STM32 基础与系统架构

STM32 是 ST 公司基于 ARM Cortex-M 内核开发的 32 位微控制器。

ARM 内核

STM32F103C8T6 采用 Cortex-M3 内核，该内核发布于 2004 年 10 月。

片上资源/外设

英文缩写 名称 英文缩写 名称
NVIC 嵌套向量中断控制器 CAN CAN 通信
SysTick 系统滴答定时器 USB USB 通信
RCC 复位和时钟控制 RTC 实时时钟
GPIO 通用 IO 口 CRC CRC 校验
AFIO 复用 IO 口 PWR 电源控制
EXTI 外部中断 BKP 备份寄存器
TIM 定时器 IWDG 独立看门狗
ADC 模数转换器 WWDG 窗口看门狗
DMA 直接内存访问 DAC 数模转换器
USART 同步/异步串口通信 SDIO SD 卡接口
I2C I2C 通信 FSMC 可变静态存储控制器
SPI SPI 通信 USB OTG USB 主机接口

命名规则

系统结构

引脚定义

红色：电源相关引脚 蓝色：最小系统相关引脚 绿色：IO 口、功能口

带 FT 标识的引脚可接 5V 电压，未带 FT 的引脚只能容忍 3.3V 电压。

  • 主功能：上电默认功能。
  • 分区供电：STM32 采用分区供电，拥有多个供电引脚。

存储器映像

启动配置

  • 从主闪存存储器启动：主闪存存储器被映射到启动空间 (0x0000 0000)，但仍然能够在它原有的地址 (0x0800 0000) 访问它。即闪存存储器的内容可以在两个地址区域访问。
  • 从系统存储器启动：系统存储器被映射到启动空间 (0x0000 0000)，但仍然能够在它原有的地址访问它。
  • 从内置 SRAM 启动：只能在 0x2000 0000 开始的地址区访问 SRAM。

常用模式说明：

  • 主闪存存储器模式：正常执行闪存里面的用户程序。
  • 系统存储器模式：用于串口下载。内嵌的自举程序由 ST 在生产线上写入，用于通过串行接口对闪存进行编程。

  • 内置 SRAM 模式：主要用于程序调试。

  • 复位逻辑：在系统复位后，SYSCLK 的第 4 个上升沿将锁存 BOOT 引脚的值。此时引脚 20 的 BOOT1 功能转变为 PB2 功能。

最小系统电路

STM32核心板

C语言数据类型

关键字 位数 表示范围 stdint关键字 ST关键字
char 8 -128 ~ 127 int8_t s8
unsigned char 8 0 ~ 255 uint8_t u8
short 16 -32768 ~ 32767 int16_t s16
unsigned short 16 0 ~ 65535 uint16_t u16
int 32 -2147483648 ~ 2147483647 int32_t s32
unsigned int 32 0 ~ 4294967295 uint32_t u32
long 32 -2147483648 ~ 2147483647
unsigned long 32 0 ~ 4294967295
long long 64 -(2^64)/2 ~ (2^64)/2-1 int64_t
unsigned long long 64 0 ~ (2^64)-1 uint64_t
float 32 -3.4e38 ~ 3.4e38
double 64 -1.7e308 ~ 1.7e308

typedef和define的区别

（1）原理不同

define是C语言中定义的语法，是预处理指令，在预处理时进行简单而机械的字符串替换，不作正确性检查，只有在编译已被展开的源程序时才会发现可能的错误并报错。

typedef是关键字，在编译时处理，有类型检查功能。它在自己的作用域内给一个已经存在的类型一个别名，但不能在一个函数定义里面使用typedef。用typedef定义数组、指针、结构等类型会带来很大的方便，不仅使程序书写简单，也使意义明确，增强可读性。

（2）功能不同

typedef用来定义类型的别名，起到类型易于记忆的功能。另一个功能是定义机器无关的类型。如定义一个REAL的浮点类型，在目标机器上它可以获得最高的精度：typedef long double REAL， 在不支持long double的机器上，看起来是这样的，typedef double REAL，在不支持double的机器上，是这样的，typedef float REAL

define不只是可以为类型取别名，还可以定义常量、变量、编译开关等。

（3）作用域不同

define没有作用域的限制，只要是之前预定义过的宏，在以后的程序中都可以使用，而typedef有自己的作用域。

typedef和define有什么区别_define和typedef的区别-CSDN博客

结构体struct：数据打包，不同类型变量的集合，因为结构体变量类型较长，所以通常用typedef更改变量类型名。

枚举enum：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

STM32新建工程

工程架构

步骤

  • 建立工程文件夹，Keil中新建工程，选择型号
  • 工程文件夹里建立Start、Library、User等文件夹，复制固件库里面的文件到工程文件夹，保持工程独立性
  • 工程里对应建立Start、Library、User等同名称的分组，然后将文件夹内的文件添加到工程分组里
  • 工程选项，C/C++，Include Paths内声明所有包含头文件的文件夹
  • 工程选项，C/C++，Define内定义USE_STDPERIPH_DRIVER
  • 工程选项，Debug，下拉列表选择对应调试器，Settings，Flash Download里勾选Reset and Run

这里比较复杂直接看视频就行，下面是一个demo

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#include "stm32f10x.h"                  // Device header

int main(void)
{
//	RCC->APB2ENR = 0x00000010;			使用寄存器
//	GPIOC->CRH = 0x00300000;
//	GPIOC->ODR = 0x00002000;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);	//使用标准库
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =  GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);
//	GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);	//设置高电平，灭灯
	GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);	//设置低电平，电灯
	while(1)
	{
		
