STM32学习
文章目录
- STM32学习笔记
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- 一、STM32简介
- 二、开发
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- 1、使用软件
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- 1.1、书签工具
- 2、片上资源 / 外设
- 3、命名规则
- 4、芯片的系统结构
- 5、引脚定义
- 6、启动配置
- 7、最小系统电路
- 三、软件安装及新建工程
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- 1、软件安装
- 2、建立STM32工程
- 3、配置调试器
- 4、配置寄存器
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- 4.1、通过查阅文档进行配置
- 4.2、通过库函数进行配置
- 四、型号分类及缩写
- 五、GPIO
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- 1、基本结构
- 2、系统结构
- 3、GPIO位结构
- 4、GPIO模式
- 5、LED 和 蜂鸣器介绍
- 6、GPIO输出的硬件电路
- 7、GPIO输入的硬件电路
- 8、传感器模块
- 9、C语言知识
-
- 9.1、数据类型
- 9.2、宏定义
- 9.3、typedef
- 9.4、C语言结构体
- 9.5、C语言枚举
- 六、OLED调试工具
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- 1、调试方式
- 2、OLED简介
- 3、硬件电路
- 4、OLED驱动函数
- 七、EXTI外部中断
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- 1、中断系统
- 2、中断执行流程
- 3、STM32中断
- 4、NVIC基本结构
- 5、NVIC优先级分组
- 6、EXTI简介
- 7、EXTI基本结构
- 8、AFIO复用IO口
- 9、EXTI框图
- 10、旋转编码器
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- 10.1、旋转编码器介绍
- 10.2、旋转编码器的硬件电路
- 八、定时中断
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- 1、定时中断基本结构及使用步骤
- 2、需要用到的函数
- 九、TIM输出比较
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- 1、输出比较简介
- 2、PMW简介
- 3、输出比较通道（高级）【了解】
- 4、输出比较通道（通用）
- 5、输出比较模式
- 6、PWM基本结构
- 7、参数计算
- 8、直流电机及驱动简介
- 9、舵机简介
- 10、舵机的硬件电路
- 11、
- 本文编写参考源于江科大自化协的stm32的教程，视频链接如下：
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- 视频详解：[https://www.bilibili.com/video/BV1th411z7sn?p=1](https://www.bilibili.com/video/BV1th411z7sn?p=1)
- 视频汇中的资料下载：[https://pan.baidu.com/s/1SqKyKr5Fsl_9gBJi8aVxTw](https://pan.baidu.com/s/1SqKyKr5Fsl_9gBJi8aVxTw)，提取码：8kzh，链接里压缩包的解压密码：32
STM32学习笔记
一、STM32简介
- STM32 是ST公司基于ARM Cortex-M 内核开发的32位微控制器（Microcontroller）
- STM32 常应用在嵌入式领域，如智能车、无人机、机器人、无线通信、物联网、工业控制、娱乐电子产品等
- STM32功能强大、性能优异、片上资源丰富、功耗低，是一款经典的嵌入式微控制器
- 51单片机是8位，而STM32是32位的，性能更优
STM32F103C8T6芯片示例如下:
二、开发
软件包已上传至博主下载资源中
1、使用软件
Keil5 MDK
1.1、书签工具
2、片上资源 / 外设
通过程序配置外设，来完成我们想要的功能
- NVIC：永不管理中断的设备，比如配置中断优先级
- SysTick：系统滴答定时器，是系统内核里的一个定时器，只要用来给操作系统提供定时服务，完成任务切换的功能、Delay函数的功能
