STM32F103C8T6 学习笔记摘要(一)

第一节计算机体系结构

后续在板子上开发的时候，需要考虑是否有操作系统

方式一：有操作系统，通过c库通过osapi操作硬件
方式二：无操作系统，通过c库通过固件库操作硬件

第二节 STM32开发板概述

**板子/开发板：**pcb版，把众多元器件集中到一个板子上面管理

1. 基础概念

Cortex-M系列是ARM针对微控制器应用推出的内核，STM32系列芯片是STMicroelectronics（意法半导体）公司推出的32位ARM Cortex-M微控制器系列产品

STM32系列芯片基于ARM Cortex-M内核，包括Cortex-M0、M0+、M3、M4和M7等多种类型。这些内核提供了不同的性能级别，以满足从低功耗设备到高性能应用的各种需求

STM32的开发方式有三种：寄存器开发 + 函数库开发 +图形界面开发

2. 产品分类

STM32F1系列

定位：经典中坚力量，广泛应用的系列。
性能：采用Cortex-M3内核，主频可达72MHz，性能稳定。
应用场景：消费电子、小型设备等。

3. STM32芯片命名与规则

比如说：STM32F103C8T6

STM32： 表示基于ARM芯片架构的32位微控制器
F：表示通用类型
103：表示增强型
C：表示48个引脚
8：表示64k闪存
T：表示封装
6：表示温度范围

4. 嵌入式操作系统

4.1 为什么需要操作系统

有的嵌入式系统没有操作系统。只能调用芯片产品提供一下私有库文件来操作。

优点：性能高，缺点：通用性非常差。

有操作系统，就有操作系统封装了硬件的不一致。只需要调用操作系统的api就OK了

4.2 嵌入式操作系统的分类

手机平台： android,ios，鸿蒙等

其他平台：

rtos(实时操作系统): freertos,rtthread,uccos,qnx等芯片不是很强
通用性： 嵌入式linux（经过裁剪），鸿蒙

5. 外设与硬件接口

5.1 常见的外设

传感器 执行器显示屏 通信接口 存储设备 输入设备 音频设备 ADC/DAC

ADC/DAC ：**模拟数字转换器（ADC）和数字模拟转换器（DAC）**在模拟和数字信号之间进行转换，这在嵌入式系统中非常有用，特别是当需要处理模拟信号时

5.2 芯片的硬件接口

嵌入式系统中的硬件接口是连接微控制器(CPU)或其他处理器与外部设备 的桥梁，它们允许数据和控制信号的传输

通信的概念

通信指的是CPU和外部设备之间 或者计算机与计算机之间的数据交互

通信的种类

并行通信

传输原理：数据各个位同时进行传输（以字节或字节的倍数进行传输）
优点：传输速度快
缺点：占用引脚资源、传输成本高、传输距离近、抗干扰能力弱（串扰）
应用领域：一般大量数据传输，并且传输距离较近如计算机总线

串行通信

传输原理：数据按位依次顺序传输（每一位都占据固定的时间长度）
优点：节约引脚资源（最少一根线）、传输成本低、传输距离远
缺点：传输速度慢
应用领域：一般用于工控设备、测量设备、少部分通信设备 USB COM

6. STM32F103C8T6开发板认识

如图所示

7. STM32F103C8T6基础概念(重要)

STM32F103C8T6 是一款基于ARM Cortex-M3 内核STM32系列的32位的微控制器，程序存储器容量是64KB，需要电压2V~3.6V，工作温度为-40°C ~ 85°C

