1 STM32简介

  • ST是ST公司，M就是MCU，32就是32位，STM32是ST公司基于ARM Core-M内核开发的32位微控制器
  • 应用在嵌入式领域，如智能车、物联网、工业控制、娱乐电子产品

1 ARM

  • 既指ARM公司，也指ARM处理器内核
  • ARM是全球领先的半导体知识产权（IP）提供商，全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构
  • ARM公司设计ARM内核，半导体厂商完善内核周边电路并生产芯片（开放合作）

本次学习采用：STM32F103C8T6型号

  • 产品类型：F = 通用类型
  • 产品子系列：101 = 基本型 102 = USB型 103 = 增强型 105或107 = 互联型
  • 引脚数目：T=36脚 C=48脚 R=64脚 V=100脚 Z=144脚
  • 闪存存储器容量：4=16K 6=32K 8=64K B=128K C=256K D=384K E=512K
  • 封装：H=BGA T=LQFP U=VFQFPN Y=WLCSP64
  • 温度范围：6=工业级，-40~85℃ 7=工业级，-40~105℃

2 外设

STM32F1型号的所有外设如下：

3 系统结构

4 引脚定义

红色：电源相关

蓝色：最小系统相关

绿色：IO口、功能口相关

5 启动配置

Boot引脚的值在上电的一瞬间有效，之后就随意了

6 最小系统电路

只有一块芯片是无法工作的，需要些别的元器件，能工作的最小系统叫做最小系统电路

2 软件安装和新建工程

1 软件安装

  • 安装Keil5 MDK
  • 安装器件支持包
  • 软件注册（破解）
  • 安装STLINK驱动（Keil安装目录->ARM->STLink->USBDriver->dpinst_amd64.exe）
  • 安装USB转串口驱动（C51已经安装过）

2 新建工程

  1. 首先先新建一个文件夹用于存放工程
  2. 点击Project->New uVersion Project，选择对应型号，这里是STM32F103C8
  3. 在工程目录中新建文件夹Start用于放置启动文件，启动文件在如下所示的三个地方，STM32工程从启动文件开始执行，将这些文件都复制下来粘贴到Start文件夹下，在打开Keil软件，将其添加到工程中。其中启动文件有很多个，我们只能添加一个，这里添加md.s的启动文件，此外，要在Keil的魔术棒->c/c++中添加Start的路径。

图01

图02

图03

图04

图05

图06

图07

4.再在工程中添加组，改名为User，放置自己写的代码文件，包括main.c，注意：这里的main函数必须是int类型，和C51的void类型不同

图08

5.如果使用寄存器进行开发，工程建到这里就可以了，点击魔术棒，进行如下配置

图09

再点击右边的Settings，进行如下配置

图10

6.配置完成后，插上STLink连接STM32（连接方式记得看图），完成之后编译程序，然后点击编译旁边的Load按钮，如果一切正常就会下载到STM32里面（这边容易出现很多异常，建议百度）

7.如果使用标准库函数进行开发，在工程文件夹新建一个Library文件夹，用于放置库函数文件，将如下路径的文件全部复制到Library文件夹下

图11

图12

再打开inc文件夹，存放的都是头文件，同样全选复制粘贴到Library文件夹下

图13

图14

同样回到Keil工程，添加Library组，将刚刚Library文件夹中的文件添加到工程

8.但是没办法直接使用，还需要在如下位置将三个文件添加到User文件夹中并添加到工程

图15

9.最后在魔术棒中进行对应的配置，包括宏定义和头文件路径

图16

启动文件选择如下所示：

整个工程的架构如下：

3 GPIO

1 GPIO简介

  • GPIO（General Purpose Input Output） 通用输入输出口
  • 配置8种输入输出模式
  • 引脚电平：0-3.3v，部分引脚可以容忍5v
  • 输出模式下可控制端口输出高低电平，用以驱动LED、控制蜂鸣器、模拟通信协议输出时序等
  • 输入模式下可读取端口的高低电平或电压，用于读取按键输入、外接模块电平信号输入、ADC电压采集、模拟通信协议接受数据等

2 GPIO基本结构

所有GPIO都是挂载在APB2总线上，命名是GPIOA、GPIOB…引脚命名就是PA0-PA15、PB0-PB15…

这里的寄存器是32位寄存器，但是端口只有16位，所以寄存器低16位对应有端口，而高16位没有

寄存器负责存储数据，驱动器用来增大驱动能力

3 GPIO位结构

  1. 这里的肖特基触发器应该为施密特触发器，作用是如果输入电压大于某一阈值，输出电压就会变为高电平。如果输入电压小于某一阈值，输出电压就会变为低电平。可以有效避免因信号波动造成的输出抖动现象
  2. 位设置/清除寄存器，可以保证只操作某一位而不影响其他位，如果要使某一位变成1，那么在位设置寄存器的那一位置1，其他位置0，可以保证输出的那一位被置为1，其他位不变。同理位清除寄存器也类似
  3. 在推挽输出模式下，STM32对IO口具有绝对控制权，高低电平都由STM32说了算。
  4. 在开漏输出模式下，P-MOS无效，只有N-MOS在工作，数据寄存器为1时，下管断开，相当于输出断开，也就是高阻模式；数据寄存器为0时，下管导通，输出直接接到VSS，也就是输出低电平。这种模式下只有低电平有驱动能力，高电平没有驱动能力。
  5. 关闭输出模式下，两个MOS管都无效，也就是输出关闭，端口的电平由外部信号控制

