以下是一個針對「STM32電腦體系結構課程」的大綱設計，涵蓋STM32微控制器（基於ARM Cortex-M核心）的核心架構、功能模組及實操應用。此大綱適合初學者到中級學習者，旨在幫助理解STM32的體系結構並掌握嵌入式開發技能。如果您有特定需求（例如進階主題或專注某個STM32系列），我可以進一步調整。

STM32電腦體系結構課程大綱

課程目標

• 理解STM32微控制器的體系結構及其基於ARM Cortex-M的核心原理。
• 掌握STM32的記憶體管理、外設功能及編程方法。
• 通過實操項目應用STM32架構知識，開發簡單的嵌入式系統。

課程時長

• 建議8-12週，每週2-3小時理論+2小時實操（可根據需求調整）。

第一部分：基礎與架構概述

第1週：STM32與嵌入式系統簡介

• 嵌入式系統概述及其應用場景
• STM32家族介紹（低功耗、高性能、主流系列）
• ARM Cortex-M核心基礎（Cortex-M0/M3/M4/M7差異）
• 工具準備：STM32CubeIDE、Keil uVision、開發板（Nucleo/Discovery）

第2週：ARM Cortex-M核心架構

• RISC與哈佛架構原理
• Cortex-M處理器結構：寄存器組、流水線、中斷控制器（NVIC）
• 指令集簡介（Thumb-2技術）
• 實操：點亮第一個LED（GPIO基礎配置）

第二部分：記憶體與時鐘系統

第3週：記憶體架構

• 記憶體映射：Flash、SRAM、外部記憶體
• 啟動模式（從Flash啟動、系統記憶體啟動）
• 位操作與寄存器級編程基礎
• 實操：配置GPIO寄存器控制LED閃爍

第4週：時鐘與功耗管理

• 時鐘樹結構（HSE、HSI、PLL）
• 時鐘配置與外設時鐘啟用
• 功耗模式：睡眠、停止、待機
• 實操：使用STM32CubeMX生成時鐘配置代碼

第三部分：核心外設與功能模組

第5週：GPIO與中斷

• GPIO結構與工作模式（輸入、輸出、模擬、復用）
• 中斷系統：NVIC配置與外部中斷（EXTI）
• 實操：按鈕觸發中斷控制LED

第6週：定時器與計時

• 定時器架構（基本定時器、高級定時器）
• PWM輸出與輸入捕獲原理
• 實操：生成PWM信號控制LED亮度

第7週：通信接口

• UART/USART：串口通信基礎
• SPI與I2C：主從模式與數據傳輸
• 實操：通過UART實現STM32與PC通信

第8週：模數與數模轉換

• ADC（模數轉換器）：單通道與多通道採樣
• DAC（數模轉換器）：波形生成
• 實操：使用ADC讀取電壓並通過UART傳輸

第四部分：進階主題與實操項目

第9週：DMA與數據處理

• DMA（直接記憶體存取）原理與配置
• 緩解CPU負擔的數據傳輸應用
• 實操：使用DMA傳輸ADC數據

第10週：系統設計與調試

• 系統啟動流程（向量表、啟動文件）
• 調試技術：斷點、單步執行、變量監控
• 實操：編寫簡單多任務程序（無RTOS）

第11-12週：綜合項目

• 項目設計：基於STM32的環境監測系統
  • 使用ADC採集溫度數據
  • 通過UART或I2C與外部模組通信
  • PWM控制風扇或顯示器亮度
• 項目調試與優化
• 成果展示與總結