STM32开发——基础外设

STM32开发------基础外设

一、STM32基本介绍

1. 常用STM32型号说明

STM32F103C8T6：小容量芯片，256KB Flash，48引脚，应用：简单控制、传感器读取。
STM32F103RCT6：中容量芯片，256KB Flash，64引脚，应用：工业控制、人机界面。
STM32F103ZET6：大容量芯片，512KB Flash，144引脚，应用：复杂系统、图形界面。

2. 两种开发方式

开发方式	说明	特点
寄存器开发	直接操作硬件寄存器	底层、复杂、效率高
库开发	调用封装好的函数库	简单、快速、易移植

3. 两种库函数

(1) 标准库（ST标准库）

状态：已经不维护了
特点：通过结构体封装寄存器

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// 标准库结构体示例
struct {
    unsigned int GPIOx_CRL;  // 配置低寄存器
    unsigned int GPIOx_CRH;  // 配置高寄存器
    // ... 其他寄存器
}

(2) HAL库

状态：当前主流
特点：图形化界面开发，配置简单

二、开发工具准备

1. 所需工具清单

工具	作用
Java环境	运行STM32CubeMX的基础
STM32CubeMX	图形化界面配置硬件资源
Keil5	编译、下载、调试代码
ARM编译器	Keil自带的ARM编译工具链
FlyMcu	串口下载工具

2. 开发流程

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1. 安装Java环境
2. 打开STM32CubeMX
3. 图形化配置硬件资源（时钟、引脚、外设）
4. 生成Keil工程代码
5. 在Keil5中编写用户代码
6. 使用ARM编译器编译
7. 通过FlyMcu下载到STM32

三、时钟配置

1. STM32时钟来源

高速外部时钟：8MHz晶振
倍频：8MHz × 9 = 72MHz（STM32内部工作频率）

2. 时钟配置流程

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外部8MHz晶振
    ↓
PLL锁相环（9倍频）
    ↓
系统时钟72MHz
    ↓
各外设时钟（通过分频得到）

四、GPIO基础操作函数

1. 写入引脚电平

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HAL_GPIO_WritePin(GPIO端口, 引脚号, 电平值);

参数说明：

参数	示例	说明
GPIO端口	GPIOC	哪个GPIO组（A、B、C、D等）
引脚号	GPIO_PIN_2	具体第几号引脚
电平值	GPIO_PIN_SET(1)	高电平/熄灭
	GPIO_PIN_RESET(0)	低电平/点亮

2. 读取引脚电平

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uint8_t value = HAL_GPIO_ReadPin(GPIO端口, 引脚号);

返回值：

1：高电平
0：低电平

3. 延时函数

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HAL_Delay(1000);  // 延时1000毫秒（1秒）

五、LED实验

1. 原理图分析

PC2引脚：输出低电平 → LED1亮
PC3引脚：输出低电平 → LED2亮
输出高电平 → LED熄灭

2. 配置步骤

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// 1. 在STM32CubeMX中配置PC2、PC3为输出模式

// 2. 编写代码控制LED
// 点亮LED1
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);  // 低电平点亮

// 点亮LED2
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET);  // 低电平点亮

// 熄灭LED1
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);    // 高电平熄灭

// 读取LED状态
uint8_t led_status = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_2);

3. LED闪烁示例

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while(1)
{
    // LED1点亮
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(500);  // 延时500ms
    
    // LED1熄灭
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(500);  // 延时500ms
}

六、STM32启动方式

1. 三种启动模式

启动模式	说明	应用场景
Flash启动	从内部Flash启动	正常模式运行程序
系统存储器启动	从内置Bootloader启动	固件升级
内置SRAM启动	从内置SRAM启动	调试模式

2. BOOT引脚配置

BOOT0	BOOT1	启动方式
0	任意	Flash启动（正常模式）
1	0	系统存储器启动（Bootloader）
1	1	内置SRAM启动

3. 引脚连接

VCC：接3.3V电源
GND：接地
BOOT0：接VCC(1)或GND(0)
BOOT1：接VCC(1)或GND(0)