8. 普中 STM32F103C8T6安装驱动

判断安装完成

9. 普中 STM32F103C8T6启动方式

BOOT1=xBOOT0=0从用户闪存启动，这是正常的工作模式

BOOT1=0BOOT0=1从系统存储器启动，这种模式启动的程序功能由厂家设置。 BOOT1=1BOOT0=1从内置SRAM启动，这种模式可以用于调试

第三节环境搭建

之后我们就要在这个STM32F103C8T6 开发板，烧录程序，就需要先搭建各种环境

1. KEIL5 软件安装

2. 安装 STM32 芯片包

3. 破解KEIL5 软件

KEIL5 安装到这里电脑桌面上会有一个快捷方式，如下所示: 首先以管理员模式打开 KEIL5 软件

之后再把得到的序列号，拷贝回去就可以了

4. 固件库的使用

STM32的开发方式有三种：寄存器开发 + 函数库开发 + 图形界面开发

寄存器开发： STM32属于32位的MCU，STM32内部的资源十分丰富，就导致寄存器的数量和复杂度都增大了，就要求开发人员对底层的知识掌握的非常扎实。

函数库开发 ：相比于寄存器开发，使用库函数开发的程序的运行效率稍微低一些，大概低10%~15%左右，但是对于一些实时性要求不高的产品来说，可以忽略不计。ST公司针对STM32开发了两套库（标准外设库 + HAL库），国内大多数的公司还是在采用标准外设库开发（更稳定、资料更多、容易维护）。

图形界面开发：图形界面开发使用了STM32CubeMX工具

我们学习的事主流的开发方式，使用标准固件库，也就是函数库开发

4.1 CMSIS 标准

什么是 CMSIS 标准？ CMSIS 标准英文全称是 Cortex MicroControllerSoftware Interface Standard，翻译为中文意思就是ARM Cortex 微控制器软件接口标准。由于基于 Cortex 核的芯片厂商很多，不只是ST 公司，为了解决不同厂家的 Cortex 核芯片软件兼容的问题，ARM 和这些厂家就建立了这套CMSIS标准。

我们可以通过一个基于 CMSIS 标准的应用程序框图来看其重要性。如下图所示：

4.2 建立模块工程

step1: 创建模版工程存放路径

step2: 建立三个文件夹(User、Lib、Obj)

Obj 文件夹 ：用于存放编译产生的 c/汇编/链接的列表清单、调试信息、hex文件、预览信息、封装库等文件。

User 文件夹：用于存放用户编写的 main.c、stm32f10x.h 头文件、stm32f10x_conf.h配置文件、stm32f10x_it.c和stm32f10x_it.h中断函数文件。

Lib 文件夹：用于存放 CMSIS 标准和 STM32 外设驱动文件

step3: 建立自己原始的Lib文件库

注意： startup_stm32f10x_md.s根据我们使用芯片来决定（c8t6属于中等容量，所以使用_md.s）

step4: User: 根据固件库的模板添加

4.3 创建工程

4.4 配置工程文件夹

使用工程管理图标（Manager Project Items）添加文件夹，添加文件

说明一下：

User下面添加Main.c入口程序，以及中断文件stm32f10x_it.c，后面还可以添加我们的功能性文件；
Startup添加启动文件，startup_stm32f10x_md.s，（找不到可能是因为文件类型）
StdPeriph_Driver 标准库外设驱动文件，一般先添加常用的外设驱动文件（*gpio常用外设、*rcc时钟相关文件）
CMSIS添加两个内核文件

4.5 工程参数设置

4.6 启动测试

走到这里就表示都配置完了，之后使用就通过每次的

5. 烧录程序到板子上

开始烧录程序

说明一下：

这个TestLED.hex是一个控制这个板子上灯的程序
这一排灯会从左向右的，依次闪烁

说明一下：

st-lib.hex 就是我们刚才写的生成，什么都没做，就是一个死循环
由于重新烧录了一遍，所以原来的那个灯又被覆盖了

第四节第一个LED灯- D2(重点)

1. 找到物理位置

2. 找到电路位置

刚才我们已经看到了LED灯的物理位置，且这个版在核心版上叫D2, 接下来就是要看一下核心版的原理图

说明一下：

在原理图中D2的左边有个电阻和一个VCC3.3，这个VCC3.3表示电源为3.3V的正电压
而想要一个元件通电，就必须要有电流通过这个元件，而电流的形成又需要通过电势差，电势差又需要从高电压到低电压，
简单来说，PC13这根必须表示为负电压(说人话是这样的)
专业一定是让这个芯片给PC13引脚输出一个信号，然后让它形成低电压