4 GPIO模式

输出的时候，输入是有效的。但是输入的时候输出是无效的

1 浮空/上拉/下拉输入

2 模拟输入（接ADC的时候专属使用）

3 开漏输出/推挽输出

4 复用开漏/推挽输出

5 LED、蜂鸣器的硬件电路

6 面包板

7 KeilKill.bat小工具

编译后产生的中间文件会占用较大内存，如果需要分享工程给别人这样会比较耗费时间，将KeilKill.bat文件放置在工程根目录下，双击会清除编译产生的中间结果，这样会使文件迅速瘦身，助于分享给别人

8 程序基本流程

  1. 开启GPIO外设时钟，使用RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE)，第一个参数的要开启的APB2外设

  2. 定义结构体变量，将其三个属性进行赋值，然后进行初始化

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;   //推挽输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;  //12号引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  //进行初始化

  3. 这样就可以操作GPIO了，以上开启的是GPIOB，所以可以操作GPIOB了，以下是些示例代码

    //GPIO控制蜂鸣器响
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
Delay_ms(100);
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
Delay_ms(100);
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
Delay_ms(100);
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
Delay_ms(700);

    //GPIO控制LED流水灯效果
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0001);  //0000 0000 0000 0001  Delay_ms(500);
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0002);  //0000 0000 0000 0010  Delay_ms(500);
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0004);  //0000 0000 0000 0100  Delay_ms(500);
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0008);  //0000 0000 0000 1000  Delay_ms(500);
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0010);  //0000 0000 0001 0000  Delay_ms(500);
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0020);  //0000 0000 0010 0000  Delay_ms(500);
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0040);  //0000 0000 0100 0000  Delay_ms(500);
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0080);  //0000 0000 1000 0000  Delay_ms(500);

    //GPIO控制LED单个闪烁
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_RESET); Delay_ms(500);
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_SET);  Delay_ms(500);

9 按键

  • 按键：常见的输入设备，按下导通，松手断开
  • 按键抖动：由于按键内部使用的是机械式弹簧片来进行通断的，所以在按下和松手的瞬间会伴随有一连串的抖动

10 传感器模块

传感器模块：传感器元件（光敏电阻/热敏电阻/红外接收管等）的电阻会随外界模拟量的变化而变化，通过与定值电阻分压即可得到模拟电压输出，再通过电压比较器进行二值化即可得到数字电压输出

11 按键、传感器模块的硬件电路

12 C语言内容补充

1 数据类型

STM32和51单片机不同，多了short，51中int是16位的。

这里long和int范围一样，只用long long是64位

2 宏定义

  • 关键字：#define

  • 用途：用一个字符串代替一个数字，便于理解，防止出错；提取程序中经常出现的参数，便于快速修改

  • 定义宏定义：
    #define ABC 12345

  • 引用宏定义：
    int a = ABC; //等效于int a = 12345;

3 typedef
  • 关键字：typedef
  • 用途：将一个比较长的变量类型名换个名字，便于使用
  • 定义typedef：
  • typedef unsigned char uint8_t;
  • 引用typedef：
  • uint8_t a; //等效于unsigned char a;
  • 和宏定义的区别：
  • 宏定义新名字在左边，而typedef新名字在右边
  • 宏定义不需要分号，typedef需要分号
  • 宏定义可以换任何名字，而typedef只能专门换变量类型（会对变量名字进行检查，不是变量名字不行）
4 结构体
  • 关键字：struct
  • 用途：数据打包，不同类型变量的集合
  • 定义结构体变量：
  • struct{char x; int y; float z;} StructName;
  • ​ struct后面花括号里面的是结构体的内容，也就是结构体中需要存放哪些类型的哪些变量
  • ​ 因为结构体变量类型较长，所以通常用typedef更改变量类型名
  • ​ 使用typedef定义如上结构体： 
    typedef struct{
char x;
int y; 
float z;
} StructName_t;

StructName_t c;
c.x = 'A';
c.y = 123;
c.z = 3.14;

  • 引用结构体成员：
    StructName.x = ‘A’;
    StructName.y = 66;
    StructName.z = 1.23;

    或 pStructName->x = ‘A’; //pStructName为结构体的地址

    ​ pStructName->y = 66;
    ​ pStructName->z = 1.23;
     

5 枚举
  • 关键字：enum
  • 用途：定义一个取值受限制的整型变量，用于限制变量取值范围；宏定义的集合
  • 定义枚举变量：
  • enum{FALSE = 0, TRUE = 1} EnumName;
  • 因为枚举变量类型较长，所以通常用typedef更改变量类型名
  • ​ 使用typedef更改变量类型名使用方法： 
    typedef enum{
  FALSE=0,
  TRUE=1
} EnumName_t;

EnumName_t a;
a = FALSE;
a = TRUE;

  • 引用枚举成员：
    EnumName = FALSE;
    EnumName = TRUE;

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