嵌入式应用技术 课件 第5-9章 定时器-嵌入式操作系统

第五章定时器目录CONTENTS12定时器01STM32F407定时器02

STM32F407脉冲宽度调制0302STM32F407定时器HAL库函数0405定时器实例知识、能力、素质目标阐述定时器/计数器的定义与工作方式阐述STM32F407定时器分类及工作原理阐述脉冲宽度调制原理说明定时器实例开发流程知识目标能够通过阅读文档、查阅资料或寻求帮助来解决问题具有团队合作能力和人际交流能力素质目标运用STM32CubeMX软件配置定时器工程运用KeilMDK软件编写程序，并进行分析运用Proteus软件搭建定时器仿真电路设计基于定时器的实例能力目标目标01定时器1.定时方式：对内部固定频率的机器周期进行计数时为定时方式，称为定时器。计数方式：对外部事件进行计数时为计数方式，称为计数器。定时器的工作方式定时器可以用于精确控制时间间隔和事件触发的电子或数字设备。在嵌入式系统、计算机和电子设备中广泛应用，通过内部计数器或振荡器实现时间测量。定时器可以设置特定的时间间隔，当达到该时间时，会触发中断、产生信号或执行预设的操作5.1定时器计数功能定时功能输入捕获功能对输入信号进行捕获，实现对脉冲的频率测量，可用于对外部输入信号脉冲宽度的测量。时间控制，通过对微控制器内部的时钟脉冲进行计数实现定时功能。脉冲计数，使用微控制器内部的外部时钟来计数，对固定周期的脉冲信号计数。定时器的功能及工作模式输出比较功能将计数器计数值和设定值进行比较，根据比较结果输出不同电平，用于控制输出波形定时器的工作原理硬件定时器

时钟信号源提供稳定的时钟信号作为计时器的基准。计数器从预设值开始计数，每当时钟信号到达时计数器递增。当计数器达到预设值时，定时器会触发一个中断。01软件定时器

软件定时器的工作原理是通过编程语言或系统提供的库函数或系统调用实现定时。0202STM32F407定时器STM32F407定时器分类3/24/2026类型定时器名称计数器位数预分频位数计数器类型有无DMA有无互补输出所在总线最大时钟主要功能应用场景基本定时器Tim6\Tim71616向上有无APB1SYSCLK/2没有输入输出通道，常用作时基，即定时功能触发数/模转换器DAC通用定时器Tim2\Tim53216向上\向下\中央对齐有无APB1SYSCLK/2具有多路独立通道，可用于输入捕获/输出比较，也可用作时基定时、计数、PWM、输入捕获、输出比较Tim3\Tim41616有无APB1SYSCLK/2Tim9\Tim10\Tim111616向上无无APB2SYSCLKTim12\Tim13\Tim141616向上无无APB1SYSCLK/2高级定时器Tim1\Tim81616向上\向下\中央对齐有有APB2SYSCLK除具备通用定时器所有功能外，还具备带死区控制的互补信号输出、刹车输入等功能带可编程死区的互补输出STM32F407各定时器功能描述3/24/20265.2.1基本定时器

时钟源

控制器

计数器CNT计数器是一个16位向上计数的计数器，最大计数值为65535。自动重载寄存器存放着计数器的最大值。基本定时器的计数器从0开始向上计数，当计数器的值与自动重载寄存器相等时产生溢出中断，调用中断函数响应事件，并清零从0重新开始计数基本定时器的功能结构TIM9和TIM12结构框图

内部时钟

计数器的时钟源

内部触发输入

外部时钟模式1基本定时器的配置步骤5.2.2通用定时器

时钟源

控制器

时基单元

输入捕获

捕获/比较（公共）

输出比较

通用定时器结构框图3/24/2026时钟源1、内部时钟模式2、外部时钟模式13、外部时钟模式2外部时钟模式1中的ITRx用于定时器级联

3/24/2026时基单元计数器寄存器(TIMx_CNT)：记录分频后的时钟CK_CNT脉冲个数预分频器寄存器(TIMx_PSC)：对计数器时钟频率进行分频自动重载寄存器(TIMx_ARR)：预装载，可选择立即生效或下一次发生更新事件时生效3/24/2026输入捕获输入阶段对相应的TIx

输入进行采样，生成一个滤波后的信号TIxF。然后，带有极性选择功能的边沿检测器生成一个信号(TIxFPx)，该信号可用作从模式控制器的触发输入，也可用作捕获命令。该信号先进行预分频(ICxPS)，而后再进入捕获寄存器3/24/2026输出捕获捕获/比较模块由一个预装载寄存器和一个影子寄存器组成。始终可通过读写操作访问预装载寄存器。在捕获模式下，捕获实际发生在影子寄存器中，然后将影子寄存器的内容复制到预装载寄存器中。在比较模式下，预装载寄存器的内容将复制到影子寄存器中，然后将影子寄存器的内容与计数器进行比较输入输出是相同的引脚，分时复用定时器的计数单元（时基单元）计数器从起始值0开始向上递加，直到计数器的计数值达到上限从上限值TIMx_ARR开始向下递减，直到计数器为0即向上/向下计数模式，计数器从0开始，计数到TIMx_ARR后产生一个溢出事件，再从TIMx_ARR开始递减到0定时器的溢出时间

Time是计数一次所需时间PSC是定时器的预分频系数TIMxCLK是内部时钟频率

ARR是自动重装载寄存器的数值PSC是定时器的预分频系数TIMxCLK是内部时钟频率0102每计数一次的时间溢出时间3/24/2026以16MHz系统时钟、TIM3为例目标：500ms溢出周期计算总计数需求：

分配PSC和ARR（需满足16位限制）：方案1：选择PSC=7999（分频后时钟=16MHz/8000=2kHz）则ARR+1=8,000,000/8000=1000→ARR=999验证：单次计数时间

溢出时间方案2：选择PSC=3999（分频后时钟=16MHz/4000=4kHz）验证：单次计数时间

溢出时间则ARR+1=8,000,000/4000=2000→ARR=19993/24/2026通用定时器的配置步骤1.使能通用定时器Tim2.设置通用定时器Tim的预分频系数PSC和自动重装载寄存器ARR3.打开通用定时器Tim中断4.在NVIC中配置通用定时器的中断优先级5.编写通用定时器的中断服务函数5.2.3高级定时器

