STM32入门（cubeMX）

目录

一、开发环境的安装、工程搭建和烧录

1.Keil5

2.ST-Link

烧录测试

STlink接线

STM32F1 模板工程

Keil烧录

3.STM32CubeMX

安装

快速搭建工程

 二、STM32简介

单片机

STM系列单片机命名规则

STM32F103C8T6：

​编辑STM32F103C8T6单片机简介

寄存器和各种库的对比

1. 寄存器

2. 标准库

3. HAL库

4.LL库

 三、通用输入输出端口GPIO

1.简介

定义

命名规则

内部框架图

推挽输出与开漏输出

2.简单实现亮灯交替闪烁效果（GPIO写、HAL_Delay） 

3.按键点灯（GPIO读、轮询法）

多此一举的宏定义和函数：

四、复位、时钟、中断

复位

系统复位

电源复位

备份区复位

时钟控制

什么是时钟？

时钟来源

如何使用CubeMX配置时钟

五、中断和事件

中断概述

什么是中断？

什么是EXTI？

什么是优先级？

抢占优先级和响应优先级的区别：

什么是优先级分组？

什么是NVIC？

什么是中断向量表？

五、按键点亮LED灯（中断法）

1. 配置时钟

2. 配置GPIO口

3. 使能中断

4. 配置工程

按键点亮LED灯

加上消抖

---

 个人情况：

已经有C语言、C51基础，并玩过各种外设，现需要快速上手使用STM32，所以选择了学习cubeMX+HAL库开发。

一、开发环境的安装、工程搭建和烧录

软件： Keil5 和 STM32CubeMX

1.Keil5

使用 Keil4 写 STM32 代码其实也是可以，但需要很复杂的配置，不建议新手操作。比较推荐 Keil5 编写 STM32 ，只需要一些简单的设置就可以上手，对新手友好。

等待下载固件包，漫长的过程，也可以用已有的固件包直接导入。

2.ST-Link

十几块买一个，插上电脑，打开设备管理器查看：

可以看到已经连接，点更新驱动程序。选择驱动程序所在文件夹，完成更新 

驱动官网下载（慢）https://www.st.com/en/development-tools/stsw-link009.html

 

 在Keil中配置

 

 更新一下，device connect如果不成功，重新插拔一下

 

烧录测试

STlink接线

STM32F1 模板工程

可以找个模板程序，用STlink烧录测速一下。

Keil烧录

在Keil里点击编译，烧录，成功后，板子复位一下就可以看到效果 

 

3.STM32CubeMX

安装

作用：通过界面的方式，快速生成工程文件。

下载：官网（慢）https://www.st.com/zh/development-tools/stm32cubemx.html#overview

安装：一路下一步，建议不要安装在C盘

配置：更新固件包位置（比较大，默认在C盘，可以更改到其它盘）

 help ---> update settings --> Firmware Repository

快速搭建工程

按图走

 

根据原理图可知LED1、2分别对应PB8、PB9

 

 

 设置PB8、PB9为GPIO输出口，默认低电平，灯会亮

 

 

 

 debug方式修改为串口

可以看到串口会自动配置 

 

 

 只取需要的库

 生成文件

 

打开Keil烧录即可 

 

 二、STM32简介

单片机

单片机（Single-Chip Microcomputer）是一种集成电路芯片，把具有数据处理能力的中央处
理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功
能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成
到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。

STM系列单片机命名规则

ST -- 意法半导体

M -- Microelectronics 微电子

32 -- 总线宽度

STM32F103C8T6：

F103 -- STM32 基础型

C -- 48引脚（&49）

8 -- 64kb闪存

T -- QFP封装

6 -- 温度范围-40 ~ 85

STM32F103C8T6单片机简介

项目	介绍
内核	Cortex-M3
Flash	64K x 8bit
SRAM	20K x 8bit
GPIO	37个GPIO，分别为PA0-PA15、PBO-PB15、PC13-PC15、PDO-PD1
ADC	2个12bit ADC合计12路通道，外部通道: PAO到PA7+PBO到PB1内部通道: 温度传感器通道ADC Channel 16和内部参考电压通道ADC Channel 17
定时 器/计 数器	4个16bit定时器/计数器，分别为TIM1、TIM2、TIM3、TIM4TM1带死区插入，常用于产生PWM控制电机
看门狗定时器	2个看门狗定时器 (独立看门狗IWDG、窗口看门狗WWDG)
滴答定时器	1个24bit向下计数的滴答定时器systick
工作电压、温度	2V3.6V、-40°C85°C
通信串 口	2 * IIC，2 * SPI，3 * USART，1 * CAN
系统时钟	内部8MHz时钟HSI最高可倍频到64MHZ，外部8MHZ时钟HSE最高可倍频到 72MHZ

