STM32F1系列学习历程1（裸机全部程序）

本文主要内容是针对库函数编程的STM32F1系列的初始化端口等外设的程序总结

测试硬件条件：stm32F1系列（CM3内核）

软件编译条件：MDK5

库函数：F1（官方给定库）

一、按键输入

1、void KEY_Init(void)：KEY_Init()是用来 初始化按键输入的 IO 口的。首先使能 GPIOA 和 GPIOE 时钟，然后实现 PA0、PE2~4 的输入设置。

2、KEY_Scan()函数，则是用来扫描这 4 个 IO 口是否有按键按下。KEY_Scan()函数，支持两种扫描方式，通过 mode 参数来设置。 

3、mode 这个参数，大家就可以根据自己的需要，选择不同的方式。这里要提醒大家， 因为该函数里面有 static 变量，所以该函数不是一个可重入函数，在有 OS 的情况下，这个大家 要留意下。同时还有一点要注意的就是，该函数的按键扫描是有优先级的，最优先的是 KEY0， 第二优先的是 KEY1，接着 KEY2，最后是 WK_UP 按键。该函数有返回值，如果有按键按下，则返回非 0 值，如果没有或者按键不正确，则返回 0。（尤其要注意下程序的结构，else if 后面的两个程序句，紧跟着的为判断是真的，下一个为判断为假的）

二、外部中断

前言：STM32 的每个 IO 都可以作为外部中断的中断输入口，这点也是 STM32 的强大之处。STM32F103 的中断控制器支持 19 个外部中断/ 事件请求。每个中断设有状态位，每个中断/事件都有独立的触发和屏蔽设置。STM32F103 的 19 个外部中断为：

线0~15：对应外部 IO 口的输入中断。

线16：连接到 PVD 输出。

线17：连接到 RTC 闹钟事件。

线18：连接到 USB 唤醒事件。

GPIO 跟中断线的映射关系图： 

IO 口外部中断的一般步骤：

1）初始化 IO 口为输入。

2）开启 AFIO 时钟 。

3）设置 IO 口与中断线的映射关系。

4）初始化线上中断，设置触发条件等。

5）配置中断分组（NVIC），并使能中断。

6）编写中断服务函数。 

中断函数的对应关系：

中断线 0-4 每个中断线对应一个中断函数，中断线 5-9 共用中断函数 EXTI9_5_IRQHandler，中 断线 10-15 共用中断函数 EXTI15_10_IRQHandler。

在编写中断服务函数的时候会经常使用到两 个函数，第一个函数是判断某个中断线上的中断是否发生（标志位是否置位）： ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line)； 这个函数一般使用在中断服务函数的开头判断中断是否发生。另一个函数是清除某个中断线上 的中断标志位： void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line)； 

注意点：函数 EXTI_GetFlagStatus 和 EXTI_ClearFlag，他们的作用和前面两个函数的作用类似。 只是在 EXTI_GetITStatus 函数中会先判断这种中断是否使能，使能了才去判断中断标志位，而 EXTI_GetFlagStatus 直接用来判断状态标志位。 

例子：

void EXTI3_IRQHandler(void)

{ if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line3)!=RESET)//判断某个线上的中断是否发生    

{   中断逻辑…  

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3);  //清除 LINE 上的中断标志位  

 }    } 

三、独立看门狗

前言：独立看门狗由内部专门的 40Khz 低速时钟驱动，即使主时钟发生故障，它也仍然有效。并不是准确的 40Khz，而是在 30~60Khz 之间的一个可变化的时钟，只是我们在估算的时候，以 40Khz 的频率来计算，看门狗对时间的要求不是很精确。

单片机系统在外界的干扰下会出现程序跑飞的现象导致出现死循环，看门狗电路就是为了避免 这种情况的发生。看门狗的作用就是在一定时间内（通过定时计数器实现）没有接收喂狗信号 （表示 MCU 已经挂了），便实现处理器的自动复位重启（发送复位信号） 。 