- RCC：复位和时钟控制，对系统的时钟进行控制，完成各模块的功能
- GPIO：通用的IO口，可以用来点灯，读取按键等
- AFIO：复用IO口，完成复用功能端口的重定义、中断的端口配置
- EXIT：外部中断，当引脚有电平变化时，就可以触发中断，让CPU来处理任务
- TIM：定时器，是外设中用到的最多的设备，，TIM分为高级定时器、通用定时器（常用）、基本定时器三种类型。通用定时器是最常用的定时器，它不仅可以完成定时中断的任务还可以完成测频率、生成PWM波形（电机驱动、舵机驱动最基本的要求）、配置成专用的编码器接口等功能
- ADC：模数转换器，STM32内置了12位的AD转换器，可以直接读取IO口的模拟电压值，无需外部链接AD芯片，使用方便
- DMA：直接内存访问，帮助CPU搬用大量数据这样的繁杂任务
- USART：同步或异步串口，平常使用的UART是异步串口的意思，这里的USARTF是既支持异步串口，也支持同步串口，实际生活中异步串口比较多
- IC2和SPI：是常用的两种通信协议，STM32页内置了他们的控制器，可以用硬件来输出时序波形，使用起来更高效。
- CAN和USB：都是通信协议，CAN一般用于汽车领域。利用这个STM32的USB外设，可以做模拟鼠标、模拟U盘等设备
- RTC：是实时闹钟，在STM32内部完成年月日、时分秒的计时功能，而且可以接外部备用电池，即使掉电也能正常运行
- CRC校验：是一种数据的校验方式，用于判断数据的正确性
- PWR：电源控制，可以让芯片进入睡眠模式等状态，来达到省点的目的
- BKP：备份寄存器，这是一段存储器，当系统掉电时，仍可由备用电池保持数据，根据需要可以完成特殊功能
- IWDG和WWDG：是独立看门狗和窗口看门狗，当单片机因为电磁干扰死机或者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
- DAC：数模转换器，它可以在IO口直接输出模拟电压，是ADC模数转换的逆过程
- SDIO：是SD卡接口，用来读取SD卡
- FSMC：可变静态存储控制器，可以用于扩展内存，或者配置成其他总线协议，用于某些硬件的操作
- SPI：用OTG功能，可以让STM32座位USB主机去读取其他USB设备
3、命名规则
4、芯片的系统结构
5、引脚定义
在得知芯片的引脚定义时就大概知道该芯片应该怎么使用。一般的都会在数据手册中给出相关使用。如STM32F103C86T芯片引脚如下所示，黑点位置为1号引脚，依次逆时针进行编号。大概有如下这么几类：
- 电源相关的引脚
- 最小系统相关的引脚
- IO口，功能口这些引脚
引脚类型如下：
- S代表电源
- I代表输入
- O代表输出
- IO代表输入输出
- IO口电平代表IO口所能容忍的电压，FT代表能容忍5V的电压，无FT的只能容忍3.3V电压，当没有FT但需要容忍5V电压 的时候就需要加装电平转换电路了
6、启动配置
启动配置其实就是BOTT0和BOTT1 两根引脚的功能，
这个启动配置的作用就是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，但是在某些情况下，我们也可以让程序在别的地方开始执行，用以完成特殊的功能
- 0 表示接地
- X 表示无论接什么
- 1 表示接到3.3V电源正的位置
7、最小系统电路
在知道芯片的引脚功能之后，就需要为它连接最基本的电路，这些最基本的电路就是最小系统电路。如下图所示
三、软件安装及新建工程
1、软件安装
资料下载：https://pan.baidu.com/s/1SqKyKr5Fsl_9gBJi8aVxTw，提取码：
8kzh，链接里压缩包的解压密码：32
安装步骤：https://blog.csdn.net/qq_53810245/article/details/123674836
- 安装器件支持包
- 软件注册
- 安装STLINK驱动
- 安装USB转串口驱动
2、建立STM32工程
详细步骤如下：
在本地新建一个文件夹STM32Project，打开Keil5软件新建工程于该文件夹下
选择芯片型号，点击OK
进入资料中的如下路径
将上述文件拷贝至新建Start文件夹下
建好
main.c文件后如图
3、配置调试器
4、配置寄存器
4.1、通过查阅文档进行配置
4.2、通过库函数进行配置
拷贝以上文件夹下的所有库函数到工程中新建Library文件夹下
将如下文件拷贝至User文件夹下
四、型号分类及缩写
五、GPIO
- GPIO（General Purpose Input Output）通用输入输出口，俗称IO口
- 可配置为8种输入输出模式
- 引脚电平：0V~3.3V，部分引脚可容忍5V
- 输出模式下可控制端口输出高低电平，用以驱动LED】控制蜂鸣器、模拟通信协议输出时序等
- 输入模式下可读取端口的高低电平或电压，用于读取按键输入、外接模块电平信号输入（光敏电阻、热敏电阻）、ADC电压采集
