 读取温度传感器（或 EEPROM 中存储的模拟温度）
  3. 把两个数据拼成一行，通过串口打印

通过标准

  • 全程不翻书，独立完成，最多查 1 次 HAL 函数参数
  • 程序一次编译通过（Errors: 0）
  • 串口输出格式正确：Flash时间: 2026-04-11 温度: 25.3°C
  • 能解释如果 I2C 通信失败会返回什么错误码（HAL_ERROR / HAL_TIMEOUT）

Day 28 · 第17章 CAN 总线

对应章节

第17章/第18章（不同版本章节号可能不同）：CAN 总线通信

今天做什么

  1. 阅读 CAN 总线原理：帧格式、仲裁、过滤器
  2. 配置 CAN1，两个节点互发消息（可用回环模式测试）
  3. 配置过滤器：只接收特定 ID 的消息

通过标准

  • CAN 回环模式测试通过，发送的帧能正确接收
  • 过滤器配置正确，非目标 ID 的消息被过滤掉
  • 能解释 CAN 的「位仲裁」机制（显性位 0 赢得总线）
  • 理解标准帧（11位ID）和扩展帧（29位ID）的区别

Day 29 · 第19章 FSMC 外部 SRAM

对应章节

第19章：FSMC 连接外部 SRAM

今天做什么

  1. 配置 FSMC 连接外部 SRAM（如 IS62WV51216）
  2. 实现读写测试：向 SRAM 写入 1024 字节随机数据，读出并全部验证
  3. 测试 DMA 方式读写 SRAM 的速度

通过标准

  • SRAM 读写测试 1024 字节全部正确
  • 能直接用指针访问 SRAM（uint8_t *p = (uint8_t*)0x68000000）
  • DMA 读写 SRAM 速度 > 轮询方式
  • 能解释外部 SRAM 的地址映射原理（FSMC 的 Bank 划分）

Day 30 · 第20–21章 看门狗

对应章节

第20章：独立看门狗（IWDG） 第21章：窗口看门狗（WWDG）

今天做什么

  1. 配置独立看门狗（IWDG）：超时时间 2 秒
    • 正常喂狗：系统稳定运行
    • 故意不喂狗：2秒后系统复位，观察 LED 行为
  2. 配置窗口看门狗（WWDG）：
    • 测试在窗口外喂狗（触发复位）
    • 测试在窗口内喂狗（正常运行）

通过标准

  • IWDG 超时复位验证通过（故意不喂狗 2 秒后系统重启）
  • 正常喂狗时系统持续稳定运行 60 秒以上
  • 能解释 IWDG 和 WWDG 的核心区别
  • 理解窗口看门狗的「窗口」概念：太早喂狗和太晚喂狗都会复位
  • 知道在实际项目中，喂狗应该放在哪里（主循环固定位置，而非中断里）

Day 31 · 第22章 电源管理和低功耗（上）

对应章节

第22章：电源系统、低功耗模式概述、睡眠模式

今天做什么

  1. 阅读 22.1–22.3 节
  2. 用 CubeMonitor 的功耗计算器（PCC）分析一个配置下的理论功耗
  3. 实现睡眠模式：
    • 按下按键进入睡眠（HAL_PWR_EnterSLEEPMode()）
    • 任意中断唤醒

通过标准

  • 进入睡眠模式后，LED 停止闪烁（主循环停止执行）
  • 按键中断能正确唤醒，LED 恢复闪烁
  • 能解释睡眠模式下哪些模块仍在工作（外设时钟、内存内容保持）
  • CubeMonitor PCC 界面能正常使用，能读懂功耗分析结果

Day 32 · 第22章 低功耗（下）+ 停止/待机模式

对应章节

第22章：停止模式、待机模式（22.4–22.5节）

今天做什么

  1. 实现停止模式：用 RTC 闹钟定时 5 秒后唤醒，唤醒后打印「已唤醒」
  2. 实现待机模式：进入后只有 WKUP 引脚或 RTC 能唤醒
  3. 测量三种低功耗模式的差异（通过串口打印唤醒后的系统状态）

通过标准

  • 停止模式 5 秒后由 RTC 正确唤醒，功能恢复正常
  • 待机模式进入成功，唤醒后系统完整复位（注意：待机后程序从头执行）
  • 能说出三种低功耗模式的功耗由高到低排列：睡眠 > 停止 > 待机
  • 理解待机模式与停止模式的关键区别（待机模式 RAM 内容丢失）

