GPIO
GPIO引脚分布
彩色引脚具有特定的功能，用户无法通过编程来控制它们
VDD接电源正极VSS接地
VBAT用来接备用电池，STM32通常使用纽扣电池作为芯片的备用电源，当主电源断电之后，备用电池可以继续为芯片的Backup-Domain供电，所以芯片的一部分功能仍然可以正常运转
NRST是芯片的复位引脚，一般我们会在这个引脚上接一枚按钮，按下这个按钮，芯片复位
BOOT0启动模式选择，通过这个引脚选择芯片的启动模式
剩下蓝灰色的引脚都是普通IO引脚，这些引脚都是可编程的，给这些引脚分组，按照字母命名组号，GPIOA GPIOB GPIOC GPIOD4个组，每组最多有16个引脚，编号从0开始
IO复用和复用功能重映射
IO复用：同一个IO引脚具备多个不同的功能，既可以被用户直接编程，也可以给芯片上的其他模块使用
以PA9为例，向其写0，输出低电平；向其写1，输出高电平，这种直接控制引脚的方式叫做通用功能。
USART1是芯片内部的串口模块，通过PA9向外发送数据，比如想通过USART1发送数字100，那么我们把100写入到USART1，然后它就会通过PA9发送一段特定的波形从而把数据发送出去，此时PA9被USART1托管了，这时就不能直接控制PA9输出高电平和低电平了，我们把这种使用IO的方式叫做复用功能。
复用功能重映射：一般单个引脚可以同时兼具多种复用功能，复用功能重映射就是把冲突的复用功能移动到备用引脚上去
定时器1和串口1都是芯片内部的模块，它们所占用的引脚有一些是重复的，如果我们想同时使用定时器1和串口1，可以把USART1重映射到PB6和PB7
芯片上给大多数模块都留有一组或多组备用引脚，USART1的备用引脚在PB6和PB7
4种输出模式
这两个MOS管可以等效为一对开关
推挽模式下，如果向IO写0，那么P-MOS关断，N-MOS 导通，IO引脚通过下方的N-MOS与下方的低电压VSS相连，引脚上输出的就是低电压
IO最大输出速度
把电压升高所消耗的时间称为上升时间，把电压降落所消耗的时间称为下降时间，中间输出有效电平的时间称为保持时间，加快电压的切换速度，发现上升沿和下降沿的斜坡越靠越近，中间的保持时间越来越短，如果再加快切换速度，会发现上升沿和下降沿完全重合，此时已经不能输出有效的高低电压了。如果使用更快的上升时间和下降时间，也就是让两个斜坡更陡，这样就可以继续输出有效的高低电压了。可以看出，上升时间和下降时间限制了IO的最大输出速度，上升时间和下降时间越短，最大输出速度就越大。
三种模式下IO的最大输出速度
2MHZ------每秒钟切换200万次 10MHZ-----每秒钟切换1000万次
50MHZ-----每秒钟切换5000万次（注：M,即百万，10^6）
实际编程过程中，如何选择最大输出速度？原则是选取满足要求的最小值，过快的上升沿和下降沿会增加芯片损耗，同时会使数字信号的带宽增加，从而对电路板上的其他元器件产生电磁干扰。
如
1>使用单片机的IO引脚去驱动发光二极管，因为人眼能够分辨的闪烁频率大概是每秒钟10次，所以驱动发光二极管的频率也不宜太高，一般不会超过1000HZ，所以选择低速，也就是最大2MHZ的输出速度
2>英飞凌的TLE5012B是一款GMR编码器，它使用SPI总线跟单片机进行通信，官通标称的最大通信速率是8Mbps(b:bit比特,ps:per second每秒，描述数据传输的快慢)，所以选择中速，也就是最大10MHZ的输出速度
3>单片机上有一个USB2.0的全速接口，它的通信速率是12Mbbps,所以只能选择高速
闪灯实验
使用单片机的IO引脚去驱动板载的LED和一颗外接的LED
除了向单片机下载程序之外，我们还可以使用ST-Link对代码进行调试，在调试之前，首先先关闭掉代码的优化，如下图
使用bootloader清除程序
如果忘记了这个步骤，芯片的调试接口将会被锁死，烧录程序时会发现烧录不进去，可以通过bootloader把里面的程序清除掉，程序被清除掉之后，单片机的调试接口将被重新打开
BOOT0接1，BOOT接0
然后点击disconnected,断开连接
4种输入模式
当IO引脚工作在输入模式下时，它的作用就是去测量外部输入信号的电压，相当于一块电压表，因此它的内阻也应当是无穷大，无穷大的电阻相当于开路，所以我们把这个位置断开，同时如果我们不接上拉电阻和下拉电阻，那么这个时候IO引脚完全悬空了，悬空的引脚就像一根天线，他会接收空间的电磁波，我们会读到随机的0和1。现在我们加入上拉电阻，同样不接外部输入信号，这时候电路由两个电阻分压，因为下面电阻的阻值是无穷大，所以它会分得整个Vdd,而上面电阻分得的电压是0V，接了上拉电阻之后，即使没有外部信号，IO引脚上也会出现一个稳定的高电压，而不再是一个随机值。
