嵌入式软件--stm32 DAY 3

0、GPIO回顾

GPIO，通用型输入输出，控制stm32输入输出的引脚，统称GPIO。

主功能是默认的功能

复用的功能在芯片里都是由连线的，有联系才能复用。所以GPIO引脚能复用的功能只能是它默认复用功能和重定义功能。一般都使用默认功能，重定义往往不会打开，一旦要用重定义功能需要用到重映射。

想象成多路开关，内部的配置决定输入输出模式。

端口配置寄存器低位CRL （0-7）高位CRH（8-15） 4位配一个引脚，CNF和MODE各配2个。

一、改进GPIO流水灯

（1）复制案例，修改名称

03_led_flow_pro_register

（2）删减

删除除user和start以外的文件夹和文件，保留.uvprojx文件

（3）创建文件

像这样的基础配置，都可以放在一起称为初始化。也就是将外围的LED灯，写一个驱动程序。LED灯是属于硬件外设，所以新建文件夹Hardware,新建两个文件，如下：

（4）打开keil文件项目

（5）打开项目管理，添加User文件夹下delay.c文件

（6）在Hardware文件下创建LED文件夹，将led.c和led.h文件放进去。

（7）配完关掉keil,通过vscode打开。

首先补充delay.c，第一步肯定是引入.h文件。

在delay.h中如此定义

前一个文件在main中定义的函数可以直接挪移。

led.c也是同理。引入led.h

之后把所有定义函数的操作放进.c文件里。

cpp 复制代码

#include "led.h"

//初始化
void LED_Init(void)
{
    //1.时钟配置，开启GPIOA时钟
	
	RCC->APB2ENR|=RCC_APB2ENR_IOPAEN;

	//2.工作模式配置，PA0 PA1 PA8通用推挽输出  CNF=00,MODE=11
	GPIOA->CRL&=~GPIO_CRL_CNF0;
	GPIOA->CRL|=GPIO_CRL_MODE0;
	GPIOA->CRL&=~GPIO_CRL_CNF1;
	GPIOA->CRL|=GPIO_CRL_MODE1;
	GPIOA->CRH&=~GPIO_CRH_CNF8;
	GPIOA->CRH|=GPIO_CRH_MODE8;
	
	//3.初始全高电平，都置1, 全关灯
	
	/*GPIOA->ODR|=GPIO_ODR_ODR0; LED_Off(LED_1);
	GPIOA->ODR|=GPIO_ODR_ODR1;   LED_Off(LED_2)
	GPIOA->ODR|=GPIO_ODR_ODR8;   LED_Off(LED_3);*/
    uint16_t leds[]={LED_1,LED_2,LED_3};
    LED_OffAll(leds,3);
}

//开关LED灯，参数就定为led，要开哪个灯就传哪个灯
void LED_On(uint16_t led)
{
GPIOA->ODR&=~led;
}
void LED_Off(uint16_t led)
{
    GPIOA->ODR|=led;
}

//反转LED灯状态
void LED_Toggle(uint16_t led)
{
    //根据IDR对应位的值，判断当前LED状态.  IDR和ODR对应的位是一样的
    if((GPIOA->IDR&led)==0)
    {
        LED_Off(led);
    }
    else
    {
        LED_On(led);
    }
}

//控制所有灯的开关
void LED_OnAll(uint16_t leds[],uint8_t size)//全开
{
    for (uint8_t i = 0; i < size; i++)
    {
        LED_On(leds[i]);
    }
    
}
void LED_OffAll(uint16_t leds[],uint8_t size)//全关
{
    for (uint8_t i = 0; i < size; i++)
    {
        LED_Off(leds[i]);
    }
    

}

为了看起来方便，将开启数据端口的寄存器写法宏定义为我们的白话。

合理规范代码：

delay.c

cpp 复制代码

#include "delay.h"
//延时函数
void Delay_us(uint16_t us)
{
	SysTick->LOAD=72*us;
	SysTick->CTRL=0x05;
	while(!(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG))
	{}
	SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE;
}
void Delay_ms(uint16_t ms)
{
	while(ms--)
	{
Delay_us(1000);
	}
	
