STM32新手入門教程

STM32簡介

簡介參考自：小馬哥STM32四軸學習平臺–DragonFly四軸STM32單片機軟體入門級飛控演算法課程

單片微型計算機簡稱單片機（MCU（MicrbControl Unit）），我們自己的個人計算機中，CPU、RAM、ROM、I/O這些都是單獨的芯片，然后這些芯片被安裝在一個主板上，這樣就構成了我們的PC主板，進而組裝成電腦，而單片機只是將這所有的集中在了一個芯片上而已，單片機又有8位的如51單片機、16位的如MSP430、32位的如STM32，通常我們說的多少位通常指的是內核（CPU）一次處理的資料寬度，也就是說內核一次處理的位數越多單片機的計算速度就越快，性能也就越強悍，

STM32是意法半導體（ST）推出一款32位的單片機，STM32具有超低的價格、超多的外設、豐富的型號、優異的實時性、極低的開發成本等優勢，STM32憑借其產品線的多樣化、極高的性價比、簡單易用的庫開發方式，迅速在眾多32位單片機中脫穎而出，

STM32芯片內部可以粗略劃分兩部分：內核+片上外設，如果與電腦類比，內核與片上外設就如同電腦的CPU與主板、記憶體、顯卡、硬碟的關系，
ARM公司只設計內核不生產芯片，他會將有關內核的技術授權給各半導體廠商例如ST、TI、Atme1、NXP等廠商，這些廠商都是基于這個內核自己設計片上外設如SRAM、ROM、FLASH、USART、GPIO等，然后集成到一個硅片上，這就是我們現在用的芯片，
芯片內部架構見圖：

芯片內部內核和外設分別是兩個公司設計的，那他們該怎么聯系到一起協同高效的作業呢？答案就是總線，學過計算機組成原理的同學都應該知道計算機五大組成部分運算器、控制器、存盤器、輸入設備、輸出設備他們之間的通信就是通過總線，我們上面也說了單片機就是一個集成在硅片上的計算機，所以他內部的連接關系也是靠總線，
STM32內部一共有11條總線：

我們知道，在嵌入式開發中，比如51和Arduino，我們寫程式燒入芯片就可以實作控制，那么我們寫的程式怎么就能控制我們的單片機作業呢或者程式在控制什么東西呢？
那個東西就是暫存器，其實不管我們用庫開發還是暫存器開發我們本質上就是在控制暫存器上的每個位的通斷，并且這些暫存器都有其特定的功能，換句話說每個外設（如GPI0、USART、I2C、SPI.…）都對應有暫存器來對他控制，

所以STM32可以用暫存器開發也可以用庫開發，

STM的選型

STM32是ST的所有產品的統稱，ST有兩大家族STM8和STM32，STM8主要針對于低成本，對主頻要求比較低、運算速度要求不是很高的低端市場，STM32主要應用于專案對主頻要求較高、運算速度比較快、實時性好的中高端市場，STM32有很多產品大致劃分可分為主流MCU、高性能MCU、低功耗MCU，其中主流MCU如STM32F1系列、高性能MCU如STM32F4、STM32F7系列、低功耗MCU如STM32L0系列，并且每個系列產品下面還會根據閃存容量、外設數量、封裝大小分為很多種類并且價格也是差別很大，

STM32型號的說明：以STM32F103RBT6這個型號的芯片為例，該型號的組成為7個部分，其命名規則如下：

我手上是一款德飛萊尼莫M3S V2.3開發板，

用的是STM32F103ZET6，芯片說明書如下：

之后還購置了一款最小系統板，搭載STM32103C8T6：

撰寫程式

先下載keil軟體（官網下載MDK5的安裝包）：

注意：

所以要開發C51就得下載C51的Keil，要開發STM32就得下載MDK-Arm，

如果要設定C51和STM32的開發環境，一般需要準備如下檔案：

資源鏈接： 百度網盤密碼：d1cs

安裝可以參考這個：STM32開發環境搭建(Keil)

和MDK5安裝破解以及安裝stm32與C51支持包(附安裝包)

其中pack檔案是STM32的芯片包，可以在安裝完keil后下載(KEIL公司的軟體包托管網站)雙擊安裝，也可以去keil的pack Installer安裝，

Keil安裝

選擇安裝路徑時包括選擇MDK核心組件(Core)的安裝路徑和外設包(Pack)的安裝路徑，一般只用選擇 Core 的安裝路徑，Pack 的路徑會自動設定為 Core 路徑下的ARM/PACK，

