1-1-1 用Keil点亮一盏小灯

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STM32简介

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

ST公司，M：Microcontrolller微控制器，MCU单片机。32：32位的单片机。ARM Cortex-M内核

（无线通信：可以给STM32连接上一些2.4G无线模块或者蓝牙，WIFI模块，使得STM32具备具有无线通信的能力了，物联网借助无线模块通信。）

ARM:ARM公司设计内核，实际由各大半导体厂商完善内核周边电路并生产芯片。

STM32F103C8T6

主频：72MHz,RAM：运行内存，实际的存储介质SRAM；ROM：程序存储器，实际的存储介质为Flash闪存。供电：2.0V~3.6V

命名规则：STM32F103C8T6,STM32F401RET6

片上资源/外设（Peripheral）

通过程序配置外设来完成我们想要的功能。

NVIC:内核中管理中断。eg：配置中断优先级

SysTick:内核中的定时器，为操作系统提供定时服务。STM32可以加入操作系统，如FreeRTOS，UCOS等。加入操作系统就需要SysTick来提供定时来进行任务切换功能。

RCC:对系统时钟进行配置，使能各个模块的时钟。STM32中，其他外设在上电的情况下默认是没有时钟的，没有时钟的情况下，操作外设是无效的。所以在操作外设之前，必须要先使能它的时钟。

GPIO:通用的IO口，可以用GPIO来点灯，读取按键等。

AFIO:复用的IO口，可以完成复用功能端口的重定义，以及中断端口的配置。

EXTI:外部中断。配置好外部中断后，引脚有电平变化时，就可以触发中断，让CPU来处理任务。

TIM:定时器，高级通用低级，完成测频率，生成PWM波形，配置成专用的编码器接口……

USART:同步/异步串口，UART异步串口。

I2C,SPI:通信协议，STM32内置它们的控制器，可以用硬件来输出时序波形。也可以用通用IO口来模拟时序波形。

RTC:实时时钟，在STM32内部完成年月日、时分秒的计时功能。

IWDG/WWDG:看门狗，当单片机因为电磁干扰死机/程序设计不合理出现死循环时，看门狗可以及时复位芯片，保证系统的稳定。

系统结构

ICode：指令总线；DCode：数据总线；System：系统总线。前两个主要连接Flash闪存（内含编写程序，ICode加载指令，DCode加载常量数据和调试数据，System连接到其他部分，eg:SRAM程序运行时的变量数据）

AHB系统总线：挂载主要外设（AHB(Advanced High-performance Bus), 高速总线，用来接高速外设的。比如复位和时钟控制RCC）

APB (Advanced Peripheral Bus) 低速总线，用来接低速外设的。APB2性能>APB1,APB2频率一般和AHB同频

由于AHB和APB的总线协议、总线速度、数据传送格式的差异，需要桥接来完成数据的的存储和转化。

DMA:内核CPU的小秘书，主要工作为搬运数据等简单且反复要干的事情，DMA总线连接到总线矩阵上，拥有和CPU一样的总线控制权，用于访问外设。

引脚定义

红色：电源相关引脚；蓝色：系统相关引脚；绿色：IO口，功能口的引脚；

类型：S：电源；I/O:输入输出

IO口电平：IO口所能容忍的电压；FT：表示能容忍5V的电压；没有FT代表只能容忍3.3V的电压。（如果需要5V，需要接电平转换电路。）

主功能：上电的默认功能

默认复用功能：IO口上同时连接的外设的功能引脚。配置IO口时可以选择为通用IO口或者复用功能。

重定义功能：如果两个功能同时复用在了一个IO口上，但又确实需要用到这两个功能，那么可以将其中一个复用功能重新映射到其他端口上。

1号引脚VBAT:备用电池供电的引脚，可接入3V电池，系统电源断电时，备用电池可以给内部的RTC时钟和备份寄存器提供电源。

2号引脚PC13-TAMPER-RTC:IO口/侵入检测/RTC：IO口可以根据程序输出或读取高低电平。侵入检测：保证数据安全；RTC引脚：输出RTC校准时钟等。

3号4号引脚PC14-OSC32_IN/OSC32_OUT:IO口/接32.768KHz的RTC晶振。

5号6号引脚OSC_IN/OSC_OUT：接系统的主晶振，8MHz。芯片内部的锁相环电路可以对8MHz的频率进行倍频。最后产生72MHz作为系统的主时钟。(OSC:晶振)