重复计数器

输出比较

断路功能高级定时器结构框图5.2.4看门狗看门狗（WatchDog，WDG）是一种用于监视系统运行状态的定时器电路，在STM32F407中，看门狗能够检测并响应系统的异常情况。使用看门狗的作用:应对软件错误应对硬件故障.在嵌入式系统中，由于电源、外部干扰等硬件故障，系统可能出现异常情况提高系统稳定性应对环境变化远程系统管理独立看门狗

独立看门狗（IndependentWatchDog，IWDG），由专用的低速时钟驱动，在主时钟发生故障时仍然保持工作状态。01窗口看门狗

窗口看门狗(WindowWatchDog，WWDG)时钟由APBI时钟经预分频后提供，通过可配置的时间窗口检测应用程序非正常的过迟或过早的操作。02看门狗的分类5.2.5实时时钟实时时钟(RealTimeClock，RTC)是一个独立的二进制编码的十进制（BinaryCodedDecimal，BCD）定时器/计数器。RTC提供一个日历时钟、两个可编程闹钟中断，以及一个具有中断功能的周期性可编程唤醒标志。RTC单元的主要特性如下：包含亚秒、秒、分钟、小时（12/24小时制）、星期几、日期、月份和年份的日历软件可编程的夏令时补偿两个具有中断功能的可编程闹钟自动唤醒单元，可周期性地生成标志以触发自动唤醒中断参考时钟检测利用亚秒级移位特性与外部时钟实现精确同步5.2.6系统滴答定时器系统滴答（SysTick）定时器，是一个24位的倒计数定时器，是Cortex-M4内核嵌套向量中断控制器（NVIC）中的一个功能单元。SysTick定时器主要功能为：延时功能实时系统的心跳时钟节省MCU资源03STM32F407脉冲宽度调制系统脉冲宽度调制

脉冲宽度调制（PulseWidthModulation,PWM）是一种设定脉冲信号高低电平所占比例的调制技术，是对模拟信号电平进行数字编码的方法。广泛应用于从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中，比如逆变电路的应用、变频空调的交直流变频调速等PWM的频率：指一个周期1秒钟内信号从高电平到低电平再回到高电平的次数，即一秒钟PWM有多少个周期，单位：Hz。PWM的周期：周期=1/频率，T=l/f。如果频率f为50Hz，则T=20ms，那么周期为20ms，1秒钟有50个PWM周期。脉冲宽度占空比

指在一个周期内，高电平时间占整个信号周期的百分比，即高电平时间与周期的比值，占空比=Tp/TPWM输出呼吸灯

一般人眼睛对于80Hz以上刷新频率完全没有闪烁感，人眼会产生视觉暂留效果，基本看不到闪烁，看到的是一个常亮的LED。频率很高时，看不到闪烁，占空比越大，LED灯越亮；频率很低时，可看到闪烁，占空比越大，LED灯越亮。在频率一定下，可以用不同占空比改变LED灯的亮度，使其达到一个呼吸灯的效果PWM配置步骤04STM32F407定时器HAL库函数STM32F407定时器HAL库函数函数名称功能描述HAL_TIM_Base_Start_IT启动定时器的计数功能，并使能中断。当定时器溢出时，会产生中断HAL_TIM_Base_Stop_IT停止定时器的计数功能，并禁止中断HAL_TIM_PWM_Start启动PWM输出HAL_TIM_PWM_Stop停止PWM输出__HAL_TIM_SetCompare动态调整PWM占空比HAL_TIM_IRQHandler定时器中断处理函数，通常用于处理定时器溢出、输入捕获、输出比较等中断HAL_TIM_PeriodElapsedCallback定时器溢出回调函数05定时器实例使用定时器3驱动LED灯定时亮灭，使其产生精准延时实现LED灯闪烁，定时500ms。使用PB0引脚连接LED灯，每500ms进行一次电平翻转，LED灯状态翻转一次。实例要求：5.5.1定时器3延时实例STM32CubeMX配置创建STM32CubeMX工程配置系统时钟010302配置GPIO生成KeilMDK工程0405配置定时器定时器3延时实例双击打开main.c文件，在main.c文件中编写代码。将以下代码写在/*USERCODEBEGIN0*/代码段中，/*USERCODEBEGIN0*/voidHAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef*htim)//定时器中断回调函数{ HAL_GPIO_TogglePin(LED_RED_GPIO_Port,LED_RED_Pin);//翻转PB0引脚电平}/*USERCODEEND0*/在main函数中，将以下代码写在/*USERCODEBEGIN2*/代码段中

/*USERCODEBEGIN2*/HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);//开启Tim3定时，同时开启中断

/*USERCODEEND2*/定时器3延时实例Proteus仿真电路

Proteus中搭建仿真电路，双击Proteus原理图中的STM32F407VET6，设置加载程序文件的路径，将KeilMDK编译生成的hex程序加载到STM32F407VET6芯片中。Proteus仿真时每500msLED闪烁一次。

利用定时器TIM1的channel2通道输出频率为1Hz、占空比为10%的PWM波。TIM1的channel2通道对应PE11引脚，使用虚拟示波器观察PE11引脚的波形变化，分析PWM波形及其占空比。实例要求：5.5.2定时器1PWM输出实例STM32CubeMX配置创建STM32CubeMX工程配置系统时钟010302配置定时器TIM1通道2生成KeilMDK工程0405配置定时器中断定时器1PWM输出实例

