IOT项目——STM32

IOT项目------STM32

• • • [第一部分：STM32F103C8T6 芯片介绍](#第一部分：STM32F103C8T6 芯片介绍)
    • • 核心特性
      • 常见开发板
    • 第二部分：开发环境搭建与使用
    • • 方案一：使用VSCode进行开发（强烈推荐）
      • 方案二：使用PyCharm进行开发
    • 总结与快速入门指南

好的，我们来详细介绍一下STM32F103C8T6这款经典的MCU，并讲解如何在PyCharm和VSCode中搭建开发环境。

第一部分：STM32F103C8T6 芯片介绍

STM32F103C8T6是意法半导体推出的基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，因其极高的性价比和强大的生态，被誉为"单片机界的性价比之王"或"国民MCU"。

核心特性

1. 内核：

   • ARM Cortex-M3，最高主频 72MHz。
   • 性能可达1.25 DMIPS/MHz。

2. 存储：

   • 64KB 的Flash存储器（实际使用中，部分批次可解锁至128KB，但设计时应以64KB为准）。
   • 20KB 的SRAM。

3. 丰富的外设：

   • GPIO： 37个快速I/O口，大部分兼容5V电平。
   • 定时器： 2个看门狗定时器，4个16位定时器（2个高级控制定时器，用于电机/PWM控制）。
   • 通信接口 ：
     • 3个USART（通用同步/异步收发器）
     • 2个I2C
     • 2个SPI
     • 1个CAN 2.0B
     • 1个USB 2.0全速设备接口
   • ADC： 2个12位ADC，共10个通道。
   • DMA： 7通道DMA控制器，减轻CPU负担。

4. 封装与供电：

   • LQFP48封装。
   • 供电电压：2.0V ~ 3.6V。

常见开发板

最著名的就是 "Blue Pill"（蓝色药丸） 开发板，它核心就是STM32F103C8T6，并引出了所有IO口，配有3.3V LDO和USB串口电路，极大方便了学习和开发。

应用领域：

• 工业控制
• 消费电子设备
• 无人机飞控
• 3D打印机控制器
• 物联网节点设备
• 机器人关节控制

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第二部分：开发环境搭建与使用

与ESP32类似，STM32也有多种开发框架，主要分为：

1. STM32CubeIDE / 标准外设库： 意法半导体官方方案，寄存器/库函数操作，控制力最强，性能最优。
2. Arduino框架 ： 通过STM32CubeProgrammer 和Arduino Cores，使STM32可以用Arduino语法开发，对初学者友好，库生态丰富。
3. PlatformIO： 一个跨平台的嵌入式开发工具，可以集成Arduino和HAL库等多种框架。

我们将重点介绍在PyCharm和VSCode中配置Arduino框架 和HAL库框架的开发环境。

方案一：使用VSCode进行开发（强烈推荐）

VSCode通过PlatformIO插件，为STM32开发提供了无与伦比的便利性。

步骤 1： 安装必要软件

1. 安装VSCode。
2. 安装PlatformIO IDE插件。

步骤 2： 创建新项目（以Arduino框架为例）

1. 打开PIO主页，点击 Create New Project。
2. Name： 输入项目名。
3. Board ： 搜索 BluePill F103C8 或 Generic STM32F103C8。
4. Framework ： 选择 Arduino。
5. 点击 Finish。

步骤 3： 编写和上传代码

1. 在 src/main.cpp 中编写代码。以下是一个LED闪烁示例（Blue Pill板载LED通常接在PC13）：

   #include <Arduino.h>
   
   void setup() {
     pinMode(PC13, OUTPUT); // 初始化PC13为输出模式
   }
   
   void loop() {
     digitalWrite(PC13, LOW);  // 点亮LED（Blue Pill是低电平点亮）
     delay(1000);
     digitalWrite(PC13, HIGH); // 熄灭LED
     delay(1000);
   }

2. 配置 platformio.ini：

   [env:genericSTM32F103C8]
   platform = ststm32
   board = genericSTM32F103C8
   framework = arduino
   
   ; 设置上传协议，ST-Link/V2是常用调试器
   upload_protocol = stlink
   
   ; 启用串口监视器
   monitor_speed = 115200

   • 关键点 ： 你需要一个下载器/调试器 ，最常见的是ST-Link V2。将ST-Link的SWDIO、SWCLK、GND、3.3V分别连接到Blue Pill的对应引脚。
   • 替代方案 ： 可以使用USB转TTL串口工具，通过串口上传（需要配置boot0跳线帽），但不如ST-Link方便稳定。