}
void Delay_s(uint16_t s)
{
	while(s--)
	{
Delay_ms(1000);
	}
	
}

delay.h

cpp 复制代码

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H

#include "stm32f10x.h"
//定义延时函数
void Delay_us(uint16_t us);
void Delay_ms(uint16_t ms);
void Delay_s(uint16_t s);
#endif

led.c

cpp 复制代码

#include "led.h"

void LED_Init(void)
{
    // 时钟配置，打开时钟
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;
    // 工作模式配置，PA0 PA1 PA8通过推挽输出。CNF=00,MODE=11
    GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_MODE0;
    GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF0;
    GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_MODE1;
    GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF1;
    GPIOA->CRH |= GPIO_CRH_MODE8;
    GPIOA->CRH &= ~GPIO_CRH_CNF8;
    // 初始化引脚输出高电平，关灯
    LED_Off(LED_1);
    LED_Off(LED_2);
    LED_Off(LED_3);
}

void LED_On(uint16_t led)
{
    GPIOA->ODR &= ~led;
}

void LED_Off(uint16_t led)
{
    GPIOA->ODR |= led;
}

void LED_Toggle(uint16_t led)
{
    // 根据IDR对应位的值，判断当前LED状态
    if ((GPIOA->IDR & led) == 0)
    {
        LED_Off(led);
    }
    else
    {
        LED_On(led);
    }
}

void LED_OnAll(uint16_t leds[], uint8_t size)
{
    for (uint8_t i = 0; i < size; i++)
    {
        LED_On(leds[i]);
    }
}

void LED_OffAll(uint16_t leds[], uint8_t size)
{

    for (uint8_t i = 0; i < size; i++)
    {
        LED_Off(leds[i]);
    }
}

led.h

cpp 复制代码

#ifndef __LED_H
#define __LED_H
#include "stm32f10x.h"
//定义LED灯
#define LED_1 GPIO_ODR_ODR0
#define LED_2 GPIO_ODR_ODR1
#define LED_3 GPIO_ODR_ODR8
//初始化
void LED_Init(void);
//开关LED灯
void LED_On(uint16_t led);
void LED_Off(uint16_t led);

//翻转LED灯状态
void LED_Toggle(uint16_t led);
//控制所有LED灯的开关
void LED_OnAll(uint16_t leds[],uint8_t size);
void LED_OffAll(uint16_t leds[],uint8_t size);
#endif

main.c

cpp 复制代码

#include <stdint.h>
#include "delay.h"
#include "led.h"
int main(void)
	{
	
//初始化
LED_Init();
uint16_t leds[]={LED_1,LED_2,LED_3};
uint8_t n=3;
		while(1)
		{
			for(uint8_t i=0;i<n;i++)
			{
				LED_On(leds[i]);
				Delay_ms(500);
				LED_Off(leds[i]);
			}
			
		}
	}

二、总体架构和时钟系统

1.总体架构stm32

（1）3个被动单元

内部SRAM

存储程序执行时用到的变量

在嵌入式环境中，SRAM相当于运行内存

内部闪存存储器

存储下载的程序程序执行时用到的常量

flash严格来讲划分为ROM（随机访问存储器，掉电就丢）类型

在嵌入式环境中，flash相当于存储内存

AHB到APB的桥（AHB to APBx）

B:Bus 总线的意思 AHB：高速系统总线是总线的核心

桥1，通过APB2总线连接到APB2上的外设。属于高速外设，最高72MHz.

桥2，通过APB1总线连接APB1的外设。低速外设，最高36MHz。时钟配置时需要二分频。

（2）四个驱动(主动)单元

（3）其他单元

内核Code总线

通过外部的ICode总线连接Flash，实现指令的读取

FSMC

2.时钟系统

51不需要开启时钟，因为简单，只有一个时钟，不用配。

32有不同时钟来源，高速设备接高速时钟，低速设备接低速时钟。这样效率最高。

时钟源

内部的低速时钟 40k 外部的低速时钟 32.768k

SYSCLK 系统时钟

RTCCLK 实时时钟

（1）HSE时钟

高速外部时钟是由外部时钟源提供。做过STM32项目的同学都知道，几乎所有的单片机都会外部接一个8Mhz的晶振，经过PLL九倍频得到72MHZ的系统时钟，这是系统默认的时钟。

（2）HSI时钟

HSI时钟是内部的8MHZ的RC振荡器产生，可直接作为系统时钟或在2分频后作为PLL输入。不需要任何外部器件就能提供系统时钟。启用时间比HSE晶体振荡器短。缺点是就算校准，时钟频率精度较差。

（3）PLL时钟

内部PLL用来倍频HSI RC的输出时钟或HSE晶体输出时钟。PLL设置必须在其被激活前完成，一旦激活，参数不能被改动。如果PLL中断在时钟中断寄存器里被允许，当PLL准备就绪时，可产生中断申请。

PLL时钟对外部8MHZ时钟信号9倍频，得到72MHZ时钟频率，这是STM32F1系列允许的最高时钟频率。

（4）LSE时钟

LSE晶体是一个32.768khz的低速外部晶体或陶瓷谐振器。它为实时时钟或者其他定时功能他提供一个低功耗且精确的时钟源。LSE不能驱动系统时钟。

（5）LSI时钟

低功耗时钟源，在停机和待机模式下保持运行，为独立看门狗和自动唤醒单元提供时钟。时钟频率大约40kHZ(30-60之间)。

不能驱动系统时钟。

（6）stm32时钟配置源码分析

关于时钟配置的源代码，往往在启动文件中已经做完了。

CR是时钟的控制器

CFGR 时钟配置寄存器

三、HAL库开发

1.简介

寄存器效率虽高，但是开发效率低，对开发者来说不太友好。

2.环境与安装

Java8很稳定，我们就安装这个。

win+r cmd

输入 java -version 检验是否安装java8

能够显示版本号，就说明电脑安装着Java的jdk.