双击打开main.c文件，在main.c文件中编写代码，将以下代码写在/*USERCODEBEGIN2*/代码段中。

/*USERCODEBEGIN2*/HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_2);//使能TIM1的通道2/*USERCODEEND2*/Proteus仿真电路Proteus中搭建仿真电路，双击Proteus原理图中的STM32F407VET6，设置加载程序文件的路径，将KeilMDK编译生成的hex程序加载到STM32F407VET6芯片中。运行仿真，观察PE11引脚对应的波形图，进而分析PWM波形的占空比。利用定时器TIM1的channel2通道输出频率为1Hz、占空比为10%的PWM波形，并且在程序运行过程中动态修改PWM占空比。TIM1的channel2通道对应PE11引脚，使用虚拟示波器观察PE11引脚的波形变化，分析PWM波形及其占空比。实例要求：5.3定时器1PWM动态调整占空比实例STM32CubeMX配置创建STM32CubeMX工程配置系统时钟010302配置定时器TIM1通道2生成KeilMDK工程0405配置定时器中断定时器1PWM动态调整占空比实例双击打开main.c文件，在main.c文件中编写代码。将以下代码写在/*USERCODEBEGIN0*/代码段中，设置变量pwmVal并赋初始值0，以便后续调用。/*USERCODEBEGIN0*/ uint16_tpwmVal=0;//PWM占空比/*USERCODEEND0*/将以下代码写在/*USERCODEBEGIN2*/代码段中，使能TIM1的通道2./*USERCODEBEGIN2*/HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_2);/*USERCODEEND2*/定时器1PWM动态调整占空比实例将以下代码写在while(1)循环体中，不断变化PWM的占空比。while(1){/*USERCODEENDWHILE*/while(pwmVal<=10000){pwmVal=pwmVal+1000;__HAL_TIM_SetCompare(&htim1,TIM_CHANNEL_2,pwmVal);//修改比较值，修改占空比HAL_Delay(1000);}while(pwmVal){pwmVal=pwmVal-1000;__HAL_TIM_SetCompare(&htim1,TIM_CHANNEL_2,pwmVal);//修改比较值，修改占空比HAL_Delay(1000);}/*USERCODEBEGIN3*/}Proteus仿真电路Proteus中搭建仿真电路，双击Proteus原理图中的STM32F407VET6，设置加载程序文件的路径，将KeilMDK编译生成的hex程序加载到STM32F407VET6芯片中。单击运行仿真，观察PE11引脚的PWM波形变化，并分析其占空比的变化情况。课程思政通过学习定时器精准控制，体会科技对工业、生活的革新力量，激发学生创新热情。同时，强调定时器在国防、医疗等关键领域的应用，增强学生的爱国情怀和社会责任感，鼓励学生将所学用于服务国家和社会，为科技进步贡献力量，实现个人价值与社会价值的统一。本章深入探讨了STM32F407微控制器的定时器功能。首先介绍了定时的基本概念，有助于理解定时器的工作原理。随后，详细阐述了STM32F407定时器的基本定时器、通用定时器、高级定时器，以及STM32F407脉冲宽度调制，并介绍了STM32F407定时器HAL库函数，从而能够更好地深入理解如何编程实现定时器控制。最后，通过三个具体的仿真实例—定时器3延时实例、定时器1PWM输出实例、定时器1PWM动态调整占空比实例，说明了如何综合应用STM32CubeMX、KeilMDK、Proteus实现定时器控制功能，实例不仅加深了对定时器编程的理解，同时有助于提高在实际项目中对定时器的应用本章小结34第六章串行通信目录CONTENTS1串行通信01STM32F407串行通信020302STM32F407串行通信HAL库函数04串行通信实例知识、能力、素质目标阐述串行通信的基本概念，能够区别串行通信、并行通信，区别单工、半双工和全双工说明串口的波特率设置、结构、控制和工作方式阐述STM32F407的串行口的内部结构说明串口实例开发流程知识目标培养创新思维和实践能力增强学生的社会责任感和职业使命感素质目标运用STM32CubeMX软件配置串口工程运用KeilMDK软件编写程序，并进行分析运用Proteus软件搭建串口仿真电路设计基于串口的实例能力目标目标01串行通信1.串行通信与并行通信6.1串行通信

并行通信是指将数据同时传输多个位，每个位通过独立的通信线路进行传输。

串行通信则是将数据逐位地传输，通过单一的通信线路进行传输。2.单工、半双工、全双工6.1串行通信单工通信半双工通信全双工通信波特率比特率0102

在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，单位时间内通过信道传输的码元数目称为码元传输速率，简称波特率。波特率的单位是波特。

一位码元可以含有一定比特的信息量。比特率等于每秒钟传输的信息量，对于二进制数据，波特率和比特率相等，就是每秒钟传输的二进制数据位。3.波特率6.1串行通信同步通信与异步通信同步通信是指在约定的通信速率下，发送端和接收端的时钟信号频率和相位始终保持一致，从而确保双方在发送和接收数据时具有完全一致的定时关系。同步通信与异步通信异步通信收发双方使用各自的时钟控制数据的发送和接收，这样可以省去连接收发双方的一条同步时钟信号线，使得异步串行通信更加简单且容易实现。串口引脚连接对于两个微控制器串口之间的连接，发送引脚（TxD）和接收引脚（RxD）需要交叉连接，同时两个芯片GND连接在串口通信中，微控制器通常采用的是TTL电平标准计算机串口常用的是标准RS-232电平串口引脚连接微控制器与计算机进行串口通信时需要使用电平转换芯片，比如MAX232。电平转换芯片可以将标准RS-232的电平信号转换成微控制器的TTL电平信号通信标准电平标准RS-232逻辑0：+3~+15V逻辑1：-15~-3VTTL逻辑0：0~0.8V逻辑1：2.4~5V02STM32F407串行通信6.2STM32F407串行通信USART不仅可以进行异步通信，还可以配置为同步通信模式，以适应不同的应用场景。USART接口在STM32F407中广泛应用于与外设、其他微控制器或计算机进行串行通信。STM32F407的串口通信接口有4个USART接口和2个UART接口。UART是一种用于异步串行通信的接口，通过单根数据线（加上地线）进行数据传输，以字符为单位进行发送和接收。UART工作在异步通信模式，无需时钟信号进行数据同步；占用引脚资源少，易于实现；支持多种波特率、数据位、停止位和校验位配置。3/24/2026STM32F407USART/UARTUSART1和USART6位于APB2总线上，最高传输速率为4.5Mbps。USART2、USART3、UART4、UART5位于APB1总线上，最高传输速率为2.25Mbps功能USART1USART2USART3UART4UART5USART6异步模式√√√√√√硬件流控制√√√√√√多缓存通信√√√√√√多处理器通信√√√√√√同步√√√××√智能卡√√√××√半双工（单线模式）√√√√√√红外接口√√√√√√局部互联网络√√√√√√数据从Rx引脚进入接收移位寄存器由CPU或者DMA来进行读取数据从CPU或者DMA传递过来进入发送数据寄存器然后进入发送移位寄存器最终通过Tx引脚发送出去USART接收USART发送STM32F407USART功能框图收发控制器发送控制当USART_CR1寄存器的发送使能第3位