3. STM32 芯片的 GPIO

在 STM32 芯片中，GPIO 是 General Purpose Input/Output 的缩写，中文叫做"通用输入输出口"。它是 STM32 微控制器上用来与外部设备（如按钮、LED、传感器、继电器等）进行通信的基本接口之一

4. PC13引脚

PC13 是 STM32 微控制器中端口 C 的第 13 号 GPIO 引脚，常用于控制板载 LED

引脚是 微控制器（如 STM32）与外部世界进行电气连接的金属脚位，用于输入输出信号

在 STM32 微控制器中，所有的 GPIO 引脚都有一个命名规则，比如：

P 代表 Port（端口）
C 是端口的字母名（Port C）
13 是该端口上的第 13 个引脚

所以，PC13 就是端口 C 的第 13 个引脚。

STM32 通常有多个 GPIO 端口（A、B、C、D 等），每个端口包含若干个引脚，比如 PA0、PB5、PC13 等。

对了我这个STM32F103C8T6是有48组引脚

5. step1：给APB2 GPIO C进行时钟使能

5.1 时钟使能

时钟使能就是给某个外设通电并启动它的工作时钟，让它能正常运行。

在 STM32 中，比如你要用 GPIOC，就必须先"时钟使能"，也就是打开 GPIOC 的时钟，不然它就不会工作

STM32 的时钟来自内部振荡器或外部晶振，经过 RCC 分配，你必须手动"打开"才能让外设工作

5.2 GPIO C - PC

GPIOC 是一个端口，PC13 是它的一个引脚（第13号）

简单对比：

GPIOC ：表示整个 C 端口，包括 PC0 ~ PC15 共 16 个引脚。
PC13 ：是 GPIOC 中的第 13 个引脚，是 GPIOC 的一部分。

5.3 APB2

要说这个东西，又要看参考手册中的系统架构**，**去看看内部的线路是怎么走的

APB2 是 STM32 芯片内部的一个外设总线，GPIOC 就挂载在这条总线上。

详细但简洁地说：

STM32 内部有多个总线（像交通道路），负责把时钟和数据传给各个外设，常见的有：

总线名	全称	挂载的外设
AHB	Advanced High Bus	内存、DMA、FSMC 等
APB1	Advanced Peripheral Bus 1	比如 USART2、TIM2、I2C1 等
APB2	Advanced Peripheral Bus 2	GPIOA/B/C、AFIO、USART1、ADC1等

5.4 参考手册6.2 RCC 寄存器描述

我这个板子是STM32，32就是32个bit位，每一个bit位的功能都不一样，

说明一下：

保留的意思是这个bit位还没有用(这里是始终为0)，也就是0，不启动
如果要开启某个功能，就设置为1

每个bit位的功能

5.5 参考手册 6.3.4 APB2 外设复位寄存器 (RCC_APB2RSTR)

首先明确目标： 我们在这一步要做的是开启APB2 GPIOC的时钟使能

这个IOPCRST就是GPIOC ，把这个bit位打开了，就是把PC那个一堆引脚都打开了，其中自然就有PC13

所以接下来我们把这个寄存器中的第四个bit位置成1就可以了，也就是0....10000(二进制) = 16(十进制) ， 这时我们就得到了一个关键数字16

接下来就需要思考，这个16给谁能，换句话说16给那个地址呢

5.6 参考手册 2.3 存储器映像

所有寄存器的起始地址如下：

起始地址

而我们想要的其实是这个：AHB总线上的-> 复位和时钟控制(RCC) -> 0x4002 1000

5.6 参考手册6.3.11 RCC 寄存器地址映像

偏移量

说明一下

IOPCEN就是GPIOC，GPIOC其中就有PC13
这时，我们就得到了一个重要数字018h，也就是0x18(十六进制)

