新书推荐｜电子信息类专业课程设计教程和典型案例——基于TouchGFX的智能硬件可视化

随着5G应用的不断深人，人类进入了万物互联的时代，对嵌入式设备的人机交互提出更多的互动需求，比如界面美观、一目了然、交互友好、符合用户习惯等。无论是消费类家电还是IoT类，越来越多的产品需要更友好的人机交互体验。

2018年,华为“GT”电话手表采用 STM32L4+TouchGFX开发，既利用了单片机的低功耗，人机交互界面也趋向于智能手机的风格。

2020年秋，西安邮电大学严学文教学团队和意法半导体公司合作，开始建设教育部产学合作协同育人项目—— 基于 TouchGFX的嵌入式课程设计体系改革(智能硬件方向)。

团队对“专业课程设计”内容进行改革，在国内率先采用STM32+TouchGFX可视化设计软件，结合C和C++语言进行硬件类课程设计教学，并在西安邮电大学光电信息工程专业试点实施，取得良好的教学效果。

为总结该课程的教学改革经验，现对实验指导讲义进行修订，形成本书，以供广大高校师生、电子设计爱好者参考。

本书前5章以程序开发的基础知识和壁球、打地鼠、贪吃蛇游戏为例，介绍基于TouchGFX的人机交互界面的基本开发方法。这部分内容以STM32F469I-DISCO开发板为平台，基本上不涉及硬件知识。

第 6~10章以简易数据采集记录仪、简易信号源、简易光功率计、激光光源等项目开发为例，学生可通过这些项目,掌握人机交互界面和单片机的GPIO、ADC、DAC等资源联合开发方法。这部分内容仍然以STM32F469I-DISCO开发板为主要平台，增加模拟电路、电源、壳体和机械结构设计，组成一个完整的硬件产品。每一个实验项目在市场上都有对应的工业成品，同学们可以将自己设计开发的产品与工业成品从多方面进行比对分析，持续改进。

第11~12章，介绍了基于TouchGFX的音频播放器的设计方案，结合STM32F4官方固件中的BSP驱动程序和部分例程，移植音频芯片、SD卡的驱动程序，实现人机界面与底层硬件的结合开发。在此基础上，学生可以扩展U盘、以太网、视频、Wi-Fi等应用，了解和掌握多种消费电子产品的开发方法。

以本书为基础，读者可以设计基于STM32单片机和TouchGFX的典型消费电子产品，例如数码相机、电话手表、MP3、MP4、手环、智能家电等，以便深入学习。

课程主要设计方法如下:

• 使用 TouchGFX 可视化方法设计仪表人机交互界面 GUI;

• 通过cubeMX 软件可视化配置 STM32 处理器的 GPIO、定时器、ADC、DAC 等外设;

• 使用C和C++联合编程方式通过MDK 编写消息响应及底层驱动函数;

• 使用 ADS 软件设计仪器仪表的信号调理电路并焊接调试;

• 使用画图软件设计仪器仪表面板:

• 最后将整个仪器仪表的 MCU 主板、信号调理电路、电池和电源管理模块、仪器壳体进行组装调试，完成全套成品仪器仪表的设计。

设计所用软件为TouchGFX，运行在 32 位微处理器，实现的高端图形处理性能完全可以媲美如今的智能手机显示效果。这种设计方法可以普遍用于仪器仪表、智能硬件、医疗仪器、测试测量、可穿戴设备、消费电子等行业。学生通过动手实践，快速从了解到掌握，体验全套仪器仪表和智能硬件的设计流程，通过综合运用嵌入式系统、模拟电路、电源管理、机械（壳体）结构等多方面的知识，可熟练掌握面向对象的智能硬件可视化开发方法，创造出更多界界面美观、交互友好的嵌入式产品，提升电子信息工程实践能力。

本书部分教学视频和学生作品已发布在B站：https://space.bilibili.com/1481046193/channel/series。

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