相关的寄存器介绍：键值寄存器 IWDG_KR、预分频寄存器（IWDG_PR）、看门狗的重装载值（IWDG_RLR ）

使用独立看门狗的步骤如下：每一步骤对应一个函数

1）取消寄存器写保护（向 IWDG_KR 写入 0X5555） 

2）设置独立看门狗的预分频系数和重装载值 

Tout=((4×2^prer) ×rlr) /40 其中 Tout 为看门狗溢出时间（单位为 ms）；

prer 为看门狗时钟预分频值（IWDG_PR 值），范围为 0~7；

rlr 为看门狗的重装载值（IWDG_RLR 的值）；

3）重载计数值喂狗（向 IWDG_KR 写入 0XAAAA） 

4) 启动看门狗(向 IWDG_KR 写入 0XCCCC) 

注意点：启动 STM32 的看门狗。注意 IWDG 在一旦启用，就不能再被关闭！想要关闭，只能重启，并且重启之后不能打开 IWDG，否则问题依旧，所以在这里提醒大家，如果不 用 IWDG 的话，就不要去打开它，免得麻烦。 

void IWDG_Init(u8 prer,u16 rlr)  {  

 IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);    //①使能对寄存器 I 写操作

 IWDG_SetPrescaler(prer);           //②设置 IWDG 预分频值:设置 IWDG 预分频值

 IWDG_SetReload(rlr);              //②设置 IWDG 重装载值

 IWDG_ReloadCounter();  //③按照 IWDG 重装载寄存器的值重装载 IWDG 计数器

 IWDG_Enable();        //④使能 IWDG

}

//喂独立看门狗

void IWDG_Feed(void) {      IWDG_ReloadCounter();//reload     }

四、窗口看门狗

前言：窗口看门狗是利用APB1的时钟来计数，在程序跑飞后实行软复位。

涉及寄存器：递减计数器WWDG->CR 、窗口配置寄存器(WWDG->CFR)、状态寄存器（WWDG_SR）

原理：

T[6:0]就是 WWDG_CR 的低七位，W[6:0]即是 WWDG->CFR 的低七位。T[6:0] 就是窗口看门狗的计数器，而 W[6:0]则是窗口看门狗的上窗口，下窗口值是固定的（0X40）。 当窗口看门狗的计数器在上窗口值之外被刷新，或者低于下窗口值都会产生复位。  上窗口值（W[6:0]）是由用户自己设定的，根据实际要求来设计窗口值，但是一定要确保 窗口值大于 0X40，否则窗口就不存在了。

WWDG_CR寄存器 

注意点：WDGA 位则是看门狗的激活位，该位由软件置 1，以启动看门狗，并且一定要注意的是该 位一旦设置，就只能在硬件复位后才能清零了。

使用步骤：

1）使能 WWDG 时钟    2）设置窗口值和分频数     3）开启 WWDG 中断并分组   4） 设置计数器初始值并使能看门狗 

5） 编写中断服务函数 ——》通过该函数来喂狗，喂狗要快，否则当窗口看门狗计数器值减到 0X3F 的时候，就会引起软复位了。在中断服务函数里面也要将状态 寄存器的 EWIF 位清空。

void WWDG_IRQHandler(void) {

WWDG_SetCounter(WWDG_CNT);     //当禁掉此句后,窗口看门狗将产生复位

WWDG_ClearFlag();                //清除提前唤醒中断标志位

LED1=!LED1;              