TE置1时，启动数据发送，发送移位寄存器的数据会在Tx引脚输出，如果是同步模式SCLK也输出时钟信号。接收控制将USART_CR1寄存器的第2位

RE置1，使能USART接收，使得接收器在Rx线开始搜索起始位。过采样设置8倍过采样16倍过采样波特率控制对于USART通信来说，通信双方接收器和发送器的波特率设置应该相同

OVER8为采样系数，可以选择1或0USARTDIV是分频值，配置在USART_BRR寄存器中STM32F407UART参数STM32F407UART需要定义的参数包括：起始位、数据位（8位或者9位）、奇偶校验位（第9位）、停止位（1位，1.5位，2位）、波特率设置03STM32F407串口通信HAL库函数UART_InitTypeDef串行通信初始化数据结构1.异步串行通信数据结构typedefstruct {uint32_tBaudRate;/*波特率*/uint32_tWordLength;/*数据帧长度*/uint32_tStopBits;/*停止位*/uint32_tParity;/*校验位*/uint32_tMode;/*工作模式：发送、接收、双向*/uint32_tHwFlowCtl;/*硬件流量控制*/uint32_tOverSampling;/*过采样配置*/}UART_InitTypeDef;2.异步串行通信函数初始化USART异步串行通信HAL_StatusTypeDefHAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef*huart)，初始化UART外设。函数原型：参数：huart指向UART_HandleTypeDef结构的指针，该结构包含了UART配置的所有信息以轮询方式发送数据HAL_StatusTypeDefHAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef*huart,constuint8_t*pData,uint16_tSize,uint32_tTimeout)，以轮询方式发送数据。函数原型：参数：huart指向UART_HandleTypeDef结构的指针，pData指向要发送数据的指针，Size要发送的数据大小（以字节为单位），Timeout超时时间2.异步串行通信函数以轮询方式接收数据HAL_StatusTypeDefHAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef*huart,uint8_t*pData,uint16_tSize,uint32_tTimeout)，以轮询方式接收数据函数原型：参数：UART_HandleTypeDef*huart指向UART_HandleTypeDef结构的指针，uint8_t*pData指向接收数据的缓冲区的指针，uint16_tSize期望接收的数据大小（以字节为单位），uint32_tTimeout超时时间2.异步串行通信函数2.异步串行通信函数中断方式发送数据HAL_StatusTypeDefHAL_UART_Transmit_IT(UART_HandleTypeDef*huart,constuint8_t*pData,uint16_tSize)，以中断方式发送数据函数原型：参数：huart指向UART_HandleTypeDef结构的指针，pData指向要发送数据的指针，Size要发送的数据大小2.异步串行通信函数中断方式接收数据HAL_StatusTypeDefHAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef*huart,uint8_t*pData,uint16_tSize)，以中断方式接收数据函数原型：参数：huart指向UART_HandleTypeDef结构的指针，pData指向接收数据的缓冲区的指针，Size期望接收的数据大小2.异步串行通信函数异步串行通信的中断入口函数voidHAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef*huart)，异步串行通信的中断入口函数，通常不需要直接调用此函数，由中断向量表自动调用函数原型：参数：huart指向UART_HandleTypeDef结构的指针2.异步串行通信函数发送完成回调函数voidHAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef*huart)，发送完成回调函数，当使用中断或DMA方式完成数据发送后，HAL库会自动调用它函数原型：参数：huart指向UART_HandleTypeDef结构的指针2.异步串行通信函数接收完成回调函数voidHAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef*huart)，接收完成中断回调函数，当使用中断或DMA方式完成数据接收后，HAL库会自动调用它函数原型：参数：huart指向UART_HandleTypeDef结构的指针2.异步串行通信函数04串行通信实例使用USART1每隔1秒钟，用轮询的方式向虚拟终端发送数据，通信成功后LED闪烁一次。串口通信参数：波特率115200bps，字长8位，停止位1位，无奇偶校验。串口发送实例要求6.4.1轮询方式串口发送STM32CubeMX配置选择串口串口配置010302配置GPIO功能生成代码0405配置系统时钟轮询方式串口发送在main.c文件中找到USERCODEBEGIN1，添加定义发送数据pData数组如下：/*USERCODEBEGIN1*/uint8_tpData[7]={'H','e','l','l','o','\r','\n'};

通过USART1每隔1s发送’H’、’e’、’l’、’l’和’o’共5个数据找到main函数中的USERCODEBEGIN3所在行，添加发送pData数据的代码如下：/*USERCODEBEGIN3*/ HAL_UART_Transmit(&huart1,pData,7,100); HAL_GPIO_TogglePin(LED_RED_GPIO_Port,LED_RED_Pin); HAL_Delay(1000);

注意编译工程代码时选择6.0以上的编译器。Proteus仿真电路

Proteus中搭建仿真电路，双击Proteus原理图中的STM32F407VET6，设置加载程序文件的路径，将KeilMDK编译生成的hex程序加载到STM32F407VET6芯片中。Proteus仿真时串口周期性发送“Hello”。USART1每隔1秒，用中断方式向虚拟终端发送数据，通信成功后LED灯闪烁一次并调用中断发送回调函数向虚拟终端输出信息。串口参数：波特率为115200bps，字长为8位，停止位1位，无奇偶校验。实例要求：6.4.2中断方式串口发送STM32CubeMX配置在USART1ModeandConfiguration中选择NVICInterruptTable选项卡，勾选USART1globalinterrupt的Enable属性，后生成代码中断方式串口发送在main.c文件中找到USERCODEBEGIN3，更改串口发送数据代码：/*USERCODEBEGIN3*/HAL_UART_Transmit_IT(&huart1,pData,7);HAL_GPIO_TogglePin(LED_RED_GPIO_Port,LED_RED_Pin);HAL_Delay(1000);

通过USART1每隔1s发送’H’、’e’、’l’、’l’和’o’共5个数据

在main.c文件中找到USERCODEBEGIN4所在行，在下面添加USART1的发送回调函数，代码如下：/*USERCODEBEGIN4*/#defineUART_PORThuart1voidHAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef*huart){ if(huart->Instance==USART1) { uint8_tch[]="inTxCpltCallback\r\n"; HAL_UART_Transmit(&UART_PORT,ch,sizeof(ch),0xffff); }}/*USERCODEEND4*/Proteus仿真电路