七、蜂鸣器实验

1. 原理图分析

PC1引脚高电平 → 蜂鸣器响
PC1引脚低电平 → 蜂鸣器不响

2. 配置步骤

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// 1. 在STM32CubeMX中配置PC1为输出模式

// 2. 编写代码控制蜂鸣器
// 打开蜂鸣器
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);   // 高电平响

// 关闭蜂鸣器
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET); // 低电平不响

// 蜂鸣器响一声示例
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);   // 打开
HAL_Delay(1000);                                       // 响1秒
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET); // 关闭

八、按键实验

1. 原理图分析

按键K1按下 → PA0引脚呈现高电平
按键K2按下 → PC13引脚呈现高电平
未按下时：通过下拉电阻保持低电平

2. 配置步骤

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// 1. 在STM32CubeMX中配置PA0、PC13为输入模式

// 2. 编写代码读取按键状态
while(1)
{
    // 读取K1按键状态
    uint8_t key1 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0);
    
    // 读取K2按键状态
    uint8_t key2 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13);
    
    if(key1 == 1)  // K1按下
    {
        // 执行K1按下后的操作（如点亮LED）
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
    }
    
    if(key2 == 1)  // K2按下
    {
        // 执行K2按下后的操作（如点亮另一个LED）
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET);
    }
    
    HAL_Delay(10);  // 延时10ms消抖
}

九、串口通信

1. 同步与异步

同步(Sync)：有时钟线，双方时钟同步
异步(Async)：无时钟线，依靠波特率同步

2. 串口发送函数

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HAL_UART_Transmit(串口控制器, 发送数据, 数据长度, 超时时间);

参数说明：

参数	示例	说明
串口控制器	&huart1	使用哪个串口（USART1）
发送数据	(uint8_t*)tmpbuff	要发送的数据缓冲区
数据长度	strlen(tmpbuff)	发送的字节数
超时时间	1000	超时时间（毫秒）

发送示例：

复制代码

char tmpbuff[32] = {"hello\n"};

// 发送字符串
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)tmpbuff, strlen(tmpbuff), 1000);

3. 串口接收函数

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HAL_UART_Receive(串口控制器, 接收缓冲区, 接收长度, 超时时间);

接收示例：

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char recv_buf[32] = {0};

// 接收数据
HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t*)recv_buf, sizeof(recv_buf), 1000);

4. XCOM串口助手

作用：PC端串口调试软件
功能：发送数据、接收数据显示、配置波特率等

十、完整开发流程总结

1. 整体流程

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1. 硬件分析
   ├─ 查看原理图，确定引脚功能
   └─ 确定外设连接方式

2. CubeMX配置
   ├─ 配置时钟（8MHz晶振 → 72MHz）
   ├─ 配置GPIO（输入/输出模式）
   ├─ 配置外设（串口、定时器等）
   └─ 生成Keil工程代码

3. Keil编写代码
   ├─ 在main.c中添加用户代码
   ├─ 调用HAL库函数操作硬件
   └─ 编译生成hex文件

4. 下载运行
   ├─ 设置BOOT引脚（正常模式 BOOT0=0）
   ├─ 使用FlyMcu通过串口下载
   └─ 运行并观察结果

2. 常用HAL库函数总结

函数	功能	使用场景
HAL_GPIO_WritePin()	设置引脚电平	控制LED、蜂鸣器
HAL_GPIO_ReadPin()	读取引脚电平	读取按键状态
HAL_Delay()	毫秒级延时	延时、消抖
HAL_UART_Transmit()	串口发送	发送数据到PC
HAL_UART_Receive()	串口接收	接收PC发来的数据

3. 引脚电平对应关系

外设	高电平(1)	低电平(0)
LED	熄灭	点亮
蜂鸣器	响	不响
按键	按下	未按下

总结：

两种开发方式：寄存器（底层）和库函数（高效）
HAL库：当前主流，配合CubeMX图形化配置
GPIO操作：WritePin写电平，ReadPin读电平
启动方式：正常模式从Flash启动，BOOT0=0
串口通信：Transmit发送，Receive接收
外设控制：LED（低电平亮）、蜂鸣器（高电平响）、按键（按下高电平）