  //LED 状态翻转 } 

五、定时器中断

前言：本节介绍通用定时器的功能，基本上由可编程预分频器驱动的16位自动装载的计数器构成。STM32 的每个通用定时器都是完全独立的， 没有互相共享的任何资源。

1)16 位向上、向下、向上/向下自动装载计数器（TIMx_CNT）。

2)16 位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数为 1～ 65535 之间的任意数值。

3）4 个独立通道（TIMx_CH1~4），这些通道可以用来作为：  

A．输入捕获  B．输出比较  C．PWM 生成(边缘或中间对齐模式)  D．单脉冲模式输出 

寄存器集介绍：

控制寄存器 1（TIMx_CR1）

DMA/中断使能寄存器 （TIMx_DIER） 

 预分频寄存器（TIMx_PSC）

注意：根据图中的计算公式，定时器的时钟来源有 4 个，本次选用了APB1，其中高级定时器的时钟来源为APB2。

定时器的计数器寄存器 ：TIMx_CNT

自动重装载寄存器（TIMx_ARR）

该寄存器在物理上实际对应着 2 个寄存器。 一个是程序员可以直接操作的，另外一个是程序员看不到的，这个看不到的寄存器叫做影子寄存器。事实上真正起作用的是影子寄存器。根据 TIMx_CR1 寄存 器中 APRE 位的设置：APRE=0 时，预装载寄存器的内容可以随时传送到影子寄存器，此时 2 者是连通的；而 APRE=1 时，在每一次更新事件（UEV）时，才把预装在寄存器的内容传送到影子寄存器。 

状态寄存器（TIMx_SR）

该寄存器用来标记当前与定时 器相关的各种事件/中断是否发生。

 

定时器中断使用步骤：

1）TIM3 时钟使能。 
2）初始化定时器参数,设置自动重装值，分频系数，计数方式等。 定时器的初始化参数是通过初始化函数 TIM_TimeBaseInit 实现的

3）设置 TIM3_DIER 允许更新中断。 

4）TIM3 中断优先级设置。 

5）允许 TIM3 工作，也就是使能 TIM3。 

6）编写中断服务函数。 

要点：在前面时钟系统部分我们讲解过，系统初始化的时候在默认的系统初始化函数SystemInit函数里面已经初始化APB1的时钟为2分频， 所以 APB1 的时钟为 36M（怎么查看每一条线上的时钟大小——》STM32 时钟系统的配置除了初始化的时候在 system_stm32f10x.c 中的 SystemInit()函数中外，其他的配置主要在 stm32f10x_rcc.c 文件中）

而从 STM32 的内部时钟树图得知：当 APB1 的时钟分频数为 1 的 时候，TIM2~7 的时钟为 APB1 的时钟，而如果 APB1 的时钟分频数不为 1，那么 TIM2~7 的时 钟频率将为 APB1 时钟的两倍。因此，TIM3 的时钟为 72M，再根据我们设计的 arr 和 psc 的值，就可以计算中断时间了。计算公式如下： Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tclk； 其中：

Tclk：TIM3 的输入时钟频率（单位为 Mhz）。 Tout：TIM3 溢出时间（单位为 us）

六、PWM输出

在定时器的基础上，还需要包含以下寄存器：

捕获/比较模式寄存器 （TIMx_CCMR1/2）、捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）、捕获/比较寄存器（TIMx_CCR1~4）

 