安裝完成后，會自動彈出 Pack Installer 界面，如果沒有的話可以打開安裝好的 Keil uVision5 軟體，在工具列上找到 Pack Installer 的圖示，然后點擊進入：

由于我們使用的STM32型號為 STM32F103ZET6，還需要安裝開發所需要的器件支持包(Device Family Pack, i.e. DFP)，所以展開STM系列產品的選單欄，找到芯片設備，點擊左邊Packs中的三個組件，Pack Installer 會自動從網上下載最新版本的組件，下載進度在 Pack Installer 底部狀態欄顯示，（由于我已經通過雙擊安裝好了，所以是Up to date）

直接用Keil5新建工程（只能用Keil5快速新建工程），

Project-> New，之后選擇自己的開發板芯片：

確定之后又跳到運行環境的界面：

必選CMSIS的Core還有Device的Startup，

如果要連接外設必須勾選外設的時鐘RCC，一般再勾選上Framework、GPIO、和USART串口，

點擊OK確定創建專案，專案創建完成后就是這樣的：

可以看到已經包含了我們選擇的庫檔案，如果還需要什么可以再點擊圖上的按鈕再次打開運行環境配置頁面，

之后可以管理一下專案目錄，自定義一下名字，

然后添加main.c檔案：

之后就可以在main檔案中寫代碼了，

寫完可以編譯一下，如果輸出正確就表示環境配置沒問題，

這里默認是不會創建Hex檔案的，所以還需要進入設定里面去設定一下，

之后再編譯就可以在Objects檔案夾下面看到Hex檔案，

燒寫程式

1. USB轉串口燒寫

參考這個：如何使用串口來給STM32下載程式

不過具體還得看官方的開發板說明書，

2. ST-Link燒寫

   STM32 ST-LINK Utility介紹、下載、安裝、使用方法

STLink 上 LED 指示燈用于提示當前的作業狀態，具體情況如下：

• LED 閃爍紅色：STLink 已經連接至計算機，
• LED 保持紅色：計算機已經成功與 STLink 建立通信連接，
• LED 交替閃爍紅色和綠色：資料正在傳輸，
• LED 保持綠色：最后一次通信是成功的，
• LED 為橘黃色：最后一次通信失敗，

說白了就是3步：

1.連接芯片：

Tarage -> connect或直接點擊連接快捷按鈕:

2.打開程式

打開hex檔案可以從選單欄（File -> Open File）打開，也可以直接講hex檔案拖動到FLASH區域：

3.下載程式

點擊“下載”（可以Taraget -> Program，也可以直接點擊下載快捷按鈕，如下圖）：

彈出資訊確認視窗，如hex檔案路徑、驗證方式等，確認資訊無誤后點擊“Start”開始下載程式，

出現“Verification…OK”，說明下載成功，

點亮LED燈

GPIO簡介

參考自：【STM32開發】STM32 GPIO配置

GPI0是通用輸入輸出埠的簡稱，從名字上也可看出GPIO最基本的功能就輸入和輸出，它也是芯片內部與外部電路連接的唯一的介面，換句話說只要我們使用片上外設幾乎都會與GPIO打交道，
GPI0基本功能是輸入和輸出，但是STM32本身就是一個很復雜的系統，內部外設繁多，那么GPIO的基本功能是肯定滿足不了這么多外設的需求，芯片廠商為了解決此問題，將GPI0分為八種模式（輸入4種+輸出4種），八種模式分別為：

1. 輸入浮空 GPIO_Mode_IN_FLOATING

2. 輸入上拉 GPIO_Mode_IPU

3. 輸入下拉 GPIO_Mode_IPD

4. 模擬輸入 GPIO_Mode_AIN

5. 具有上拉或下拉功能的開漏輸出 GPIO_Mode_Out_OD

6. 具有上拉或下拉功能的推挽輸出 GPIO_Mode_Out_PP

7. 具有上拉或下拉功能的復用功能推挽 GPIO_Mode_AF_PP

8. 具有上拉或下拉功能的復用功能開漏 GPIO_Mode_AF_OD

我的STM32開發板板載兩個LED小燈，電路圖如下：

GPIO配置

由于STM32的GPIO作業模式有8種，所以在GPIO輸出之前要先對要操作的GPIO進行配置：

• 定義GPIO的初始化結構體型別

• 使能GPIO的時鐘

• 配置GPIO的引腳

• 配置GPIO口的輸出型別為推挽

• 配置GPIO口的輸出速度

• 初始化GPIO（初始化相應的暫存器）

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  // 定義結構體變數
//打開PB口時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
//打開PE口時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);
//PB5,PE5引腳設定
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
//設定輸出速率50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
//推挽輸出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
//初始化外設GPIOx暫存器
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);

