> 我们用的开发板和书上的不一样，另外开发环境不太一样，因此这一章内容我们主要介绍开发板和开发环境。
[toc]
# 1. STM32微处理器概述
## 1.1. Cortex-M 家族
使用ARM Cortex-M 内核， ，
## 1.2. STM32F103C8T6
- Arm® 32-bit Cortex ®-M3 CPU core
- Memories
- 64 or 128 Kbytes of Flash memory
- 20 Kbytes of SRAM
- 2x 12-bit, 1 μs A/D converters (up to 16 channels)
- DMA
- 7-channel DMA controller
- Peripherals supported: timers, ADC, SPIs,
- I2Cs and USARTs
- Up to 80 fast I/O ports
- Debug mode –
- Seven timers
- Three 16-bit timers, each with up to 4 IC/OC/PWM or pulse counter and quadrature (incremental) encoder input
- 16-bit, motor control PWM timer with dead-time generation and emergency stop
- Two watchdog timers (independent and window)
- SysTick timer 24-bit downcounter
- Up to nine communication interfaces
- Up to two I2C interfaces (SMBus/PMBus®)
- Up to three USARTs (ISO 7816 interface,
- LIN, IrDA capability, modem control)
- Up to two SPIs (18 Mbit/s)
- CAN interface (2.0B Active)
- USB 2.0 full-speed interface
### 1.2.1. 封装
### 1.2.2. 芯片引脚（ ）
- 电源： ；
- 复位：
- 时钟： ， ， ；
- 调试： （ ）
- 通用：
参考资料：
- [如何在STM32中获得最佳ADC精度 ](../../STM32官方手册/AN2834 - 如何在STM32中获得最佳ADC精度.pdf )
- [STM32中文参考手册 ](../../STM32%E5%AE%98%E6%96%B9%E6%89%8B%E5%86%8C/STM32%E4%B8%AD%E6%96%87%E5%8F%82%E8%80%83%E6%89%8B%E5%86%8C.pdf )
- [STM32CubeIDE入门指南 ](../../STM32%E5%AE%98%E6%96%B9%E6%89%8B%E5%86%8C/STM32CubeIDE%E5%85%A5%E9%97%A8%E6%8C%87%E5%8D%97.pdf )
- [STM32CubeMX用户手册 ](../../STM32%E5%AE%98%E6%96%B9%E6%89%8B%E5%86%8C/STM32CubeMX%E7%94%A8%E6%88%B7%E6%89%8B%E5%86%8C.pdf )
- [STM32F1xxHAL库与LL库手册(英文) ](../../STM32%E5%AE%98%E6%96%B9%E6%89%8B%E5%86%8C/STM32F1xxHAL%E5%BA%93%E4%B8%8ELL%E5%BA%93%E6%89%8B%E5%86%8C(%E8%8B%B1%E6%96%87 ).pdf)
- [STM32F10xx硬件开发应用笔记 ](../../STM32%E5%AE%98%E6%96%B9%E6%89%8B%E5%86%8C/STM32F10xx%E7%A1%AC%E4%BB%B6%E5%BC%80%E5%8F%91%E5%BA%94%E7%94%A8%E7%AC%94%E8%AE%B0.pdf )
- [STM32F103中文参考手册 ](../../STM32%E5%AE%98%E6%96%B9%E6%89%8B%E5%86%8C/STM32F103%E4%B8%AD%E6%96%87%E5%8F%82%E8%80%83%E6%89%8B%E5%86%8C.pdf )
- [STM32F103C8规格书 ](../../STM32%E5%AE%98%E6%96%B9%E6%89%8B%E5%86%8C/STM32F103C8%E8%A7%84%E6%A0%BC%E4%B9%A6.pdf )
- [STM32国产替代者 ](https://www.eeworld.com.cn/mcu/eic676433.html )
# 2. KeysKing开发板
两个刚毕业的大学生做的项目，非常适合教学使用，有丰富的扩展。[有视频教材](https://www.bilibili.com/video/BV12v4y1y7uV/?spm_id_from=333.999.0.0& vd_source=3c8e333d6657680a469ddf0238f01d6a)。
- 自己负责自己的硬件，损坏需要赔偿
- 每个盒子中有一张表格，请核对表格仔细检查附件
- 领用与归还都需要在表格签字