5.7 最终代码

此时我们有了寄存器起始地址(0x4002 1000)，寄存器偏移量(0x18)，还有个值(16)，则最终代码如下：

cpp 复制代码

//1.给APB2  GPIO C进行时钟使能
*(uint32_t *)(0x40021000+0x18)=16;

6. step2 : 找GPIOC 第13个引脚输出一个低电平

6.1 参考手册 8.1 GPIO 功能描述

我们需要思考GPIOC的第13根线，怎么工作，也就是选择那个工作模式？

要考虑的东西有点多，直接说结论： 选择推挽输出

6.2 推挽输出模式

简单来说： 就是输入输出模式

说明一下：

VDD是正，VSS是负
当我们给输出控制为1时，表示接通VDD，此时里面为正，外面为负，电流从内到外，推模式
当我们给输出控制为0时，表示接通VSS，此时里面为负，外面为正，电流从外到内，挽模式

6.3 参考手册 8.2.2 端口配置高寄存器 (GPIOx_CRH) (x=A..E)

每个端口配置需要用4个bit位，但要16根线，一共需要64位，则STM32中的32bit位是不够的，其实端口配置是分了低寄存器 ，和高寄存器的 ，每个8根线

其实这里是有2个寄存器的 ，但我们这里就只看高寄存器，也就是后面8根线

为什么用4个bit为才能搞定这件事呢？

说明一下：

后2个bit位标识MODE8[1:0]，也就是0和1的组合
前2个bit为标识CNFy[1:0] ，也是0和1的组合
当我们将第是三根线上的MODEy[1:0]设置为11时，表示最大速率wei50MHZ的输出模式
而我们选择的工作模式是推挽输出模式，且此时的MODEy[1:0]>00，则CNFy[1:0]为00

则这个寄存器中的二进制为 0000 0000 0011 0000 0000 0000 0000 0000 也就是

这时我们得到了一个数字 0x300000(十六进制)

6.4 参考手册 2.3 存储器映像

在这一步中，我们也需要到GPIOC 的起始地址，偏移量，然后才能把刚才那个数字存到寄存器中

起始地址

此时我们得到了GPIOC的起始地址为0x4001 1000

偏移量

通过查询手册，我们可发现这个寄存器的偏移地址为0x04

6.5 最终代码

此时我们有了寄存器起始地址(0x4001 1000)，寄存器偏移量(0x04)，还有个值(0x300000)，则最终代码如下：

cpp 复制代码

//2. 设置模式-推挽输出模式 50mhz
*(uint32_t *)(0x40011000+0x04)=0x300000;

7. step3: 给PC13输出一个低电平

简单来说： 就是找到对应的端口13引脚赋值为0 低电平

7.1 参考手册 8.5 GPIO 和 AFIO 寄存器地址映象

每一组引脚有16根线，GPIOA有16根线，GPIOB有16根线，所以一组数据用不到高16位，则保留

说明一下：

我们要做的就是让PC这个根线上的第13位设置为0，其他为1

所以：我们要让PC13输出一个低电平，就是给它一个值为0xDFFF

ODR的偏移量

通过查询手册发现这个偏移量为0x0c

ODR的起始地址

这个寄存器的起始地址和上面那个相同都是0x4001 1000，就只是偏移量不同

7.2 最终代码

此时我们有了寄存器起始地址(0x4001 1000)，寄存器偏移量(0x0C)，还有个值(0xDFFF)，则最终代码如下：

cpp 复制代码

//3.给PC13输出一个低电平
*(uint32_t *)(0x40011000+0x0C)=0xDFFF;

8. 完整代码

cpp 复制代码

#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
int main()
{
	//1.给APB2  GPIO C进行时钟使能
	*(uint32_t *)(0x40021000+0x18)=16;

	//2. 设置模式-推挽输出模式 50mhz
	*(uint32_t *)(0x40011000+0x04)=0x300000;
	
	//3.给PC13输出一个低电平
	
	*(uint32_t *)(0x40011000+0x0C)=0xDFFF;
	
	while(1){
	}
	
	return 0;
}