将KeilMDK编译生成的hex程序加载到STM32F407VET6芯片中。Proteus仿真时串口周期性发送“inTxCpltCallbackHello”。6.4.3中断方式串口接收和发送STM32F407VET6能通过中断方式接收数据，每接收到一个字节，立即向发送一个相同内容的字节，并把该字节的十六进制码显示在两位数码管上。与STM32F407VET6的USART1对应的引脚PA9和PA10，分别与串口物理端口模型（COMPhysicalInterfaceModel，COMPIM）的RXD和TXD相连。STM32F407VET6的PD0~PD15外接两个7段数码管。实例要求：STM32CubeMX配置选择串口配置串口010302配置GPIO功能04生成代码中断方式串口接收和发送

打开main.c源文件并在USERCODEBEGINPV和USERCODEENDPV之间添加数码管显示初始值的全局变量Receive_byte。/*USERCODEBEGINPV*/uint8_tReceive_byte;//数码管显示初始值/*USERCODEENDPV*/

定义私有变量用于串口数据发送和数码管显示。在main函数中USERCODEBEGIN1所在行下面添加如下代码：uint8_tpData[7]={'H','e','l','l','o','\r','\n'};uint8_tled_table[16]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};//共阳字型编码uint16_tdisplay_word=0x00;//两位数码管显示字（两个字节）

为方便把串口收到的数据显示到数码管上，增加一个向GPIO写一个字（两个字节）的函数Write_GPIO_Word。添加如下代码：/*USERCODEBEGIN0*/voidWrite_GPIO_Word(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tbyte){for(uint8_ti=0;i<16;i++){HAL_GPIO_WritePin(GPIOx,(uint16_t)(1<<i),(GPIO_PinState)((byte>>i)&0x01));}}/*USERCODEEND0*/在main函数中USERCODEBEGIN2所在行下面添加如下代码：HAL_UART_Transmit_IT(&huart1,pData,7);//开启发送中断HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&Receive_byte,1);//开启接收中断在USERCODEBEGIN3所在行下面添加如下代码：display_word=(led_table[Receive_byte>>4]<<8)|led_table[Receive_byte&0x0f];//把刚接收到的字符转换为显示码Write_GPIO_Word(GPIOD,display_word);//显示码写入PD口

将串口1接收到的数据再由串口1发送出去。在USERCODEBEGIN4所在行下面添加如下代码：voidHAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef*huart){ if(huart->Instance==USART1) { HAL_UART_Transmit_IT(&huart1,&Receive_byte,1); HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&Receive_byte,1); }}Proteus仿真电路

搭建Proteus电路，将KeilMDK编译生成的hex程序加载到STM32F407VET6芯片中。运行仿真，串口助手会收到STM32F407发送过来的Hello字符串对应的ASCII码。在串口助手发送区输入23，单击发送，会看到Proteus仿真电路中的7段数码管显示23。Proteus仿真电路课程思政STM32F407串口通信涉及较为复杂的硬件接口和软件程序，要具备高度的专注力和耐心，通过强调引脚配置、仿真接口、代码调试等细节的重要性，培养学生的工匠精神，同时塑造学生“精益求精、追求卓越”的思政品质。在探讨串口通信的能耗问题时，引入可持续发展的理念，引导学生思考如何通过优化电路设计、提高代码效率等方式降低能耗，培养学生具有可持续发展观念。本章深入探讨了STM32F407微控制器的串行通信。首先介绍了串行通信的基本概念和相关参数及引脚连接，有助于理解串行通信的工作原理。随后，详细阐述了STM32F407串行通信的USART、USART功能框图、UART参数，并介绍了STM32F407串行通信HAL库函数，从而能够更好地深入理解如何编程实现串行通信控制。最后，通过三个具体的仿真实例—轮询方式串口发送、中断方式串口发送和中断方式串口接收和发送，说明了如何综合应用STM32CubeMX、KeilMDK、Proteus实现串行通信功能。本章小结目录CONTENTS12第七章直接存储器存取1直接存储器存取01STM32F407DMA02STM32F407DMAHAL库函数0302直接存储器存取实例04目录CONTENTS知识、能力、素质目标阐述直接存储器存取工作原理说明直接存储器存取配置方法说明直接存储器存取实例开发流程知识目标培养对待技术问题的严谨态度能够独立思考，提升问题解决能力素质目标运用STM32CubeMX软件配置直接存储器存取工程运用KeilMDK软件编写程序，并进行分析运用Proteus软件搭建直接存储器存取仿真电路设计基于直接存储器存取的实例能力目标目标01直接存储器存取1.2.DMA技术通过一种专门的硬件机制—DMA控制器，来实现数据在内存和外设之间的直接传输。DMA概念（1）请求传输。（2）总线仲裁。（3）数据传输。（4）释放总线。DMA工作原理7.1.1DMA概念及工作原理7.1.2DMA的特点及应用DMA有如下特点