7号引脚NRST：系统复位引脚，N为低电平复位。

8号9号引脚VSSA/VDDA：内部模拟部分的电源。VSS负极接GND；VDD正极，接3.3V

10号~19号引脚，21号22号引脚,25~33号，41~43号，45，46号：IO口，PA0兼具WKUP功能，可以用于唤醒处于待机模式的STM32。

20号引脚PB2:IO口/BOOT1引脚，BOOT引脚配置启动模式。（44号BOOT0）

21号22号引脚VSS_1,VDD_1（_2/_3）:系统的主电源口。STM32采用分区供电的方式，使用时VSS接GND;VDD接3.3V即可。

34号，37~40号：IO口或者调试端口。默认的主功能为调试功能，调试功能就是用来调试程序和下载程序的。STM32F103支持两种调试方式：第一种为SWD,需要两根线SWDIO和SWCLK。第二种为JTAG需要五根线：JTMS\JTCK\JTDI\JTDO\NJTRST。

（STLINK来下载调试程序，为SWD方式。只需要占用PA13和PA14这两个IO口。此时的PA15,PB2,PB4可以切换为普通的IO口来使用但需要程序进行配置）

启动配置

作用：指定程序开始运行的位置。

一般情况下，程序都是在Flash程序存储器开始执行。0为接地，1为3.3V正的意思。

BOOT0接0，BOOT1接X(0/1),启动模式是主闪存存储器，即正常执行Flash闪存里面的程序。

BOOT0接1，BOOT1接0,启动模式是系统存储器，即用来做串口下载程序。（调试端口用来下载程序）

BOOT0接1，BOOT1接1,启动模式是内置SRAM，即进行程序调试。

上电复位之后，SYSCLK（系统时钟信号，用于同步系统内部的操作。）第4个上升沿（指的是在系统时钟信号的第四次从低电平变为高电平的时刻。）锁存（在电子学中，锁存是一种存储数据的技术，这里指的是在特定的时钟沿，BOOT引脚的值被“捕获”并用于决定启动模式。）

STM32最小系统电路

单片机只有一个芯片是无法工作的。使其工作的最基本电路为最小系统电路。

STM32工作→电源部分和最小系统部分的电路连接好。

STM32及供电：三个分区供电（VSS,VDD_123）和一个模拟电压（VSSA,VDDA）均VSS连接GND,VDD连接3.3V。3.3V和GND之间一般会连接一个滤波电容，保证供电电压的稳定，设计电路时应该注意。VBAT接备用电池，eg纽扣电池正极接VBAT负极接地为RTC和备用寄存器服务，也可不接悬空。

晶振电路：8MHz的主时钟晶振，内部所向环倍频得到72MHz的主频。两个引脚根据网络编号，分别连接到STM32的5、6号引脚，20pf的电容作为起振电容，另一端接地。

RTC功能：32.768KHz的晶振，晶振电路如图，接在3，4号引脚。（OSC32:即32.768KHz晶振，2的15次方，内部的RTC电路经过2的15次方分频，就可以生成1s的时间信号。）

复位电路：为单片机提供复位信号。

NRST接在7号引脚，为低电平复位。上电瞬间电容没电，电源向电容充电，电容呈现短路状态，NRST引脚产生低电平。电容逐渐充满电，电容为断路，NRST会被R1上拉为高电平。低电平提供复位信号，电容充电速度很快，因此我们认为单片机在上电瞬间就复位了。

并联K1按键，提供手动复位的功能。按下按键，NRST接地（电容放电），手动提供低电平复位信号。松开后NRST从低电平复位状态转变为高电平工作状态。

BOOT启动配置电路：BOOT引脚接地/接电源→启动模式。

STLINK方式：3.3V，GND，SWDIO和SWCLK都引线引出。

核心板原理图：

复位电路，BOOT启动配置电路。

两个测试LED，一个接VCC3V3和GND，电源指示灯；一个接VCC3V3和PC13:IO口测试灯。

下载电路：加入滤波电容，达到稳定供电的目的。

稳压芯片：将5V的电降到3.3V，实现给STM32供电。左边为USB的5V电源，右边为输出的3.3V

Header：引脚排针，芯片引脚引出，方便接线

中间为：STM32F103C8T6的芯片，右上和左下为四个STM32供电的滤波电容。

USB接口：接PA11和PA12(STM32F103的USB引脚可以进行USB通信，也可以提供5V供电。)

STM32F103C8T6芯片，左侧两个跳线帽配置BOOT引脚，下面为复位按键，再左USB接口。

右侧金属外壳：8MHz主时钟晶振，黑色为32.768KHzRTC晶振，两个LED(上面为PWR电源指示灯，下面为PC13口的测试灯)，SWD的调试接口（下载程序），上下两排为用于接线的排针。背后3.3V稳压芯片。

STM32F401RET6

64引脚，512K闪存，LQFP封装

外设总览

引脚定义

寄存器的地址边界

一些重要的原理图

Nucleo—F401RE操作手册

四张原理图：

第一张图为总览：接下来介绍的三个部分分别是MCU,ST_LINK,Connectors

第二张图为STM32F401RET6总览：

（两块芯片都是401，两块是因为64个引脚数量多连接复杂，所以需要画两块）

第三张图为STLINK

第四张图为Connectors

新建工程

工程的作用—>文件夹名（便于修改）

工程名（不方便修改）

STM32启动文件：

D:\Desktop\江协\固件库\STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\startup\arm