- 大多情况下不需要使用附件，如果要使用附件，请确保电源不要接错烧板子
- B站有视频，
## 2.1. 主要外部附件
## 2.2. 开发板硬件简单解析
[学习板原理图 ](../../%E5%BC%80%E5%8F%91%E6%9D%BF%E8%B5%84%E6%96%99/%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E6%9D%BF%E5%8E%9F%E7%90%86%E5%9B%BE.pdf )
如何看懂电路图？简单，标号一样的就是一样的，或者是相连接的。
### 2.2.1. 供电
AP2112是一个线性稳压器件， ， ， ？
通过TYPE-C接口， ， ；
TYPE-C连接到 CH343P （ ） ， ， ，
另外，
最后看一下电流防倒灌电路：
VBUS是TYPE-C的5V， ， ， ， （ ）
### 2.2.2. 时钟和复位
时钟电路（ ） ：
时钟电路与书上的开发板不一致， ， ！
1. LSI： ， ；
2. HSI： ；
3. LSE： ；
4. HSE：
1的位置是两个时钟， （ ； ，
> 为什么需要32.768k的时钟？
复位电路：
2位置是复位电路（ ） ， ， ， ， ； ， ，
> 复位电容的工作原理是什么？
>
> 为什么复位会用低电位，而不用高电位复位？
上述是开发板的主要核心电路分析，后面的课程当中对用到的电路进行分析。要学会看电路的原理图。
# 3. 开发环境
## 3.1. 开发软件
### 3.1.1. 开软件开发工具(p45)
1. STM32CubeMX： ， ， ；
2. STM32CubeIDE： ， ，
### 3.1.2. 嵌入式软件
1. STM32CubeMCU Packages (MCU固件包)
1. STM32Cube HAL APIs
2. STM32Cube LL APIs
3. 中间件
## 3.2. 开发环境安装
[视频:安装stm32CubeIDE ](https://www.bilibili.com/video/BV1HM411b78E/?spm_id_from=333.788&vd_source=3c8e333d6657680a469ddf0238f01d6a )
书上介绍的开发环境是Keil开发环境， ， ， ， ， ，
下载 [stm32cubeide ](https://www.st.com.cn/zh/development-tools/stm32cubeide.html ) 。
另外，后续的开发中会使用到串口，推荐开源的 xtools（ ） ，
下载 [xtools ](https://gitee.com/x-tools-author/x-tools ) ，
> 注意，虽然下载不需要用户，但是使用需要登录！否则无法下载相应的芯片资源，无法进行编译！在下图中 MyST 菜单中登录后才能进行相应的开发。
STM32CubeIDE集成了： ： ， ， ：
一般的开发流程如下：
1. 目标选择
2. 引脚分配
3. 外设配置
4. 时钟配置
5. 工程配置
6. 程序编写
## 3.3. 升级STLink固件
STLink 调试器版本需更新，否则可能无法下载程序和进行调试。
1. 把调试器插入计算机任何一个USB口；
2. 在Help菜单中找到 ST-Link 更新，出现以下界面：
3. Refresh Device List 的左边应该出现 ST-LINK/V2 的选项， ， ，
## 3.4. 示例：
### 3.4.1. 新建项目
File->New->STM32 Project 出现以下界面：
在1位置输入 103C8T6 后， ， ，
在1位置输入项目名称，
选择开发固件（ ， ） ， ， ，
### 3.4.2. 硬件配置
上图是说IDE试图打开设备配置的配置方案，
查看RGB硬件的端口， ， ； ， ， ， ， ， ，
好了，目前我们的芯片看起来是这样：
PA6变绿， ， ， ，
### 3.4.3. 加入代码
打开 main.c 大约在101 行左右， ， ， ！
```c
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_Delay(1000);
HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);
}
/* USER CODE END 3 */
}
```
代码一定需要在 /* USER CODE BEGIN 3 */ 和 /* USER CODE END 3 */ 之间， ， ， ，
接下来点击运行按钮：
可能会出现运行配置的界面：
注意接口应该是SWD， ，
### 3.4.4. 调试
如下图，
在main.c 中，加入的代码前面双击，会出现一个蓝点，这就是程序运行后中断等待的地方。
下图中，点击一个小虫子的图标进行调试：
程序开始会在 HAL_Init(); 处中断，下图是调试工具：
依次是：
1. 重新开始调试；
2. 继续（ ） ；
3. 暂停
4. 停止(ctl+F2)
5. 端口连接
6. 进入到函数(F5)
7. 跳过函数(F6)
8. 跳出函数(F7)
使用 F8 继续，在刚刚的断点处中断：
继续按F8， ，
# 4. 开发环境详解
Stm32CubeIDE 其实是由多个工具所构成：
- Stm32CubeMX： ， ， ，
- Eclipse CDT IDE：
- GCC for ARM：
- ST-Link 工具： ， ，
## 4.1. Stm32CubeMX
该工具是整个STM32开发的核心， ， ：