（1）高效性。（2）并行性。（3）灵活性。DMA技术在嵌入式系统中的应用广泛，可显著提高数据传输速率和效率，优化系统性能和可靠性。在UART通信中，DMA减轻CPU负担，允许其专注于其他任务。在ADC采样中，DMA能够自动将转换后的数据从外设传输到内存，提升数据采集的效率和准确性。在音频处理和图像处理应用中，DMA实现实时数据传输和处理，减少延迟和抖动，提升音质和图像处理效率。DMA应用02STM32F407DMASTM32F407的DMA控制器采用复杂的总线矩阵架构，将双AHB主总线与先进先出存储器缓冲区结合，以优化系统带宽。双AHB主总线分别用于存储器和外设访问，支持32位访问。DMA控制器提供丰富的配置选项，如传输方向、数据宽度和传输模式，满足不同应用需求。两个DMA控制器总共拥有16个数据流（每个控制器8个），每个数据流最多支持8个通道，每个通道由仲裁器处理优先级。DMA请求可由ADC、USART等外设触发，实现外设与内存之间的高速数据传输，提升系统性能。DMA还支持中断和循环模式，进一步增强数据传输的灵活性和效率。7.2.1STM32F407DMA架构与特点DMA的主要特性（1）双AHB主总线架构，分别用于存储器和外设访问；（2）支持32位访问的AHB从编程接口；（3）每个DMA控制器有8个数据流，每个数据流最多支持8个通道；（4）每个数据流配备32位四级FIFO缓冲区，可在FIFO模式和直接模式之间切换；（5）支持外设到存储器、存储器到外设以及存储器到存储器的传输，且可配置为双缓冲区通道；（6）DMA请求优先级可以通过软件编程设定；DMA的主要特性（7）支持通过软件触发存储器到存储器的传输（仅限DMA2控制器）；（8）每个数据流最多支持8个通道请求，可由软件配置；（9）数据项数目可以由DMA控制器或外设管理；（10）支持源和目标的独立传输宽度；（11）支持增量或非增量寻址及4、8、16节拍的增量突发传输；（12）每个数据流支持循环缓冲区管理；（13）具有多个事件标志，用于触发中断请求。寄存器名称功能描述偏移地址DMA_LISRDMA低中断状态寄存器0x00DMA_HISRDMA高中断状态寄存器0x04DMA_LIFCRDMA低中断标志清零寄存器0x08DMA_HIFCRDMA高中断标志清零寄存器0x0CDMA_SxCR(x=0..7)DMA数据流x配置寄存器0x10+0x18×数据流编号DMA_SxNDTR(x=0..7)DMA数据流x数据项数寄存器0x14+0x18×数据流编号DMA_SxPAR(x=0..7)DMA数据流x外设地址寄存器0x18+0x18×数据流编号DMA_SxM0AR(x=0..7)DMA数据流x存储器0地址寄存器0x1C+0x18×数据流编号DMA_SxM1AR(x=0..7)DMA数据流x存储器1地址寄存器0x20+0x18×数据流编号DMA_SxFCR(x=0..7)DMA数据流xFIFO控制寄存器0x24+0x24×数据流编号7.2.2DMA寄存器DMA框图7.2.3DMA功能说明STM32F407两个DMA控制器的系统实现

DMA事务由多个数据传输序列组成，数据项的数目和宽度（8位、16位或32位）可通过软件编程设置。每个DMA传输包括三项操作。1.DMA事务1通过DMA_SxPAR或DMA_SxM0AR寄存器，DMA控制器从外设数据寄存器或存储器中加载数据。2通过DMA_SxPAR或DMA_SxM0AR寄存器，将数据存储到外设数据寄存器或存储器。3DMA_SxNDTR计数器递减，指示仍需执行的事务数。2.通道选择

每个数据流都与一个DMA请求相关联，此DMA请求可以从8个可能的通道请求中选出。此选择由DMA数据流xFIFO控制寄存器(DMA_SxFCR)(x=0..7)中的CHSEL[2:0]位控制。2.通道选择外设通道1通道2通道3通道4通道5通道6通道7ADC1ADC1

SPI/I²S

SPI1_RXSPI1_TXSPI/I2S2_RXSPI/I2S2_TX

USART

USART3_TXUSART3_RXUSART1_TXUSART1_RXUSART2_RXUSART2_TXr²c

I2C2_TXI2C2_RXI2C1_TXI2C1_RXTIM1

TIM1_CH1TIM1_CH2TIM1_TX4TIM1_TRIGTIM1_COMTIM1_UPTIM1_CH3

TIM2TIM2_CH3TIM2_UP

TIM2_CH1

TIM2_CH2TIM2_CH4TIM3

TIM3_CH3TIM3_CH4TIM3_UP

TIM3_CH1TIM3_TRIG

TIM4TIM4_CH1

TIM4_CH2TIM4_CH3

TIM4_UPDMA1请求映射2.通道选择外设通道1通道2通道3通道4通道5ADC3(1)

ADC3SPI/I2S3SPI/I2S3_RXSPI/I2S3_TX

UART4

UART4_RX

UART4_TXSDIO(1)

SDIO

TIM5TIM5_CH4TIM5_TRIGTIM5_CH3TIM5_UP

TIM5_CH2TIM5_CH1TIM6/DAC通道1

TIM6_UP/DAC通道1

TIM7/DAC通道2

TIM7_UP/DAC通道2

TIM8(1)TIM8_CH3TIM8_UPTIM8_CH4TIM8_TRIGTIM8_COMTIM8_CH1

TIM8_CH2DMA2请求映射3.仲裁器仲裁器为两个AHB主端口管理8个DMA数据流的请求，并启动外设/存储器访问序列。优先级分为软件和硬件两个阶段。（1）软件上，优先级可在DMA_SxCR寄存器中设置为四个级别；（2）硬件上，若优先级相同，编号较低的数据流优先。4.DMA数据流每个DMA控制器的数据流提供源和目标之间的单向传输链路，配置后可以执行两种类型的事务。第一种是常规类型事务，支持存储器到外设、外设到存储器或存储器到存储器的传输。第二种是双缓冲区类型事务，使用两个存储器指针进行双缓冲区传输，在DMA进行缓冲区读/写操作时，应用程序可以对其他缓冲区进行读/写操作。传输的数据量最多可编程为65535，并与连接到外设AHB端口的外设源宽度相关。每次事务完成后，传输数据项总量的寄存器会递减。5.源、目标和传输模式DMA控制器支持在4GB地址范围内进行外设与存储器之间的三种传输方向，传输方向通过DMA_SxCR寄存器中的DIR[1:0]位进行配置。DMA_SxCR寄存器的位DIR[1:0]方向源地址目标地址00外设到存储器DMA_SxPARDMA_SxM0AR01存储器到外设DMA_SxM0ARDMA_SxPAR10存储器到存储器DMA_SxPARDMA_SxM0AR11保留——源和目标地址5.源、目标和传输模式1）外设到存储器模式外设到存储器模式5.源、目标和传输模式2）存储器到外设模式存储器到外设模式5.源、目标和传输模式3）存储器到存储器模式存储器到存储器模式6.指针递增根据DMA_SxCR寄存器中的PINC和MINC位，外设和存储器指针在每次传输后可以自动递增或保持不变。递增模式在通过单个寄存器访问外设数据时非常有用，禁止递增模式能防止地址递增。7.循环模式循环模式适用于循环缓冲区和连续数据流（如ADC扫描模式），通过DMA_SxCR寄存器中的CIRC位启用。激活后，传输的数据项数目会在数据流配置阶段自动加载初始值，并继续响应DMA请求，确保连续的传输操作。8双缓冲区模式双缓冲区模式通过在DMA_SxCR寄存器中启用DBM位，使得DMA控制器在每次事务结束时自动交换存储器指针，允许在处理一个存储器区域的同时进行另一个区域的数据传输，并支持双向操作。DMA_SxCR寄存器的位DIR[1:0]方向源地址目标地址00外设到存储器DMA_SxPARDMA_SxM0AR01存储器到外设DMA_SxM0AR/DMA_SxM1ARDMA_SxPAR10不允许——11保留——双缓冲区模式下的源和目标地址寄存器9.可编程数据宽度、封装/解封、字节序在使能数据流之前，必须通过DMA_SxNDTR寄存器编程要传输的数据项数目，除非流控制器是外设且DMA_SxCR中的PFCTRL位为1。当使用内部FIFO时，源和目标数据的数据宽度可以通过DMA_SxCR寄存器中的PSIZE和MSIZE位编程，支持8、16或32位数据宽度。10.单次传输和突发传输DMA控制器支持单次传输或4、8和16个节拍的增量突发传输，突发大小通过DMA_SxCR寄存器中的MBURST和PBURST位独立配置。突发大小表示突发中的节拍数而非传输的字节数，并且每个突发传输序列不可分割，确保数据一致性。在突发期间，AHB传输会锁定，DMA控制器获得对AHB主总线的授权，直到突发完成。11.FIFOFIFO用于临时存储源数据，每个数据流有一个4字FIFO，阈值级别可配置，需禁用直接模式才能启用，FIFO结构根据源和目标数据宽度不同而变化。12.DMA传输完成流控制器通过DMA_SxCR中的PFCTRL