C+V—>工程的启动文件夹Start

第一个是寄存器文件描述，后两个system为配置72MHz时钟—>Start

内核的启动文件—>Start

回到Keil，将刚刚复制的文件添加到工程里（修改为同名文件夹）

文件图标上的小钥匙—>表示这个为只读文件

工程选项里面添加上头文件路径，使得软件能够找到.h文件。

魔术棒—>C/C++—>Include Paths—>添加start文件夹的路径，即将头文件路径加入。

！！！！注意ASM中的include paths也应该加入路径！！

User：放main文件

Build：编译并建立工程

文件的最后一行必须要是空行（单独一行），不然会报错。

扳手工具：改字体，编码格式Encoding改为UTF8。

连接STLINK和F103：

3.3V,GND,SWDIO,SWCLK和3.3V,GND,DIO,DCLK连接

现象：电源灯常量，另一个连接在PC13口上的灯默认为闪烁状态，此为芯片里面的测试程序。

配置调试程序：Debug—>STLINKdebugger，设置里FLASH:选上Reset And Run：这样一来下载程序之后就会立马复位并执行，如果没有勾选，每次下载程序之后，还需要按一下板子上的复位按钮才能执行程序。

注意：Debug设置为ST-Link Debugger，setting中应该设置如下。关于erase full chip是为了解决无法连接到Cotex-M4的错误。

配置寄存器点灯（F103）

PC13

使能GPIOC时钟

二进制数据—>十六进制数据，4个一分组

配置PC13口的模式

CNF:通用推挽输出模式—>00

MODE:最大输出模式11

0011：换算成16进制为3

00300000

端口输出：1为高电平，0为低电平。灯为低电平点亮，所以当ODR全为0就是亮。

0x00000000亮，0x00002000灭

编译下载

如果这样写，那么会将其他端口的位也变为0，可能会导致影响到其他端口的原有配置，如果需要做到只配置PC13而不影响其他位，&=与|=

库函数点灯（F103）

新建库函数工程

工程文件夹—>Library(存放库函数)

D:\Desktop\江协\固件库\STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver

src:第一个为内核的库函数，其他为内核外的外设库函数，全选cv—>Library

inc:库函数的头文件，全选cv—>Library

Target1 建组Library-，全选add

D:\Desktop\江协\固件库\STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Project\STM32F10x_StdPeriph_Template

头文件包含关系，两个中断函数—>工程的User文件下，keil中User组里加入

宏定义，头文件右键打开文件

定义改字符串，下面的conf头文件才有效

魔术棒C/C++,这样才能包含标准外设库

！注意也要在Asm中包含这些路径！

箱子：

仅需要改动User的文件，将Library文件向上挪动

库函数点灯

💡

使能时钟

两个参数，选择外设和选择状态

右键光标定位跳转到函数定义，上方为函数简介和函数说明

简介：这个函数是用来使能或者失能APB2的外设时钟

第一个参数可以是下面这些值

第二个参数：

cv，注意分号和英文逗号。

函数内部本质还是配置寄存器RCC->APB2ENR

|=和&=的使用不会影响到寄存器的其他位的

💡

配置端口模式

GPIO_Init(）

第一个参数为选用哪个GPIO口，第二个参数为GPIO口的结构体

PC13的LED：GPIOC

配置结构体

定义结构体，.引出所有成员变量，

右键跳转Mode，注释里面的值，选中Ctrl+F搜索定义

枚举，选择OUT_PP，复制，即通用推挽输出

光标位于PIN位跳转，弹框原因：多个PIN定义，双击来到Member

宏定义，选中PIN13，cv

所有结构体的参数初始化完成之后，配置GPIO初始化函数的第二个参数：一个指向结构体的指针—>所以我们需要传递结构体的地址。&（&取地址符+结构体名）

💡

固定的GPIO配置流程

定义结构体，初始化所有成员变量，GPIO初始化函数传入所需配置的GPIO口和结构体地址。

💡

设置端口高低电平点灯

GPIO_SetBits():指定端口设置为高电平

GPIO_ResetBits():指定端口设置为低电平

注意事项（了解即可）

启动文件的分类和型号（直接全选cv即可）

新建工程步骤

第四步解决.h文件找不到的问题

第五步使用库函数的条件编译

启动文件是用汇编写的，定义了中断向量表和中断服务函数，复位中断：整个程序的入口。STM32上电复位按下复位按钮，程序进入复位中断函数执行，调用SystemInit（）和main（），main函数的最后一定是一个死循环。