 操作步骤：

1）开启 TIM3 时钟以及复用功能时钟，配置 PB5 为复用输出。（需要复用时再打开）

3）初始化 TIM3,设置 TIM3 的 ARR 和 PSC。 （PWM 通道设置是通过函数 TIM_OC1Init()~TIM_OC4Init()来设置的）

4）设置 TIM3_CH2 的 PWM 模式，使能 TIM3 的 CH2 输出。 

5）使能 TIM3。 

6）修改 TIM3_CCR2 来控制占空比。 TIM3_CCR2 则可以控制 CH2 的输出占空比

TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能预装载寄存器

七、输入捕获

其中所有需要的寄存器前面都已经讲过了，主要是针对模式寄存器和使能寄存器进行相应的参数设置。

捕获/比较使能寄存器：TIMx_CCER，

本章我们要用到这个寄存器的最低 2 位，CC1E 和 CC1P 位。

 使用步骤中的关键点：

3）设置 TIM5 的输入比较参数，开启输入捕获 

库函数是通过 TIM_ICInit 函数来初始化输入比较参数的

4）使能捕获和更新中断（设置 TIM5 的 DIER 寄存器） 

八、低功耗模式（待机模式）

STM32 的低功耗模式有 3 种：

1)睡眠模式（CM3 内核停止，外设仍然运行）

2)停止模式（所有时钟都停止）

3)待机模式（1.8V 内核电源关闭）

 最低功耗是待机模式，然后是停机模式。

进入待机模式的过程步骤：

介绍了多种可退出待机模式的操作。

涉及的电源状态寄存器有：即电源控制寄存器（PWR_CR）和电源控制/状态寄存器（PWR_CSR）

程序流程：

1）使能电源时钟。

2) 设置 WK_UP 引脚作为唤醒源。 

3）设置 SLEEPDEEP 位，设置 PDDS 位，执行 WFI 指令，进入待机模式。 

注意：进行上面三个功能进入待机模式是在函数PWR_EnterSTANDBYMode 中实现的：

void PWR_EnterSTANDBYMode(void)； 

4）最后编写 WK_UP 中断函数。 

九、ADC原理与应用

前言：STM32 拥有 1~3 个 ADC（STM32F101/102 系列只有 1 个 ADC），这些 ADC 可以独立使用， 也可以使用双重模式（提高采样率）。STM32 的 ADC 是 12 位逐次逼近型的模拟数字转换器。

它有 18 个通道，可测量 16 个外部和 2 个内部信号源。各通道的 A/D 转换可以单次、连续、扫 描或间断模式执行。ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器中。

STM32F103 系列最少都拥有 2 个 ADC，我们选择的 STM32F103ZET 包含有 3 个 ADC。 STM32 的 ADC 最大的转换速率为 1Mhz，也就是转换时间为 1us（在 ADCCLK=14M,采样周期 为 1.5 个 ADC 时钟下得到），不要让 ADC 的时钟超过 14M，否则将导致结果准确度下降。

STM32 将 ADC 的转换分为 2 个通道组：规则通道组和注入通道组。规则通道相当于正常运行的程序，而注入通道呢，就相当于中断。在程序正常执行的时候，中断是可以打断执行的。

同这个类似，注入通道的转换可以打断规则通道的转换， 在注入通道被转换完成之后，规则通道才得以继续转换。 

注意：STM32 其 ADC 的规则通道组最多包含 16 个转换，而注入通道组最多包含 4 个通道。

寄存器介绍：

ADC 控制寄存器（ADC_CR1 和 ADC_CR2）

ADON 位用于开关 AD 转换器

EXTSEL[2： 0]用于选择启动规则转换组转换的外部事件

 

ADC 采样事件寄存器（ADC_SMPR1 和 ADC_SMPR2）

这两个寄存器 用于设置通道 0~17 的采样时间，每个通道占用 3 个位

ADC 的转换时间可以由以下公式计算：              

Tcovn=采样时间+12.5 个周期

其中：Tcovn 为总转换时间，采样时间是根据每个通道的 SMP 位的设置来决定的。

例如， 当 ADCCLK=14Mhz 的时候，并设置 1.5 个周期的采样时间，则得到：Tcovn=1.5+12.5=14 个周 期=1us。  

 

 ADC 规则序列寄存器（ADC_SQR1~3）

注意：我们选择的是单次转换， 所以只有一个通道在规则序列里面，这个序列就是 SQ1，通过 ADC_SQR3 的最低 5 位（也就是 SQ1）设置 。

 

 

是 ADC 规则数据寄存器(ADC_DR)、ADC_JDRx

规则序列中的 AD 转化结果都将被存 在这个寄存器里面，而注入通道的转换结果被保存在 ADC_JDRx 里面

 

ADC 寄存器为 ADC 状态寄存器（ADC_SR），该寄存器保存了 ADC 转 换时的各种状态。

程序初始化使用步骤：

1）开启 PA 口时钟和 ADC1 时钟，设置 PA1 为模拟输入。

2）复位 ADC1，同时设置 ADC1 分频因子。 注意：通过 RCC_CFGR 设置 ADC1 的分频因子。分频因子要确保 ADC1 的时钟（ADCCLK） 不要超过 14Mhz。 这个我们设置分频因子位 6，时钟为 72/6=12MHz 。