按钮实验
使用一枚按钮，去控制最小系统板上的板载LED，按下按钮时，LED点亮；松开按钮时，LED熄灭。
把IO引脚配置为输入上拉模式，按钮松开时，IO引脚悬空，此时在上拉电阻的作用下 ，IO引脚商呈现高电平，此时读到的IO引脚的值为1；当按钮按下时，IO引脚通过这条线接地，所以引脚上是低电平，此时读到的IO引脚的值为0
UART
UART
基础知识
串口是以数据帧为单位传输数据的
十进制85转化为二进制是01010101（补足8位，高位补0）
串口发送时低位先行，即10101010
一位代表传输一个高低电压所需要的时间
波特率越高，数据传输的速率就越快，注意收发双方应该选择相同的波特率
简单的数据发送实验
选择异步模式，观察右边的引脚分配图，发现CubeMX自动分配好了UART的引脚，并且CubeMX
自动配置好了引脚的参数，但是由于串口的数据接收引脚可能会意外断开，最好配置一个上拉电阻
将调试器和USB转TTL模块都接到电脑上
本次实验选择最常用的，如下
CubeMX自动帮我们生成了串口1的句柄，即huart1
设超时时间是10ms，如果数据发送在10ms内没有完成，那么发送过程就会停止，并且返回一个错误。一般不使用这个超时时间，填写HAL_MAX_DELAY表示无限期等待下去，直到发送完成为止
返回值只有返回HAL_OK才表示发送成功，其他返回值都表示发送出错
传送数据的一些解释
1>0x5A 的十进制值是：5 × 16 + 10 = 90
2>uint8_t byteArray[] = {1,2,3,4,5};
byteArray 是一个 uint8_t 数组，每个元素占 1 字节，数组长度自动推断为 5
1 个 uint8_t = 1 个字节 ，数组里每个元素正好对应 内存中的 1 个字节
HAL_UART_Transmit(&huart1, byteArray, 5, HAL_MAX_DELAY);
这里，byteArray 本质上是指向数组首元素的指针（即 &byteArray[0]）。
3>char ch = 'a'; 内存中实际是：ch = 97 (0x61)，串口发送0110 0001 // 97 → 'a'
实际发生的是：把数字 97 放进 1 字节的内存中，'a' 不是字符对象，它是一个 值为 97 的整数
如果char ch = 97; printf("%c\n", ch); // a，把 97 当 ASCII 码解释
printf("%d\n", ch); // 97，直接当数字 → 97
4>"Hello world" 是 字符串常量，本质是一个 以 \0 结尾的字符数组,内存结构为
H e l l o w o r l d \0，str 实际上是指向数组的首元素（即 'H'）的指针。
char *str是一个 指针，指向字符串首地址，等价写法：char str[] = "Hello world";
转换后的指针仍然指向相同的内存位置，但数据的类型解释变成了无符号 8 位整数，这样 HAL_UART_Transmit 就可以正确地处理这些字节数据，进行 UART 传输。
&ch 返回的是一个指向 ch 的指针，类型是 char *（即指向一个字符的指针）。强制类型转换 (uint8_t *)&ch 的目的是将 ch 的地址从 char * 转换为 uint8_t *，使得指针类型符合 HAL_UART_Transmit 函数的要求。
简单的数据接收实验
通过串口想单片机发送命令，发送字符1，板载LED点亮，发送字符0，板载LED熄灭
如果第四个参数填10，即超时时间是10ms，如果在10ms之内没有接受到足够数量的数据，那么接收就会停止并返回错误，一般不使用这个超时时间，这时参数应当填HAL_MAX_DELAY,表示超时时间是无限大，如果没有接收到足够数量的数据，就会一直等待下去
该编程接口还有一个返回值，用来返回程序执行的结果，只有返回HAL_OK才表示接收成功
dataRcvd表示接收到的数据，Rcvd是Rceived的缩写
GBK、UTF-8 和 ASCII 字符编码标准的解释
IIC
基础知识
串口可以实现一对一的数据传输，单片机有三个串口，通过串口，最多让单片机和三个外部设备连接。
如果想要连接更多设备，就需要用到总线，IIC就是一种总线，可以让单片机跟大量设备进行连接，单片机一般作为IIC总线的主机，其他设备作为从机，
SCL（Serial Clock,串行时钟线），负责传输时钟信号，即这种高低变化的方波信号，每个时钟周期传输一位，所以时钟的频率越高，传输数据的速率就越快.