位配置，可以是DMA控制器或外设。当使用外设时，传输结束由外设通过硬件通知DMA，DMA_SxNDTR值不再影响传输。13.DMA传输暂停14.流控制器DMA传输完成时，会触发TCIFx标志，条件包括DMA_SxNDTR计数器为零、数据流被禁用或FIFO数据已传输到存储器。非循环模式下，传输结束后会自动停止，除非软件重新配置数据流。DMA传输可随时暂停，禁用数据流通过清零DMA_SxCR中的EN位，传输完成后设置TCIF标志。重新开始传输时，需更新DMA_SxNDTR和地址指针，并重新使能数据流。15.DMA配置汇总DMA传输模式源目标流控制器循环模式传输类型直接模式双缓冲区模式外设到存储器AHB

外设端口AHB

存储器端口DMA允许单独允许允许突发禁止外设禁止单独允许禁止突发禁止存储器到外设AHB

存储器端口AHB

外设端口DMA允许单独允许允许突发禁止外设禁止单独允许禁止突发禁止存储器到

存储器AHB

外设端口AHB

存储器端口仅DMA禁止单独禁止禁止突发16.流配置过程配置DMA数据流时，首先要通过将DMA_SxCR寄存器中的EN位清零并确认无数据流操作，然后依次配置外设端口地址、存储器地址、传输数据项数、DMA通道、流控制器模式、优先级、FIFO使用情况及传输方向等。最后，通过将EN位设为1启动数据流，开始响应DMA请求，并根据传输进度生成中断。17.错误管理DMA控制器能够检测并报告多种错误，包括传输错误（如总线错误或非法写操作）、FIFO错误（如下溢、上溢或阈值不匹配）以及直接模式错误（如存储器未授权或目标地址冲突）。错误发生时，相应的中断标志会被设置，帮助软件识别并处理问题。

对于每个DMA数据流，可在发生以下事件时产生中断：达到半传输、传输完成、传输错误、FIFO错误（上溢、下溢或FIFO级别错误）、直接模式错误。中断事件事件标志使能控制位半传输HTIFHTIE传输完成TCIFTCIE传输错误TEIFTEIEFIFO上溢/下溢FEIFFEIE直接模式错误DMEIFDMEIEDMA中断请求7.2.4DMA中断03STM32F407DMAHAL库函数1.DMA相关数据结构

在stm32f4xx_hal_dma.h文件中定义了与初始化DMA所需参数对应的结构体DMA_InitTypeDef。typedefstruct{uint32_tChannel;/*DMA数据流中通道的选择

*/uint32_tDirection;/*数据传输方向，外设到存储器、存储器到外设、存储器到存储器*/uint32_tPeriphInc;/*外设地址指针自增*/uint32_tMemInc;/*存储器地址指针自增*/uint32_tPeriphDataAlignment;/*外设数据宽度*/uint32_tMemDataAlignment;/*存储器数据宽度*/uint32_tMode;/*DMA数据传输模式，正常模式或循环模式*/uint32_tPriority;/*DMA优先级*/uint32_tFIFOMode;/*FIFO模式*/uint32_tFIFOThreshold;/*FIFO深度选择*/uint32_tMemBurst;/*存储器突发传输的节拍数*/uint32_tPeriphBurst;/*外设突发传输的节拍数*/}DMA_InitTypeDef;2.DMA相关函数

对于参与DMA传输的外设来说，HAL库提供了与其DMA传输相关的函数。函数名称函数功能描述HAL_UART_Transmit_DMADMA串口发送HAL_UART_Receive_DMADMA串口接收HAL_UART_DMAPauseDMA传输暂停HAL_UART_DMAResumeDMA恢复传输HAL_UART_DMAStopDMA终止传输异步串行通信中使用的DMA相关函数及其功能描述2.DMA相关函数1）DMA串口发送

函数原型：HAL_StatusTypeDefHAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef*huart,uint8_t*pData,uint16_tSize)，使用DMA方式发送串口数据。2）DMA串口接收

函数原型：HAL_StatusTypeDefHAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef*huart,uint8_t*pData,uint16_tSize)，使用DMA方式接收串口数据。2.DMA相关函数3）DMA传输暂停