这就是Stm32CubeMX所维护的文件， ， ， ，
在IDE中，
这个工具还有一个功能是维护 MCU Packages 就是不同系列MCU的底层框架代码和一些附加功能代码（ ） ，
## 4.2. 编译下载过程
上面就是整个的开发的流程， ，
接下来我们来看看STM32CubeMX帮助我们做了些什么， ：
- Binaries 是编译后的目标文件；
- Includes 是引用的 Embedded Software Packages 中的头文件，主要实现芯片初始化、外设配置、操作系统、网络协议栈等功能。这些功能都准备好了，只需要配置和使用就可以了；
- Core 用户的核心代码在这里；
- Drivers 硬件抽象层的代码在这里，包括各种外围硬件驱动，操作系统配置等；
- Debug/Release 和传统C/C++一样，编译的中间代码；
- Blink.ioc 工程文件，被 Stm32CubeMX 所维护；
- 其他文件。。。
其实，大部分时间，开发者只需要维护 Core 中的部分代码即可。
## 4.3. 代码分析
这里重点看 main.h 和 main.c 这两个文件。
main.h 中重点看看 60 行左右：
```c
/* Private defines -----------------------------------------------------------*/
#define LED_Pin GPIO_PIN_6
#define LED_GPIO_Port GPIOA
```
这两行宏定义是因为刚刚把 PA6 定义了一个Label叫做LED。框架在生成代码的时候会自动生成相应的常量（ ） ， ，
在main.c的 **static** **void** **MX_GPIO_Init** (**void**) 函数中，大约 150 行
```c
/*Configure GPIO pin Output Level */
HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_RESET);
/*Configure GPIO pin : LED_Pin */
GPIO_InitStruct.Pin = LED_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(LED_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
```
生成的代码对PA5端口进行了初始化。以上的代码都是自动生成的， ，
用户逻辑代码， ：
```c
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_Delay(1000);
HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);
}
/* USER CODE END 3 */
}
```
注意用户代码必须在 /* USER CODE BEGIN 3 */ 和 /* USER CODE END 3 */ 之间！否则重新生成代码的时候会被删除。
HAL_Delay(1000); 表示使用延时1000毫秒；
HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin); 两个参数， ， ； ，
> 其实框架还生成了很多工作， ， ， ，
## 4.4. Stm32CubeMX 的使用（ ）
该工具四大功能：
1. Pinout & Configuartion： ， （ ） ；
2. Clock Configuration： ；
3. Project Manager： ， ， ；
4. Tools： ，
一般最常用的就是 Pinout Configuartion 和 Clock Configuration
# 5. 串口通信演示（ ）
> 注意： ， ， ， ，
>
> 85页设置了一个 fputc 函数来使得 printf 可以输出到串口，这种方式在 Stm32CubeIDE 中无法使用。下面会说道。
上一个LED的演示很简单， ， ，
## 5.1. 硬件连接
这次使用1和2两个接口：
1. 通过一条type-c连接线接入开发机的USB，
2. 和ST-Link连接后， ，
查看1对应的端口说明：
知道串口的两个引脚是 PA2和PA3，
## 5.2. 项目设置
请参考[示例： ： ，
### 5.2.1. 时钟设置（ ）
如果我们打开时钟配置界面会发现：
LSE和HSE全部都是灰色， ， ； ， & Congiguration 中使能相应的配置。
首选选择 Pinout & Congiguration 功能， （ ） ， （ ） ， ，
回到 Clock Configuration ，进行一下设置：
这样就可以使用外部时钟了，外部时钟的好处是更精确。这里的图叫做时钟树，我们先不关心时钟树的具体内容，先就这么设置，后面用到的时候会详细讲解。
### 5.2.2. 设置调试模式
在 Pinout & Congiguration 的左边，选择 System Core 中的 SYS， ：
调试方式选择 Serial Wire。其实不用设置也可以， ，
### 5.2.3. USART2 配置
通过开发板提供的资料， ， ？
在芯片视图中点击PA2：
看到了吗？ ，
在 Pinout & Congiguration 的左边， ， ， （ ） ， ：
- 波特率：
- 数据位长度：
- 校验：无
- 停止位：
