>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 ![image-20240831110223219](./img/image-20240831110223219.png) 使用ARM Cortex-M 内核,由意法半导体生产的STM32F1系列。STM32被广泛应用于各种消费电子产品、工业控制、汽车领域,有完善的产品线和开发工具。 ## 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 – Serial wire debug (SWD) and JTAG - 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 ![image-20240831135822412](./img/image-20240831135822412.png) ### 1.2.2. 芯片引脚(p17) ![image-20240831135846786](./img/image-20240831135846786.png) - 电源:VDD、VSS;VDDA、VSSA - 复位:NRST - 时钟:OSC,高速和低速,高速8M;低速32.768K,主要用于时钟 - 调试:JATG(下面分析开发板时会标出) - 通用:GPIO 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)。 ![Alt text](../../%E5%BC%80%E5%8F%91%E6%9D%BF%E8%B5%84%E6%96%99/%E6%8A%98%E9%A1%B5%E5%B0%81%E9%9D%A2%E5%B0%81%E5%BA%95.png) - 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,有兴趣的朋友可以看视频做更多的实验 ![Alt text](../../%E5%BC%80%E5%8F%91%E6%9D%BF%E8%B5%84%E6%96%99/%E6%8A%98%E9%A1%B5%E5%86%85%E9%9D%A2.png) ## 2.1. 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。 ### 2.1.1. 供电 ![image-20240831141714077](./img/image-20240831141714077.png) AP2112是一个线性稳压器件,把5V降压成3.3V为MCU供电。因此开发板有两套电压,5V和3.3V,请注意区分。5V电压哪里来? 通过TYPE-C接口,接计算机的USB接口,其中的VBUS就是5V; ![image-20240831142937858](./img/image-20240831142937858.png) TYPE-C连接到 CH343P (USB转串口),为计算机提供了一个串口,该串口与MCU的PA2、PA3连接,为计算机和开发板的串口建立了通信。 ![image-20240831142857969](./img/image-20240831142857969.png) 另外,调试接口的SWD中的VSWD也是计算机USB的5V。 ![image-20240831143434835](./img/image-20240831143434835.png) 最后看一下电流防倒灌电路: ![image-20240831143539169](./img/image-20240831143539169.png) VBUS是TYPE-C的5V,VSWD是调试接口SWD的5V,通过防倒灌电路使得这两路电源都进入AP2112线性稳压的5V端口,为开发板提供3.3V电压。防倒灌电路等效为一个二极管,使得两个5V电源可以不干扰(同时供电)。 ### 2.1.2. 时钟和复位 ![image-20240831143931440](./img/image-20240831143931440.png) 1的位置是两个时钟,低速(32.768k)和高速(8M)。其中32.768k 是为计时提供精确的脉冲;8M高速通过MCU内部倍频后,可以为MCU内部提供高达72M的核心时钟。 > 为什么需要32.768k的时钟? 2位置是复位电路(低有效),很简单,该端口有个电容,为MCU上电的瞬间提供一个低电位,使得MCU复位;如果按下按钮,该端口被拉低,MCU强制复位。 > 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 [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,这个在51中也使用过,但是该软件是属于商业软件,需要购买。因此我们使用意法半导体提供的免费开发环境stm32cubeide,其开发过程与书上讲的几乎完全一致,且集成度更好,更便于使用。 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:STM32CubeMX:芯片选型、配置、代码生产等,生成的框架可以供多种IDE使用基于Eclipse的集成开发环境。安装完成后,界面如下: ![image-20240831152413351](./img/image-20240831152413351.png) 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 ## 3.1. 示例:LED闪烁 ### 3.1.1. 新建项目 File->New->STM32 Project 出现以下界面: ![image-20240831155148005](./img/image-20240831155148005.png) 在1位置输入 103C8T6 后,会在2位置出现芯片选择,选择第一个就好,然后点击3位置的Next。 ![image-20240831155320004](./img/image-20240831155320004.png) 在1位置输入项目名称,然后在2位置点击 Next。 ![image-20240831155431546](./img/image-20240831155431546.png) 选择开发固件(其实就是函数编程的接口版本,类似C开发中使用的三方库),一般不用更改,直接点击2位置的Finish完成。如果遇到下图对话框,选择Yes。 ### 3.1.2. 硬件配置 ![image-20240831155740992](./img/image-20240831155740992.png) 上图是说IDE试图打开设备配置的配置方案,询问你是否需要打开。然后下面的界面对芯片进行配置。 ![image-20240831160349011](./img/image-20240831160349011.png) 查看RGB硬件的端口,暂时使用PA6作为需要闪烁的LED。鼠标点击PA6 选择“GPIO_Output”,让PA6作为输出端口;接下来,鼠标右键点击PA6,选择Enter User Label。注意,User Label 是给端口起一个更清晰的别名,这个别名在编程的时候被当成是常量,因此,名字需要符合C语言常量的规则。 ![image-20240831160214958](./img/image-20240831160214958.png) 好了,目前我们的芯片看起来是这样: ![image-20240831163313326](./img/image-20240831163313326.png) PA6变绿,并且有个图钉,表示这个端口已经被配置和占用。使用ctl+s 保存更改,IDE会询问是否生成代码框架,当然选择Yes。 ### 3.1.3. 加入代码 打开 main.c 大约在101 行左右,输入以下代码。注意,注释代码是IDE自动生成的,不要删除! ```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,因为IDE自动维护代码,否则下一次你重新配置硬件后重新生成代码,你自己的代码有可能丢失,因此请仔细阅读注释文件。 接下来点击运行按钮: ![image-20240831192436902](./img/image-20240831192436902.png) 可能会出现运行配置的界面: ![image-20240831164008506](./img/image-20240831164008506.png) 注意接口应该是SWD,一般不用修改,直接OK后观察开发板的效果。 ### 3.1.4. 调试