3. 编译和上传：

   • 点击底部状态栏的 → (Upload) 按钮。PlatformIO会自动编译并将程序烧录到芯片中。

使用HAL库开发（更专业）

在创建项目时，Framework 选择 STM32Cube。这样项目结构会基于HAL库。

#include "main.h"
#include "stm32f1xx_hal.h" // 自动包含对应的HAL头文件

// 全局句柄定义
UART_HandleTypeDef huart1;

// 系统时钟配置等由CubeMX生成
void SystemClock_Config(void);

int main(void) {
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();

  // 初始化GPIO
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

  while (1) {
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);
    HAL_Delay(500); // 使用HAL库的延时
  }
}

// 时钟配置代码... (通常由工具生成)

这种方式更底层，需要对STM32的时钟树、外设有更深入的了解。你可以使用STM32CubeMX软件图形化配置引脚和时钟，然后生成代码，再将其导入到PlatformIO项目中使用。

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方案二：使用PyCharm进行开发

与ESP32开发类似，PyCharm主要通过插件来支持STM32。

方法A：使用PlatformIO插件（推荐）

1. 在PyCharm中安装PlatformIO插件。
2. 创建和管理项目的流程与在VSCode中完全一样。这是PyCharm下最省心、功能最全的方案。

方法B：使用STM32CubeIDE + PyCharm作为代码编辑器

这是一种混合开发模式，利用了STM32CubeIDE强大的初始化和调试能力，以及PyCharm卓越的代码编辑能力。

1. 安装STM32CubeIDE： 意法半导体官方推出的免费IDE，基于Eclipse，集成了CubeMX、编译和调试功能。
2. 使用STM32CubeMX创建工程 ：
   • 打开STM32CubeMX，选择STM32F103C8Tx。
   • 图形化配置时钟、引脚、外设。
   • 在 Project Manager 标签页，设置 Toolchain / IDE 为 Makefile。
   • 生成代码。
3. 用PyCharm打开工程 ：
   • 用PyCharm打开上一步生成的工程文件夹。
   • 你可以享受PyCharm的代码补全、导航和重构功能来编辑代码。
4. 编译和调试 ：
   • 编译 ： 在PyCharm的终端中执行 make 命令。
   • 上传/调试： 回到STM32CubeIDE中，使用其集成的GDB调试器连接ST-Link进行程序烧录和调试。

这种方法比较"Geek"，适合那些喜欢PyCharm但又离不开STM32CubeMX强大配置和调试功能的开发者。

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总结与快速入门指南

给新手的建议：

1. 硬件准备：

   • 一块 STM32F103C8T6 "Blue Pill" 开发板。
   • 一个 ST-Link V2 下载调试器（必备，比串口下载方便太多）。
   • 若干杜邦线。

2. 软件选择：

   • 追求简单、快速上手 ： VSCode + PlatformIO + Arduino框架。这是最平滑的入门方式。
   • 希望深入理解STM32，进行专业开发 ： VSCode + PlatformIO + HAL库框架，并配合STM32CubeMX进行图形化配置。
   • PyCharm忠实用户 ： PyCharm + PlatformIO插件，流程与VSCode方案一致。

3. 第一步（VSCode + PlatformIO + Arduino）：

   • 按上述步骤创建项目，复制LED闪烁代码。
   • 用ST-Link连接Blue Pill（SWDIO -> DIO, SWCLK -> CLK, GND -> GND, 3.3V -> 3.3V）。
   • 在 platformio.ini 中设置 upload_protocol = stlink。
   • 点击上传，观察PC13的LED开始闪烁。

注意事项：

• 驱动： 确保电脑已安装ST-Link的驱动。
• Boot0 ： 在使用ST-Link下载时，Boot0引脚需要接地（GND）。开发板上通常有跳线帽，确保它跳在0的位置。
• 电压： STM32是3.3V器件，切勿接入5V电压，除非IO口标明的"FT"（5V容忍）。

掌握了这些，你就成功进入了STM32的世界！接下来可以探索ADC读取电位器、PWM控制舵机、通过串口与电脑通信、驱动OLED屏幕等更复杂的项目。