SDA(Serial Data,串行数据线)，负责传输数据，高电压表示1，低电压表示0。
主机和从机都有SCL和SDA引脚，需要将它们分别连接在SCL和SDA线上，IIC总线还需要两颗上拉电阻，阻值一般取4.7K，一颗接在SCL上，另一颗接在SDA上，分别对时钟线和数据线进行上拉，从机和主机的SCL和SDA引脚都应该使用开漏输出(P-MOS断开，只控制N-MOS的通断，N-MOS导通时输出低电压，N-MOS关断时，引脚悬空输出高阻抗)。
SCL和SDA两条线实现逻辑线与的原理是一样的，所以我们只分析其中的一条线。向所有的引脚都写1，开漏模式下向IO引脚写1，输出高阻抗，相当于开路，这样总线就悬空了，但是由于上拉电阻的存在，总线上的电压会被拉高，也就是输出高电压1；向任意一个引脚写0，剩下的引脚保持1，写1的引脚输出高阻抗，写0的引脚输出低电压，总线通过写0的引脚接地，虽然有上拉电阻的存在，但是它已经不起作用了，总线输出低电压0。这样就通过硬件电路实现了逻辑线与。
弱上拉，强下拉
由于IIC是总线结构，所以主机和从机会共用SCL和SDA这两条线
起始位
在数据传输开始之前，总线上处于空闲状态，由于上拉电阻的存在，所以SCL和SDA上都是高电压，此时，主机只要把SDA线拉低，就可以发送一个起始位。
寻址
在上一个阶段，我们已将发送了起始位，现在开始寻址，首先发送从机的七位地址，比如要寻址的设备是第一个从机0x78,把它的地址转换为二进制01111000，把最后一位丢掉，遇到0就发送低电压，遇到1就发送高电压，最后还要发送一个RW位用来填写数据传输的方向，R/W#=0时，代表向从机写数据，R/W#=1时，代表从从机读数据。发送完从机的地址之后，主机释放SDA线，等待从应答。从机通过把 SDA拉低来发送一个应答信号来告诉主机寻址成功，我们把这个应答信号称为ACK(Acknowlege)，如果没有发送应答信号叫NAK（Not Acknowlege）。
寻址阶段NAK的原因：
地址填错，要寻址的从机不存在；要寻址的从机正忙，没来得及回复ACK；从机故障
不管是哪种原因，只要收到了NAK，就表示寻址失败
数据传输
根据上一阶段填写的RW值，数据传输有两种不同的方向
写：主机发送，从机接收 。主机首先向从机发送8个比特，也就是一个字节的数据，然后释放掉SDA线，等待从机确认接收，从机通过把SDA拉低来发送一个ACK,表示数据收到；然后主机再发送第二个字节，以此类推，每次可以发送多个字节。
读：从机发送，主机接收。读数据和写数据类似，但是方向相反，从机发送数据，主机回复ACK，每读一个字节，回复一个ACK，
停止位
在数据传输结束之后，主机需要向总线上发送一个停止位，当SCL是高电压时，向SDA上发送一个上升沿。
练习:主机向从机0x78写0x5a,0x33，然后再读一个字节
数据传输开始之前，总线上处于空闲状态；主机通过把SDA拉低来发送一个起始位，开始寻址，主机发送0x78,RW=0,表示写数据；然后主机释放SDA等待从机应答，从机0x78通过把SDA拉低来发送一个ACK，此时寻址成功；主机发送第一个字节0x5a（01011010），然后释放SDA等待从机确认接收数据，从机通过把SDA拉低，发送ACK，第一个字节传输完成；紧接着主机发送第二个字节0x33（00110011），释放SDA等待从机应答，从机发送ACK，第二个字节发送成功。两个字节都发完了，此时主机发送停止位，数据传输结束，总线重新进入空闲状态。下一步主机需要从从机读取一个字节的数据，它先发送起始位，然后发送0x78（0111100），RW=1，表示方向是读，主机释放SDA，从机发送ACK表示寻址成功，主机从从机读取一个字节的数据，然后从机释放SDA，等待主机应答，因为不想接收更多的数据，所以发送一个NAK，然后发送一个停止位，数据传输结束。
IIC以高低变化的电压来传输数据，每个时钟周期传输一位，把每秒钟传输位的数量叫做波特率，波特率越大，通信速率越快。根据通信速率的快慢IIC总线可以分成多种模式,STM32F105C8T6只支持标准模式和快速模式，也就是最大通信速度不超过400kbps
IIC总线里，主机可以通过SCL向外发送这种方波信号，即时钟信号，在快速模式下，它的占空比是可以设置的，如果没有特殊说明，我们一般选择2:1的占空比。
简单的数据收发实验
我们可以使用一块0.96寸的OLED显示屏显示字母、汉字、图像、动画等各种各样的信息。
我们一般用不到SMBus,直接选IIC
STM32既可以作为主机来连接大量的外部设备，也可以作为从机挂载在IIC总线上，当STM32作为IIC从机的时候，需要另一块单片机作为主机。STM32作从机的现象比较少见，只有在大型的项目中才会用到。当STM32作主机的时候，设置上面的参数，当STM32作从机时，设置下面的参数。