只需要#include "stm32f10x.h”就相当于包含了所有库函数头文件的原因

修改寄存器值直接驱动电机

在 STM32 微控制器中，通过操作寄存器完成电机驱动：

是因为这是硬件与软件交互的基础方式。寄存器是 MCU 内部的特定存储单元，直接映射到硬件功能上，通过操作寄存器可以控制硬件的行为。

寄存器是什么

寄存器是微控制器内部的小型存储器，用于存储特定信息（通常是状态或控制信息）。

每个外设模块（如 RCC、GPIO、TIM 等）都通过寄存器暴露功能接口。

寄存器分类：

控制寄存器：设置硬件的工作模式（如启用/禁用外设、配置时钟源等）。
状态寄存器：存储硬件当前的状态信息（如中断标志位）。
数据寄存器：用于存储传输中的数据。

操作寄存器的优点

高效直接：

寄存器操作是直接与硬件交互，速度快且资源消耗低。
没有中间抽象层，硬件响应时间最短。

标准化接口：

STM32 的所有外设都通过寄存器暴露功能，统一操作方式便于开发和调试。

深入了解硬件：

操作寄存器需要阅读数据手册，能更好地理解硬件工作原理。
在调试或需要非常精细的控制时，直接操作寄存器更加可靠。

代码思路

知识点

启用GPIOA和TIM2时钟

RCC->AHB1ENR |= (1 << 0);

//使能 GPIOA 外设的时钟，只有时钟信号被使能后，GPIOA 的寄存器才可以被正确访问和操作。

//RCC (Reset and Clock Control)：RCC 是 STM32 的时钟管理模块，用于控制所有外设的时钟开关。各个外设的时钟通过 RCC 的寄存器来配置。

//GPIO 外设挂载在AHB1总线，（AHB1ENR）AHB1外设时钟使能寄存器,每一位对应一个AHB1上的外设，置 1 代表使能该外设的时钟。

//GPIOA 时钟使能对应 AHB1ENR 的第 0 位。置 1 代表使能GPIOA时钟。

位移运算

位移运算符是 C 语言中的一种二进制操作符：

左移运算符 (<<)：将一个数的二进制位向左移动指定的位数。

右移运算符 (>>)：将一个数的二进制位向右移动指定的位数。

Value<<n:被操作数左移n位

按位或操作（|）：

两个操作数对应位有一个是1，结果就是1；只有两个位都是0，结果才是0；

当需要在寄存器的某些位上设置为 1，但不改变其他位的值时，使用按位或。

// 将第0位置为1

按位与操作（&）：

两个操作数对应位都为1，结果为1，只要有一个是0，结果就是0；

当需要在寄存器中将某些位清零，使用按位与。

按位与和取反结合使用：通过对目标位取反，再与原值按位与，就可清除特定位，同时保护其他位。

// 将第10位和11位（对应PA5）清零， &= ~（11 << (5 * 2)）;—>(0b)11=0x3

// 写入10复用模式 |= (0x2 << (5*2));

Q:为什么需要保护其他位？

A:在硬件寄存器中，多个位可能控制不同的功能。例如，MODER 寄存器的每两位决定一个 GPIO 引脚的模式。如果直接将目标位清零，而不小心影响了其他位，可能导致：临近引脚的配置被意外更改。不相关的外设功能被误触发。

因此，安全的位操作是：仅修改目标位，而不影响其他位。

//构造掩码

什么是掩码：掩码是一个二进制数，它的每一位对应寄存器中的某一位：

掩码中值为 1 的位： 表示目标位（我们关心的位）。

掩码中值为 0 的位： 表示非目标位（我们希望忽略的位）。

改为二进制码和掩码的优劣

为什么需要掩码：掩码可以确保只操纵目标位，避免对非目标位造成干扰，从而达到安全操作寄存器的功能。

一些汇编

+4,32位。。。。

p137

配置寄存器点灯（F401）

由原理图可知，LD3为电源指示灯，LD2为连接在PA5上的小灯

接入USB5V时，电源指示灯常量，小灯闪烁。

使能GPIOA时钟，由时钟树图可知，GPIOA挂载在AHB1总线上

配置PA5为通用输出模式：01

输出高电平小灯亮，输出低电平小灯熄灭

库函数点灯（F401）

使能GPIOA时钟

配置PA5

输出高电平

注意事项

使能时钟，RCC模块

配置PA5:

配置完模式后，还有一步输出高低电平

点亮小灯：

F103:低电平点亮，高电平熄灭

F401:高电平点亮，低电平熄灭

Q1:LD小灯亮灭为什么会有这种不一样？

小灯的亮灭取决于电压（电势差）

由原理图可知，F103小灯一端为3.3V，所以需要引脚输出一个低电平才能产生电压差使得小灯闪亮。

而F401的小灯一端为GND，所以需要引脚输出一个高电平，才能产生电压差使得小灯闪亮。