能耗监测传感器驱动开发 · 课程目录

1

传感器基础与选型

能耗监测传感器分类（电流、电压、功率）、关键参数（精度、采样率、接口）、选型实战案例。

2

通信协议入门

I2C协议详解（时序、地址、读写）、SPI协议详解（模式、片选、全双工）、UART协议详解。

3

开发环境搭建

Keil/IAR环境配置、STM32CubeMX初始化、交叉编译工具链安装、调试器（J-Link/ST-Link）连接。

4

GPIO驱动开发

GPIO模式配置（推挽、开漏、上拉）、寄存器操作、位带操作、LED与按键驱动实战。

5

I2C驱动开发

I2C外设初始化、主模式收发、从模式响应、AT24C02 EEPROM读写实战。

6

SPI驱动开发

SPI配置（时钟极性/相位）、DMA传输、W25Q64 Flash读写、多设备片选管理。

7

UART驱动开发

UART配置（波特率、数据位、停止位）、中断接收、环形缓冲区实现、Modbus协议解析。

8

ADC驱动开发

ADC单次/连续转换、DMA采集、内部温度传感器读取、电压采集滤波算法。

9

定时器与PWM

基本定时器配置、高级定时器互补输出、PWM占空比调节、输入捕获测频。

10

NVIC配置、中断优先级分组、外部中断（EXTI）、中断嵌套与抢占。

11

DMA数据传输

DMA通道配置、内存到外设传输、外设到内存传输、双缓冲模式。

12

实时时钟（RTC）

RTC配置、日历/闹钟设置、备份寄存器、低功耗唤醒。

13

看门狗与低功耗

独立看门狗（IWDG）、窗口看门狗（WWDG）、睡眠/停止/待机模式、唤醒源配置。

14

任务创建与删除、任务优先级、调度策略（抢占/时间片）、任务状态切换。

15

FreeRTOS同步机制

信号量（二值/计数）、互斥量（优先级继承）、事件组、任务通知。

16

FreeRTOS队列与中断

队列创建与收发、队列在中断中的使用、中断延迟处理、守护任务。

17

传感器数据采集

电流传感器（ACS712/INA219）驱动、电压传感器分压电路、功率计算（P=UI）。

18

数据滤波算法

限幅滤波、中位值滤波、算术平均滤波、滑动平均滤波、卡尔曼滤波入门。

19

数据存储与日志

Flash存储管理（磨损均衡）、FATFS文件系统移植、CSV日志记录、掉电保护。

20

通信协议栈

MQTT协议（发布/订阅）、CoAP协议、HTTP RESTful API、JSON数据封装。

21

Wi-Fi模块驱动

ESP8266 AT指令集、ESP32 SDK集成、TCP/UDP Socket通信、Wi-Fi配网。

22

蓝牙模块驱动

HC-05/HC-06蓝牙配置、BLE GATT服务、iBeacon广播、手机APP通信。

23

LoRa远距离通信

LoRa调制原理、SX1278驱动、CAD检测、LoRaWAN协议栈移植。

24

4G/NB-IoT通信

EC200U模块驱动、AT指令拨号、TCP/IP协议栈、MQTT over Cellular。

25

多传感器融合

时间戳同步、数据对齐、传感器校准、异常检测与报警。

26

低功耗设计

功耗测量方法、动态电压频率调整、外设时钟门控、睡眠电流优化。

27

固件升级（OTA）

Bootloader设计、固件签名校验、差分升级、断点续传。

28

安全与加密

TLS/SSL协议、AES加密、安全存储（密钥管理）、防篡改设计。

29

测试与调试

逻辑分析仪使用、串口调试助手、单元测试框架（Unity）、硬件在环测试。

30

智能电表驱动开发、能耗数据上云、Web仪表盘展示、完整项目文档编写。