函数原型：voidHAL_UART_DMAPause(UART_HandleTypeDef*huart)，暂停DMA传输。4）DMA恢复传输

函数原型：voidHAL_UART_DMAResume(UART_HandleTypeDef*huart)，恢复DMA传输。5）DMA终止传输

函数原型：HAL_StatusTypeDefHAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef*huart)，终止DMA传输。04直接存储器存取实例实例设计要求：开启DMA，使USART1每隔1秒钟，用DMA串口轮询的方式向虚拟终端发送数据，通信成功后LED闪烁一次。Proteus仿真电路中，与STM32F407VET6USART1对应的引脚PA9和PA10，分别与虚拟终端的RXD和TXD相连，STM32F407VET6的PB8外接LED。串口通信参数：波特率115200bps，字长8位，停止位1位，无奇偶校验。1.STM32CubeMX工程添加DMA串口1DMA发送配置1.STM32CubeMX工程串口1DMA发送配置DMA开启串口中断2.KeilMDK程序

打开main.c源文件轮询方式串口发送源码/*USERCODEBEGIN1*/uint8_tpData[7]={'H','e','l','l','o','\r','\n’};uint8_tpDatadma[]="ThisisDMA\r\n";/*USERCODEEND1*//*USERCODEBEGIN2*/printf("thisisDMAtest\r\n");/*USERCODEEND2*//*USERCODEBEGIN3*/HAL_UART_Transmit(&huart1,pData,7,100);HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,pDatadma,sizeof(pDatadma));HAL_GPIO_TogglePin(LED_RED_GPIO_Port,LED_RED_Pin);HAL_Delay(1000);程序中用到了HAL_UART_Transmit_DMA函数发送数据，编译代码，生成hex文件。3.Proteus仿真

将编译完成的串口发送hex程序加载到STM32F407VET6芯片中。DMA串口传输仿真强调DMA技术在嵌入式系统中具有提高数据传输效率、减轻CPU负担等作用，引导学生思考如何通过DMA技术的创新应用，解决实际问题，培养学生的创新思维和实践能力。结合DMA技术在复杂嵌入式系统中的具体应用，培养学生的团队精神和组织协调能力。课程思政深入探讨了STM32F407微控制器的直接存储器存取。介绍了直接存储器存取的基本概念、工作原理以及特点和应用。详细阐述了STM32F407DMA的主要特性、寄存器、功能说明、中断，并介绍了DMAHAL库函数，从而能够更好地深入理解如何编程实现DMA。

通过DMA轮询方式串口发送实例，说明了如何综合应用STM32CubeMX、KeilMDK、Proteus实现DMA功能，实例不仅加深了对DMA编程的理解，同时有助于提高在实际项目中对DMA的应用。本章小结目录CONTENTS第八章模数转换器与数模转换器模数转换器和数模转换器概述01STM32F407模数转换器02

STM32F407数模转换器0302ADC和DACHAL库函数04模数转换器实例05知识、能力、素质目标阐述模数转换与数模转换的概念和特点说明STM32的模数转换器、数模转换器的设置及应用说明模数转换器实例开发流程知识目标培养严谨细致的工作态度，注重细节提高分析问题和解决问题的能力素质目标运用STM32CubeMX软件配置模数转换器工程运用KeilMDK软件编写程序，并进行分析运用Proteus软件搭建模数转换器仿真电路设计基于模数转换器的实例能力目标目标01模数转换器和数模转换器概述ADC的工作原理包括采样和量化两个过程：采样是以一定时间间隔获取模拟信号的瞬时值，量化则将这些值转换为有限数量的数字值，虽然这一过程会引入一定的量化误差。模数转换器连续信号采样转变成离散信号数模转换器数模转换器（DAC）主要任务是将离散的数字信号转换为连续的模拟信号，通常以电流、电压或电荷的形式存在。DAC通常由输入寄存器、模拟开关、电阻网络、基准电源和求和放大器等组成。数字信号通过输入寄存器传入后，模拟开关根据每一位数字信号的值选择性地接通或断开电阻网络中的电阻，形成与数字信号相对应的模拟电压或电流，最后通过求和放大器将这些信号合成一个连续的模拟信号。DAC的精确性和稳定性对信号转换至关重要，同时需要平衡转换速度与功耗，以满足不同应用场景的需求。8.1.1模数转换器采样是将连续变化的模拟信号按一定时间间隔转换为离散数字信号，确保采样准确性需要稳定的采样电路和合理的采样频率，遵循奈奎斯特定理以避免混叠现象。采样保持则是在新的采样周期到来之前保持采样值，直到ADC开始转换为数字信号。1.采样和保持ADC模拟信号的采样过程和采样结果量化将模拟信号划分为离散的数字值，并用二进制数表示。ADC通过将模拟信号分割成微小部分，将其转换为数字电平，便于数字系统处理。编码将量化后的信号转为二进制输出，准确反映模拟信号的数字近似值。2.量化和编码分辨率表示数字量变化最小单位与模拟信号变化量的关系，通常通过ADC的位数表示。位数越多，分辨率越高。例如，10位ADC能够区分3.3V范围内的3.22mV变化，提供更高的转换精度和性能。3.分辨率转换速率表示完成一次转换所需时间的倒数。不同类型的ADC转换速率差异显著，从毫秒级（积分型）到纳秒级（全并行型）。采样时间与转换速率相关，采样速率通常等同于转换速率，单位为KSPS或MSPS。4.转换速率5.量化误差量化误差来源于ADC的有限分辨率，表现为阶梯状转移特性与理想直线型特性之间的偏差。误差大小与最小数字量（LSB）相关，通常为1LSB或1/2LSB。提高分辨率可以减小量化误差。满刻度误差是输入信号达到最大值时输出与理论最大值之间的偏差，受电路非线性和温度效应等因素影响。为提高精度，通常需要对ADC进行校准和补偿。6.偏移误差7.满刻度误差ADC的偏移误差指输入信号为零时输出非零的偏差，通常由电路不对称、温度效应或元件老化引起。为减小误差，可通过外接电位器调整参考电平，但这种调整受环境和操作精度影响。8.线性度ADC的线性度指其实际转换特性与理想直线特性之间的最大偏移程度，是衡量其稳定性和一致性的关键指标。除了线性度，ADC还涉及多个重要性能指标，包括绝对精度、相对精度、微分非线性（DNL）、单调性、无错码、总谐波失真（THD）和积分非线性（INL）。这些指标共同决定了ADC的转换精度、稳定性和应用范围。8.1.2数模转换器DAC的线性度衡量实际输出与理想输出之间的最大偏差，通常以满量程的百分比表示，如±1%线性度意味着最大偏差不超过满刻度的±1%