寄存器和各种库的对比

1. 寄存器

寄存器众多，需要经常翻阅芯片手册，费时费力；

更大灵活性，可以随心所欲达到自己的目的；

深入理解单片机的运行原理，知其然更知其所以然。

2. 标准库

将寄存器底层操作都封装起来，提供一整套接口（API）供开发者调用

每款芯片都编写了一份库文件，也就是工程文件里stm32F1xx…之类的；

配置结构体变量成员就可以修改外设的配置寄存器，从而选择不同的功能；

大大降低单片机开发难度，但是在不同芯片间不方便移植。

3. HAL库

ST公司目前主力推的开发方式，新的芯片已经不再提供标准库；

为了实现在不同芯片之间移植代码；

为了兼容所有芯片，导致代码量庞大，执行效率低下。

4.LL库

弥补了HAL库效率低的问题。

 三、通用输入输出端口GPIO

1.简介

定义

GPIO是通用输入输出端口的简称，简单来说就是STM32可控制的引脚STM32芯片的GPIO引脚与外部设备连接起来，从而实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能。

简单来说我们可以控制GPIO引脚的电平变化，达到我们的各种目的。

命名规则

组编号+引脚编号

组编号：GPIOA, GPIOB, GPIOC, GPIOD .. GPIOG

引脚编号：0，1，2，3，4...15

组合起来：

PA0, PA1, PA2 .. PA15

PB0, PB1, PB2 .. PB15

PC0, PC1, PC2 .. PC15

...

有一些特殊功能的引脚是不能用作IO的。

内部框架图

下图来源于官方参考手册，了解即可。

推挽输出与开漏输出

内部结构图

推挽输出： 可以真正能真正的输出高电平和低电平

开漏输出： 开漏输出无法真正输出高电平，即高电平时没有驱动能力，需要借助外部上拉电阻完成对外驱动

2.简单实现亮灯交替闪烁效果（GPIO写、HAL_Delay） 

在生成的代码中可以看看大概都是什么内容

Keil5中按F12可以溯源（要先编译）

主函数中找到

 找到cubeMXGPIO初始化函数，

里面有HAL库的GPIO写函数，阅读得知前两个参数是选择IO口，

第三个RESET表示低电平，而SET表示高电平

在main函数while循环里就可以复制并改写这段代码，

用HAL的delay函数延时500ms，两口SET、RESET交替，两LED交替闪烁

 

  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
		
		 /*Configure GPIO pin Output Level */
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);
		
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);
		
		HAL_Delay(500);
		
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
		
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);
		
		HAL_Delay(500);

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

继续溯源，可以看一些GPIO相关源码 

常用的GPIO HAL库函数：

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

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinStatePinState);

void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

 结构体 GPIO_InitTypeDef 定义：

typedef struct
{
uint32_t Pin;

uint32_t Mode;

uint32_t Pull;

uint32_t Speed;

} GPIO_InitTypeDef;

3.按键点灯（GPIO读、轮询法）

位于A0、A1，

 按下变为低电平。

设置GPIO_Input，其它配置一样，生成 

 

 HAL_GPIO_ReadPin 源码：

GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
{
  GPIO_PinState bitstatus;

  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));

  if ((GPIOx->IDR & GPIO_Pin) != (uint32_t)GPIO_PIN_RESET)
  {
    bitstatus = GPIO_PIN_SET;
  }
  else
  {
    bitstatus = GPIO_PIN_RESET;
  }
  return bitstatus;
}

 根据 HAL_GPIO_ReadPin 函数，写代码，添加一个 while() 用于软件消抖。

  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
		
		//循环检测A0是否低电平
		if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)
		{
			//软件按钮消抖：检测如果一直按住，直到松手再继续
			while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET);
			//B8状态翻转
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);
		}
		
		//循环检测A1是否低电平
		if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET)
		{
			//软件按钮消抖：检测如果一直按住，直到松手再继续
			while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET);
			//B9状态翻转
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_9);
		}
		
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

多此一举的宏定义和函数：

或者也可以定义一个返回按钮状态的函数，用 unsigned char 型，查看源码可知为 uint8_t

    /* 7.18.1.1 */

    /* exact-width signed integer types */
typedef   signed          char int8_t;
typedef   signed short     int int16_t;
typedef   signed           int int32_t;
typedef   signed       __INT64 int64_t;

    /* exact-width unsigned integer types */
typedef unsigned          char uint8_t;
typedef unsigned short     int uint16_t;
typedef unsigned           int uint32_t;
typedef unsigned       __INT64 uint64_t;

 宏定义、函数：

注意宏定义结尾不能＋“ ; ” ,

函数只有一个return，这是一种规范形式

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
#define KEY_ON  0
#define KEY_OFF 1