- 模拟通信协议接收数据等
1、基本结构
2、系统结构
3、GPIO位结构
4、GPIO模式
-
通过配置GPIO的端口配置寄存器，端口可以配置成以下8种模式
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浮空 / 上拉 / 下拉输入
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开漏 / 推娩输出
-
复用开漏 / 推娩输出
5、LED 和 蜂鸣器介绍
- 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【见下图】
- 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
6、GPIO输出的硬件电路
7、GPIO输入的硬件电路
8、传感器模块
传感器模块：传感器元件（光敏电阻、热敏电阻、红外接收管等）的电阻会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输出，在通过电压比较器进行二值化即可得到数字电压输出
光敏电阻、热敏电阻、红外接收管均是随外界强度增大而阻值减小
9、C语言知识
9.1、数据类型
9.2、宏定义
9.3、typedef
- typedef会对命名进行检查，检查是否是变量类型的名字
9.4、C语言结构体
9.5、C语言枚举
六、OLED调试工具
1、调试方式
- 串口调试：通过串口通信，将调试信息发送到电脑端，电脑使用串口助手显示调试信息
- 显示屏调试：直接将显示屏连接到单片机，将调试信息打印在显示屏上
- Keil调试模式：借助Keil软件的调试模式，可使用单步运行、设置点、查看寄存器及变量等功能。
2、OLED简介
- OLED（Organic Light Emitting Diode）：有机发光二极管
- OLED显示屏：性能优异的新型显示屏，具有功耗低、响应速度快、宽视角、轻薄柔韧等特点
- 0.96寸OLED模块：小巧玲珑、占用接口少、简单易用，是电子设计中非常常见的显示屏模块
- 供电：3~5.5V，通信协议：I2C/SPI，分辨率：128*64
3、硬件电路
4、OLED驱动函数
七、EXTI外部中断
1、中断系统
- 中断：在主程序运行过程中，出现了特定的中断触发条件（中断源），使得CPU暂停当前正在运行的程序，转而去处理中断程序，处理完成后又返回原来被暂停的位置继续执行
- 中断优先级：当有多个中断源同时申请中断时，CPU会根据中断源的轻重缓急进行裁决，优先响应更加紧急的中断源
- 中断嵌套：当一个中断程序正在运行时，又有新的更高优先级的中断源申请中断，CPU再次暂停当前中断程序，转而去处理新的中断程序，处理完成后依次进行返回。
2、中断执行流程
3、STM32中断
- 68个可屏蔽中断通道，包含EXTI、TIM、ADCUSART、SPI、I2C、RTC等多个外设
- 使用NVIC（就是STM32中用来管理中断、分配优先级的）统一管理中断，每个中断通道都拥有16个可编程的优先等级，可对优先级进行分组，进一步设置抢占优先级和响应优先级。。
4、NVIC基本结构
NVIC是一个内核外设，是CPU的小助手
5、NVIC优先级分组
决定是不是可以中断嵌套的优先级，叫做抢占优先级
6、EXTI简介
- EXTI的基本功能。简单来说,就是引脚电平变化，申请中断
- 中断响应是正常的流程，引脚电平变化触发中断
- 事件响应不会触发中断，而是触发别的外设操作，属于外设之间的联合工作
7、EXTI基本结构
8、AFIO复用IO口
- AFIO主要用于引脚复用功能的选择和重定义
- 在STM32中，AFIO主要完成两个任务：复用功能引脚重映射、中断引脚选择
- 外部中断同意通用I/O映像如下图
9、EXTI框图
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或门
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与门
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非门
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数据选择器
10、旋转编码器
10.1、旋转编码器介绍
10.2、旋转编码器的硬件电路
- 左图为模块的电路图，图里的中间部分就是旋转编码器
- 旋转轴旋转时，这两个触点以相位相差90度的方式交替导通，要配合外围电路才能输出高低电平
- 这个C1 是输出滤波电容，可以防止一些输出信号抖动
八、定时中断
1、定时中断基本结构及使用步骤
- 第一步：RCC开启时钟，是每个代码的第一步
- 第二步：选择时基单元的时钟源，对于定时中断，我们选择内部时钟源
- 第三步：配置时基单元 ，包括预分频器、自动重装器、计数模式等等，可以用结构体进行配置