	}
	
}

GPIO

基本结构

GPIO位结构

  • 推挽模式（强推输出模式）：P-MOS，N-MOS均有效，STM32对IO口有绝对的控制权。
  • 开漏模式：只有N-MOS工作，只有低电平有驱动能力，可以作为通信协议的驱动方式，输出5V电平信号
  • 关闭模式：输出关闭，端口的电平由外部信号控制

GPIO模式

模式名称 性质 特征
浮空输入 数字输入 可读取引脚电平，若引脚悬空，则电平不确定
上拉输入 数字输入 可读取引脚电平，内部连接上拉电阻，悬空时默认高电平
下拉输入 数字输入 可读取引脚电平，内部连接下拉电阻，悬空时默认低电平
模拟输入 模拟输入 GPIO无效，引脚直接接入内部ADC
开漏输出 数字输出 可输出引脚电平，高电平为高阻态，低电平接VSS
推挽输出 数字输出 可输出引脚电平，高电平接VDD，低电平接VSS
复用开漏输出 数字输出 由片上外设控制，高电平为高阻态，低电平接VSS
复用推挽输出 数字输出 由片上外设控制，高电平接VDD，低电平接VSS

  • LED：发光二极管，正向通电点亮，反向通电不亮

  • 有源蜂鸣器：内部自带振荡源，将正负极接上直流电压即可持续发声，频率固定

  • 无源蜂鸣器：内部不带振荡源，需要控制器提供振荡脉冲才可发声，调整提供振荡脉冲的频率，可发出不同频率的声音

LED

硬件电路

LED一般采用方式1

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#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
int main(void)
{
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =  GPIO_Mode_Out_PP;	//推挽输出模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;		//设置结构体对应的引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;	//频率
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);	//初始化
	
	
//	GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);	低电平
//	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);	高电平
//  GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_SET);	高电平
	
//	GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_RESET);	低电平
	while(1)
	{
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)0);
		Delay_ms(25);
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)1);
		Delay_ms(25);
	}
	
}

LED流水灯

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#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
int main(void)
{
	int i = 0;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =  GPIO_Mode_Out_PP;	//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	while(1)
	{
		for(i=0;i<8;i++)
			{
				GPIO_Write(GPIOA,~(0x0001<<i));
				Delay_ms(500);
		  	}
	}
}

恭喜您达成成就~——点灯大师！

蜂鸣器

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#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
int main(void)
{
	int i = 0;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =  GPIO_Mode_Out_PP;	//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure1;
	GPIO_InitStructure1.GPIO_Mode =  GPIO_Mode_Out_PP;	//推挽输出
	GPIO_InitStructure1.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All;
	GPIO_InitStructure1.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure1);
	while(1)
	{
		for(i=0;i<8;i++)
			{
				GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
				Delay_ms(100);
				GPIO_Write(GPIOA,~(0x0001<<i));	
				GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);	
				Delay_ms(100);
		  	}
	}
}

按键控制LED

硬件电路

  • 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出，再通过电压比较器进行二值化即可得到数字电压输出

按键一般用上两种方式

左边两种接法必须要求引脚是上拉或下拉输出

右边两种接法允许引脚是浮空输入的模式

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/*						key.c					*/
#include "stm32f10x.h"  
#include "Delay.h"
void Key_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;				//对输入无影响
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ;			//上拉输入
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
}	

uint8_t Key_GetNum(void)
{
	uint8_t KeyNum=0;
	if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,	GPIO_Pin_1))//读输入数据寄存器值
	{
		Delay_ms(50);
		while	(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1));//消抖
		Delay_ms(50);
		KeyNum=1;
	}
		if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,	GPIO_Pin_11))
	{
		Delay_ms(50);
		while	(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11));
		Delay_ms(50);
		KeyNum=11;
	}
	
	return KeyNum;
	
}
/*						key.c					*/
 

/*						led.c					*/
#include "stm32f10x.h"

void LED_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2);
		
}


void LED_ON(uint16_t Pin)	//开启
{
	GPIO_ResetBits(GPIOA, Pin );
}	

	
void LED_OFF(uint16_t Pin)	//关闭
{
	GPIO_SetBits(GPIOA, Pin );
}
void LED2_TURN(void)	//翻转
{
	if(!GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2))	//读输出数据寄存器值
		GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
	else
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}
/*						led.c					*/

/*						main.c					*/
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"
uint8_t Key;
int main(void)
{
	LED_Init();
	Key_Init();
	while(1)
	{
		Key = Key_GetNum();		
		if(Key == 11)
			LED2_TURN();
		
		if(Key == 1)
			LED_ON(GPIO_Pin_1);
		else
			LED_OFF(GPIO_Pin_1);
        		Delay_ms(100);		
		
	}	
}
/*						main.c					*/

蜂鸣器

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/*						main.c					*/
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "Buzzer.h"
#include "LightSensor.h"

int main(void)
{
	Buzzer_Init();
	LightSensor_Init();
	while(1)				//被黑暗遮挡发出尖锐爆鸣声音
	{
	if(LightSensor_Get() == 1)
		Buzzer_ON();
	else 
		Buzzer_OFF();
	}
}
/*						main.c					*/


/*						LightSensor.c					*/
#include "stm32f10x.h"

void LightSensor_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
		
}



uint8_t LightSensor_Get(void)
{
	return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13);

}



/*						LightSensor.c					*/

/*						Buzzer.c					*/
#include "stm32f10x.h"

void Buzzer_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
		
}


void Buzzer_ON(void)	//开启
{
	GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
}	

	
void Buzzer_OFF(void)	//关闭
{
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
}



void Buzzer_TURN(void)	//翻转
{
	if(!GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_12))	//读输出数据寄存器值
		GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
	else
		GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
}

/*						Buzzer.c					*/


OLED 调试模块