解釋：

1.定義GPIO的初始化型別結構體：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

此結構體的定義是在stm32f10x_gpio.h檔案中，其中包括3個成員，

typedef struct
{
  uint16_t GPIO_Pin;       
  GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;  
  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;   
}GPIO_InitTypeDef;

（1）uint16_t GPIO_Pin;來指定GPIO的哪個或哪些引腳，取值參見stm32f10x_gpio.h頭檔案的宏定義，

（2）GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;GPIO的速度配置，此項的取值參見stm32f10x_gpio.h頭檔案GPIOSpeed_TypeDef列舉的定義，其中對應3個速度：10MHz、2MHz、50MHz；

（3）GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;為GPIO的作業模式配置，其取值參見stm32f10x_gpio頭檔案GPIOMode_TypeDef列舉的定義，即GPIO的8種作業模式，

2.使能GPIO時鐘

ARM與C51單片機不同的是，不用外設的時候，如IO口、ADC、定時器等等，都是禁止時鐘的，以達到節能的目的，只有要用到的外設，才開啟它的時鐘，

void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState);

此函式是在stm32f10x_rcc.c檔案中定義的，其中第一個引數指要打開哪一組GPIO的時鐘，取值參見stm32f10x_rcc.h檔案中的宏定義，第二個引數為打開或關閉使能，取值參見stm32f10x.h檔案中的定義，其中ENABLE代表開啟使能，DISABLE代表關閉使能，

3.設定GPIO_InitTypeDef結構體三個成員的值

這里包括引腳、速度和作業模式，取值可參考第一部分，

4.初始化GPIO

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef*  GPIO_InitStruct);

函式配置GPIO，此函式是在stm32f10x_gpio.c檔案中定義的，其中第一個引數代表要配置哪組GPIO，取值參見stm32f10x.h檔案中的定義，第二個引數是第1步定義的GPIO的初始化型別結構體，

GPIO電平輸出

官方讓GPIO輸出高低電平的函式：

GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

函式就是置位GPIO，即讓相應的GPIO輸出高電平；

void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

函式是讓GPIO復位的，即讓相應的GPIO輸出低電平，

程式撰寫

# include "stm32f10x.h"

#define LED3_OFF GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5)
#define LED3_ON GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5)

void LED_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  // 定義結構體變數
    //打開PB口時鐘
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    //PB5引腳設定
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    //埠速度
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    //埠模式，此為輸出推挽模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    //初始化對應的埠
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
int main()
{
    LED_Init();
    while(1)
    {
        LED3_ON;
    }
}

閃爍LED燈

這個實驗室做的兩個led流水燈，

程式撰寫

首先新建一個檔案夾MY：

在該檔案夾下新建一個led.h頭檔案:

#ifndef __LED_H
#define __LED_H

#include "stm32f10x.h"

#define LED2_OFF GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5)
#define LED2_ON GPIO_ResetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5)
#define LED2_REV GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_5,(BitAction)(1-(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOE, GPIO_Pin_5))))

#define LED3_OFF GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5)
#define LED3_ON GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5)
#define LED3_REV GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_5,(BitAction)(1-(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_5))))

void LED_Init(void);

#endif

之后新建一個led.c檔案：

#include "led.h"

void LED_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  // 定義結構體變數
    //打開PB口時鐘
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    //打開PE口時鐘
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);
    //PB5，PE5引腳設定
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    //埠速度
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    //埠模式，此為輸出推挽模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    //初始化對應的埠
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
}

最后撰寫main檔案：

# include "stm32f10x.h"
# include "led.h"

int main()
{
    uint32_t i; 
    LED_Init(); //初始化LED

    LED2_ON;
    LED3_OFF;
    for(i=0; i<0xffffff; i++); //for回圈不精確延時
    while(1)
    {
        for(i=0; i<0xfffff; i++); //for回圈不精確延時
        LED2_REV;//LED2取反
        LED3_REV;//LED3取反
    }
}

結構目錄如圖：

.h檔案默認是不顯示的，編譯通過后，在左側的.C檔案上會出現一個“＋”號，點開就是該C檔案使用到的h檔案，

實驗結果