- 第四步：配置输出中断控制，允许更新中断输出到NVIC
- 第五步：配置NVIC，在NVIC中打开定时器中断的通道，并分配一个优先级
- 第六步：运行控制
- 整个模块配置完成后，我们还需要使能一下计数器，要不然计数器是不会运行的，当定时器使能后，计数器就会开始计数了，当计数器更新时，触发中断。这个时候我们再写一个中断函数，这样这个中断函数就能每隔一段时间自动执行一次
2、需要用到的函数
TIM_Delnit，恢复缺省配置TIM_TimeBaselnit，时基单元初始化，用来配置时基单元，函数内部有两个参数，一个是TIMx选择某个定时器，第二个是结构体，里面包含了配置时基单元的一些参数TIM TimeBaseStructInit，可以把结构体变量赋一个默认值TIM Cmd，这个是用来使能计数器的，它有两个参数，第一个TIMx选择定时器，第二个NewState新的状态，也就是使能还是失能，使能，计数器就可以运行，失能，计数器就不运行TIM_ITConfig，这个是用来使能中断输出信号的，负责中断输出控制，它有两个参数。第一个TIMx，选择定时器。第二个TIM_IT，选择要配置哪个中断输出，第三个NewState，表示新的状态，是使能还是失能
- 这六个函数对应的就是时基单元的时钟选择部分，即对时钟源选择要用这六个函数，可以选择RCC内部时钟、ETR外部时钟、ITRx其他定时器、TIx捕获通道这些
- TIM_InternalaockConfig。选择肉部时钟，参数只有一个ITMx
- TIM_ITRxExternalClockConfig，选择ITRx其他定时器的时钟，参数是TIMx，选择要配置的定时器和InputT日哥rSource，选择要接入哪个其他的定时器，调用一下即可
- TIM_TIxExternalClockConfig，选择TIx捕获通道的时钟，参数有个，第一个是TIMx，第二个是具体的某个引脚，第三个ICPolarity和ICFilter，是输入的极性和滤波器。对于外部引脚的波形，一般都会有极性选择和滤波器，这样会使得更加灵活
- TIM_ETRClockMode1Config，选择ETR通过外部时钟模式1输入的时钟，参数ExtTRGPrescaler，外部触发预分频器，可以对ETR的外部时钟再提前做一个分频。Polarity和Filter，是极性和滤波器
- TIM_ETRClockMode2Config，是选择ETR通过外部时钟模式2输入的时钟，参数的功能同上
- TIM_ETRConfig，是单独用来配置ETR引脚的预分频器、极性、滤波器这些参数的
九、TIM输出比较
1、输出比较简介
- OC（Output Compare） 输出比较
- 输出比较可以通过比较CNT与CCR寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形（PWM波形又是驱动电机的必要条件）
- 每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道
- 高级定时器的前3个通道额外拥有死区生成和互补输出的功能
如果想用STM32做一些有电机的项目，比如智能车、机器人等，就需要好好学习输出比较功能，在此处不做过多的阐述，大家可以在视频中找到这一节进行学习
2、PMW简介
- PMW（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制
- 在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟参量，长应用于电机控速等领域
- PWM参数：
3、输出比较通道（高级）【了解】
4、输出比较通道（通用）
5、输出比较模式
此处的输出模式即为上图中的输出模式控制器的内容
6、PWM基本结构
- 蓝色线是CNT的值，蓝色线从0开始自增，一直增到ARR（即99），之后清0继续自增
- 黄色线是ARR的值
- 绿色线是输出的电平
7、参数计算
8、直流电机及驱动简介
- 直流电机是一种将电能转换为机械能的装置，有两个电极，当电极正接时，电机正转，当电极反转时，电机反转
- 直流电机属于大功率器件，GPIO口无法直接驱动，需要配合电机驱动电路来操作
- TB6612是一款双路H桥型的直流电机驱动芯片，可以驱动两个直流电机并且控制转速和方向
9、舵机简介
- 舵机是一种根据输入PWM信号占空比来控制输出角度的装置
- 输入域PWM信号要求：周期为20ms，高电平宽度为0.5ms~2.5ms
10、舵机的硬件电路
11、
注意：
本文编写参考源于江科大自化协的stm32的教程，视频链接如下：
视频详解：https://www.bilibili.com/video/BV1th411z7sn?p=1
视频汇中的资料下载：https://pan.baidu.com/s/1SqKyKr5Fsl_9gBJi8aVxTw，提取码：8kzh，链接里压缩包的解压密码：32