3）初始化 ADC1 参数，设置 ADC1 的工作模式以及规则序列的相关信息。 注意：设置单次转换模式、触发方式选择、数据对齐方式等都在这一步实现。

5）使能 ADC 并校准。 在设置完了以上信息后，我们就使能 AD 转换器，执行复位校准和 AD 校准，注意这两步 是必须的！不校准将导致结果很不准确。 

6）读取 ADC 值。 设置规则序列  里面 的通道，采样顺序，以及通道的采样周期，然后启动 ADC 转换。

软件开启 ADC 转换的方法是：ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能指定的 ADC1 的软件转换启动功能 

推荐文章超详细：https://blog.csdn.net/qq_38410730/article/details/80071349

十、DAC原理与应用

前言：大容量的 STM32F103 具有内部 DAC，DAC 模块有 2 个输出通道，每个通道都有单独的转换器。在双 DAC 模式下，2 个通道可以独立地进行转换，也可以同时进行转换并同步地更新 2 个通道的输出。

① 2 个 DAC 转换器：每个转换器对应 1 个输出通道  

② 8 位或者 12 位单调输出  

③ 12 位模式下数据左对齐或者右对齐  

④ 同步更新功能  ⑤ 噪声波形生成  ⑥ 三角波形生成  ⑦ 双 DAC 通道同时或者分别转换 ⑧ 每个通道都有 DMA 功能 

DAC_OUTx 就是 DAC 的输出通道了（对应 PA4 或者 PA5 引脚）

DAC输出是受DORx寄存器直接控制的，但是我们不能直接往DORx 寄存器写入数据，而是通过 DHRx 间接的传给 DORx 寄存器

STM32 的 DAC 支持 8/12 位模式，8 位模式的时候是固定的右对齐的，而 12 位模式 又可以设置左对齐/右对齐。单 DAC 通道 x，总共有 3 种情况：

① 8 位数据右对齐：用户将数据写入 DAC_DHR8Rx[7:0]位（实际是存入 DHRx[11:4]位）
② 12 位数据左对齐：用户将数据写入 DAC_DHR12Lx[15:4]位（实际是存入 DHRx[11:0] 位）

③ 12 位数据右对齐：用户将数据写入 DAC_DHR12Rx[11:0]位（实际是存入 DHRx[11:0] 位）

 

12 位模式下 DAC 输出电压与 Vref+以及 DORx 的计算公式如下： DACx 输出电压=Vref*（DORx/4095） 

注意：DAC_CR 的低 16 位用于控制通道 1，而高 16 位用于控制通道 2

 

在 DAC_CR 设置好之后，DAC 就 可以正常工作了，我们仅需要再设置 DAC 的数据保持寄存器的值：

程序流程步骤：

1）开启 PA 口时钟，设置 PA4 为模拟输入。 

置 PA4 为模拟输入。DAC 本身是输出，但是为什么端口要设置为模拟输入模式呢？因为一但 使能 DACx 通道之后，相应的 GPIO 引脚（PA4 或者 PA5）会自动与 DAC 的模拟输出相连，设 置为输入，是为了避免额外的干扰。

2）使能 DAC1 时钟。 

3）初始化 DAC,设置 DAC 的工作模式。 

4）使能 DAC 转换通道 。

5）设置 DAC 的输出值。

通过设置 DHR12R1，就可以在 DAC 输出引脚（PA4）得到不同的电压值了。库函数的函数是： DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, 0); 第一个参数设置对齐方式，

可以为 12 位右对齐 DAC_Align_12b_R，12 位左对齐 DAC_Align_12b_L 以及 8 位右对齐 DAC_Align_8b_R 方式。 

还可以读出 DAC 的数值，函数是： DAC_GetDataOutputValue(DAC_Channel_1); 

 

十一、PWM+低通滤波电路——>DAC 简介 

虽然大容量的STM32F103具有内部DAC，但是更多的型号是没有DAC的，不过STM32 所有的芯片都有 PWM 输出，因此，我们可以用 PWM+简单的 RC 滤波来实现 DAC 输出， 从而节省成本。 

形成原理：

 

未完待续.....持续更新中，欢迎有问题留言交流