综合实战阶段（第 33–40 天）

Day 33 · 综合项目设计

今天做什么

设计一个综合实战项目，整合前面学过的外设。推荐选题（选一个）：

选题 A：数据采集仪

  • ADC 采集温度/电压
  • LCD 显示实时曲线
  • 串口发送到上位机
  • 按键控制采样频率

选题 B：简易示波器

  • ADC 高速采样（DMA）
  • LCD 波形显示
  • 定时器控制采样率
  • 串口上传数据

选题 C：智能定时插座控制器

  • RTC 定时功能
  • LCD 显示当前时间和定时设置
  • 按键设置定时参数
  • GPIO 控制继电器输出

通过标准

  • 选定项目，写出功能列表和模块划分
  • 画出系统框图（各模块关系）
  • 列出需要用到的外设和对应的书章节
  • 确认开发板上有对应硬件（或准备好需要的额外器件）

Day 34–35 · 综合项目开发（基础功能）

今天做什么

用 2 天完成项目核心功能：

  • Day 34：完成硬件初始化和各模块基础功能（能单独运行）
  • Day 35：整合各模块，主循环调度

通过标准（Day 35 结束时）

  • 各模块单独测试均正常
  • 主循环整合后系统稳定运行，不死机
  • 串口打印系统状态，能看到各模块运行正常的日志
  • 代码写在 USER CODE BEGIN 区域内，重新生成代码后功能不丢失

Day 36–37 · 综合项目开发（完善功能）

今天做什么

  • Day 36：添加错误处理和异常保护（看门狗、通信超时重试）
  • Day 37：添加低功耗策略（无操作 30 秒后进入睡眠）

通过标准（Day 37 结束时）

  • 故意拔掉一个外设，系统不死机，有错误提示
  • 看门狗正常工作，异常时能自动复位恢复
  • 低功耗模式正确进入和退出，功能恢复完整
  • 代码中无 while(1) 死等，所有等待均有超时保护

Day 38 · 代码整理和注释

今天做什么

  1. 为所有关键函数添加注释（功能、参数、返回值）
  2. 把可复用的功能提取为独立函数
  3. 删除调试用的 printf，保留有意义的日志
  4. 检查是否有硬编码的数字（替换为宏定义）

通过标准

  • 每个自定义函数有注释说明其作用
  • 所有魔法数字改为有名称的宏（如 #define LED_PIN GPIO_PIN_9）
  • 代码能让第一次看的人在 10 分钟内理解整体结构
  • 项目能正常编译，功能与整理前一致

Day 39 · 性能测试和优化

今天做什么

  1. 用 CubeIDE 的 SWV（Serial Wire Viewer）功能测量主循环执行时间
  2. 找出耗时最长的操作，尝试优化（如用 DMA 替代轮询）
  3. 测试极端情况：所有中断同时触发时系统是否稳定

通过标准

  • 能用 SWV 或 DWT 周期计数器测量代码段执行时间
  • 找到至少一个可优化的耗时点并完成优化，执行时间缩短 > 20%
  • 极端压力测试下系统稳定运行 10 分钟以上无死机
  • 知道 CPU 占用率的估算方法（空闲任务时间/总时间）

Day 40 · 最终验收

今天做什么

按以下清单逐项验收，全部通过即完成本书学习。

最终通过标准

工具掌握

  • 能在 CubeMX 中独立完成任意外设配置，不需要查书
  • 能在 CubeIDE 中熟练调试（断点、Watch、Registers）
  • 能用 CubeMonitor 实时监测变量

外设掌握（每项能不看书独立实现）

  • GPIO：输入输出、外部中断
  • 定时器：基本定时、PWM 输出、输入捕获
  • USART：轮询/中断/DMA 收发，printf 重定向
  • SPI：读写外部 Flash
  • I2C：读写 EEPROM 或传感器
  • ADC：单通道轮询、多通道 DMA 连续采样
  • DMA：内存到内存，配合 USART/ADC 使用
  • RTC：日期时间读写，闹钟功能
  • 看门狗：IWDG 基本使用
  • 低功耗：睡眠模式进入和唤醒

综合能力

  • 完成一个整合 3 种以上外设的综合项目
  • 项目代码结构清晰，有注释，可维护
  • 遇到外设问题，知道如何查 Reference Manual 定位原因

最终验收动作：录一段 1 分钟的综合项目演示视频，覆盖主要功能。能流畅讲解系统架构和每个模块的作用，即为通过。

🎉 恭喜完成基础篇全部学习！

接下来可以进入高级篇：

  • FreeRTOS 多任务操作系统
  • FatFS 文件系统（SPI Flash / SD 卡 / U 盘）
  • 触摸屏、摄像头（DCMI）
  • USB Host / Device

教材：《STM32Cube高效开发教程（基础篇）》王维波、鄢志丹、王钊 著，人民邮电出版社
生成日期：2026 年 4 月