记住这些参数，在开发机中的串口监视也需要采用同样的参数才能收到数据。当设置完成后，使用 ctl+s 保存，会提示是否需要生成代码，当然要生成。
## 5.3. 软件编写
在 main.c 函数的大约 100 行左右修改代码如下：
```c
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
char *msg = "hello world!\n";
while (1) {
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_Delay(1000);
HAL_UART_Transmit(& huart2, msg, strlen(msg), 100);
}
/* USER CODE END 3 */
}
```
编译后发现有三个警告，
```
09:10:24 Build Finished. 0 errors, 3 warnings. (took 757ms)
```
虽然警告一般不影响我们的程序，但我们还是试图解决。一直向上面，看看警告的具体内容：
```
../Core/Src/main.c:103:49: warning: implicit declaration of function 'strlen' [-Wimplicit-function-declaration]
103 | HAL_UART_Transmit(& huart2, msg, strlen(msg), 100);
| ^~~~~~
../Core/Src/main.c:21:1: note: include '< string.h > ' or provide a declaration of 'strlen'
20 | #include "main.h"
+++ |+#include < string.h >
```
这里其实已经给了我们解决方案， ， （ ） ， ， ，
来到main.c的第22行左右： ：
```c
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <string.h>
/* USER CODE END Includes */
```
下一个警告是：
```
../Core/Src/main.c:103:44: warning: pointer targets in passing argument 2 of 'HAL_UART_Transmit' differ in signedness [-Wpointer-sign]
103 | HAL_UART_Transmit(& huart2, msg, strlen(msg), 100);
| ^~~
| |
| char *
In file included from ../Core/Inc/stm32f1xx_hal_conf.h:338,
from ../Drivers/STM32F1xx_HAL_Driver/Inc/stm32f1xx_hal.h:29,
from ../Core/Inc/main.h:30,
from ../Core/Src/main.c:20:
../Drivers/STM32F1xx_HAL_Driver/Inc/stm32f1xx_hal_uart.h:749:79: note: expected 'const uint8_t *' {aka 'const unsigned char * '} but argument is of type 'char *'
749 | HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, const uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
```
HAL_UART_Transmit 这个函数负责向串口发送数据，其第二个参数的类型是 uint8_t * 类型，但是我们传入的是 char * 类型。虽然这两个类型是兼容的，我们还是最好改一下。有多种方案，现在我们直接用强制类型转换。
```c
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
char *msg = "hello world!\n";
while (1) {
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_Delay(1000);
HAL_UART_Transmit(& huart2, (uint8_t*) msg, strlen(msg), 100);
}
/* USER CODE END 3 */
}
```
> 如果把 msg 的类型改成 uint8_t* 任然会出现警告，自己试试为什么？
好了，完美了，没有任何警告。
### 5.3.1. 与书上的不同
85页设置了一个 fputc 函数来使得 printf 可以输出到串口，这种方式在 Stm32CubeIDE 中无法使用。因此还是按照该文档的方法来进行！
## 5.4. 运行效果
把程序下载到开发板，打开串口工具，注意波特率等参数一定和开发板的串口参数一致：
最后我们成功的收到了串口发送的数据：
# 6. 实践任务
1. 按照本章的介绍，独自完成 Blink 点亮小灯的程序；
2. Eclipse 对 C语言的代码解析和语法分析没有 clion 好，有能力的同学可以尝试使用 clion 和 stm32cube 来进行开发和调试。