然后就是傻瓜式安装。cubmx 图形化界面，自动生成ST的hal库文件，让我们的配置变成点点点。

之后就是芯片支持包了。双击打开cubeMX.

这是在线安装，可能时间费得有些多。

下面是离线安装步骤：

文章结尾我会给大家资料包，里面就有离线芯片支持包

里面有两个，一个是基础的，一个是升级的1-8-5，比较尴尬的是只能安装基础包，但我们可以李代桃僵。

我们安装好CUBEMX之后，就去找它的仓库，之前安装的时候，不改路径的话，应该在C盘用户

我们在CUBEmx上先装基础包，之后将高版本的解压到仓库文件夹替换掉它

必须解压到这里哦。

解压之后替换掉基础包。

3.流水灯案例（HAL库）

（1）配置

联网的话，会出现更新提示，直接关掉即可。

之后让我开始点点点。

这里面都是我们所要配的引脚，找准需求，定位普通或要复用的引脚吧。

系统核心配置：

SYS是必配的。选择模式和系统时钟，单线模式SW，一根数据线，一根时钟线。JTAG有四根线。

如果是标准库寄存器写法，时钟需要自己配。

前边我们说过，PLL时钟会选择外部晶振提供时钟。这一点主要在下图体现：

之后配置GPIO，点亮LED灯主要是靠GPIO的通用推挽输出。

剩下两个引脚都一样。

之后创建工程文件

之后跟随窗口就打开KEIL。

（2）代码实现

话不多说，开始写代码。将我们之前写的硬件外设LED灯的两个文件导入工程。

led.c

cpp 复制代码

#include "led.h"




//开关LED灯，参数就定为led，要开哪个灯就传哪个灯
void LED_On(uint16_t led)
{
HAL_GPIO_WritePin(LED_1_GPIO_Port,led,GPIO_PIN_RESET);
}
void LED_Off(uint16_t led)
{
   HAL_GPIO_WritePin(LED_1_GPIO_Port,led,GPIO_PIN_SET);
}

//反转LED灯状态
void LED_Toggle(uint16_t led)
{
    HAL_GPIO_TogglePin(LED_1_GPIO_Port,led);
}

//控制所有灯的开关
uint16_t leds[]={LED_1_Pin,LED_2_Pin,LED_3_Pin};
void LED_OnAll(uint16_t leds[],uint8_t size)//全开
{
    for (uint8_t i = 0; i < size; i++)
    {
        LED_On(leds[i]);
    }
    
}
void LED_OffAll(uint16_t leds[],uint8_t size)//全关
{
    for (uint8_t i = 0; i < size; i++)
    {
        LED_Off(leds[i]);
    }
    

}

main.c

cpp 复制代码

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2025 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "gpio.h"
#include "led.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  
  HAL_Init();

 
  SystemClock_Config();

  
  MX_GPIO_Init();//初始化，所有引脚高电平，等全灭
  uint8_t n=3;
  uint16_t leds[]={LED_1_Pin,LED_2_Pin,LED_3_Pin};
  while (1)
  {
    for (uint8_t i = 0; i < n; i++)
    {
      LED_On(leds[i]);
      HAL_Delay(1000);
      LED_Off(leds[i]);
    }
    
   

  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

嵌入式软件--stm32 DAY 3

0、GPIO回顾

一、改进GPIO流水灯

（1）复制案例，修改名称

（2）删减

（3）创建文件

（4）打开keil文件项目

（5）打开项目管理，添加User文件夹下delay.c文件

（6）在Hardware文件下创建LED文件夹，将led.c和led.h文件放进去。

（7）配完关掉keil,通过vscode打开。

二、总体架构和时钟系统

1.总体架构stm32

（1）3个被动单元

内部SRAM

内部闪存存储器

AHB到APB的桥（AHB to APBx）

（2）四个驱动(主动)单元

（3）其他单元

内核Code总线

FSMC

2.时钟系统

（1）HSE时钟

（2）HSI时钟

（3）PLL时钟

（4）LSE时钟

（5）LSI时钟

（6）stm32时钟配置源码分析

三、HAL库开发

1.简介

2.环境与安装

3.流水灯案例（HAL库）

（1）配置

（2）代码实现

四、资料下载