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
uint8_t Key_scan(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
{
	uint8_t Key_Status;
	if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
	{
		while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_RESET);
		Key_Status = KEY_ON;
	}
	else
	{
		Key_Status = KEY_OFF;
	}
	return Key_Status;
}
/* USER CODE END 0 */

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
		
		if (Key_scan(GPIOA, GPIO_PIN_0) == KEY_ON)
		{
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);
		}
		if (Key_scan(GPIOA, GPIO_PIN_1) == KEY_ON)
		{
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_9);
		}
		
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

四、复位、时钟、中断

复位

系统复位

当发生以下任一事件时，产生一个系统复位：

1. NRST引脚上的低电平(外部复位)

2. 窗口看门狗计数终止(WWDG复位)

3. 独立看门狗计数终止(IWDG复位)

4. 软件复位(SW复位)

5. 低功耗管理复位

电源复位

当以下事件中之一发生时，产生电源复位：

1. 上电/掉电复位(POR/PDR复位)

2. 从待机模式中返回

备份区复位

备份区域拥有两个专门的复位，它们只影响备份区域。

当以下事件中之一发生时，产生备份区域复位。

1. 软件复位，备份区域复位可由设置备份域控制寄存器 (RCC_BDCR)(见6.3.9节)中的

BDRST位产生。

2. 在VDD和VBAT两者掉电的前提下，VDD或VBAT上电将引发备份区域复位。

时钟控制

什么是时钟？

时钟打开，对应的设备才会工作。

时钟来源

三种不同的时钟源可被用来驱动系统时钟(SYSCLK)

HSI振荡器时钟（高速内部时钟）

HSE振荡器时钟（高速外部时钟）

PLL时钟（锁相环倍频时钟）

二级时钟源:

40kHz低速内部RC（LSIRC）振荡器

32.768kHz低速外部晶体（LSE晶体）

如何使用CubeMX配置时钟

 72MHz为最高

 

五、中断和事件

中断概述

什么是中断？

中断是指计算机运行过程中，出现某些意外情况需主机干预时，机器能自动停止正在运行的

程序并转入处理新情况的程序，处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。

什么是EXTI？

外部中断/事件控制器(EXTI)管理了控制器的 23 个中断/事件线。每个中断/事件线都对应有一

个边沿检测器，可以实现输入信号的上升沿检测和下降沿的检测。 EXTI 可以实现对每个中断/事

件线进行单独配置，可以单独配置为中断或者事件，以及触发事件的属性。

 EXTI 可分为两大部分功能，一个是产生中断，另一个是产生事件，这两个功能从硬件上就有所不
同。
产生中断线路目的是把输入信号输入到 NVIC，进一步会运行中断服务函数，实现功能，这样是软
件级的。而产生事件线路目的就是传输一个脉冲信号给其他外设使用，并且是电路级别的信号传
输，属于硬件级的。

EXTI初始化结构体：

typedef struct
{
  uint32_t Line;      /*!< The Exti line to be configured. This parameter
                           can be a value of @ref EXTI_Line */
  uint32_t Mode;      /*!< The Exit Mode to be configured for a core.
                           This parameter can be a combination of @ref EXTI_Mode */
  uint32_t Trigger;   /*!< The Exti Trigger to be configured. This parameter
                           can be a value of @ref EXTI_Trigger */
  uint32_t GPIOSel;   /*!< The Exti GPIO multiplexer selection to be configured.
                           This parameter is only possible for line 0 to 15. It
                           can be a value of @ref EXTI_GPIOSel */
} EXTI_ConfigTypeDef;

中断/事件线：

#define EXTI_LINE_0                        (EXTI_GPIO     | 0x00u)    /*!< External interrupt line 0 */
#define EXTI_LINE_1                        (EXTI_GPIO     | 0x01u)    /*!< External interrupt line 1 */
#define EXTI_LINE_2                        (EXTI_GPIO     | 0x02u)    /*!< External interrupt line 2 */
#define EXTI_LINE_3                        (EXTI_GPIO     | 0x03u)    /*!< External interrupt line 3 */
#define EXTI_LINE_4                        (EXTI_GPIO     | 0x04u)    /*!< External interrupt line 4 */
#define EXTI_LINE_5                        (EXTI_GPIO     | 0x05u)    /*!< External interrupt line 5 */
#define EXTI_LINE_6                        (EXTI_GPIO     | 0x06u)    /*!< External interrupt line 6 */
#define EXTI_LINE_7                        (EXTI_GPIO     | 0x07u)    /*!< External interrupt line 7 */
#define EXTI_LINE_8                        (EXTI_GPIO     | 0x08u)    /*!< External interrupt line 8 */
#define EXTI_LINE_9                        (EXTI_GPIO     | 0x09u)    /*!< External interrupt line 9 */
#define EXTI_LINE_10                       (EXTI_GPIO     | 0x0Au)    /*!< External interrupt line 10 */
#define EXTI_LINE_11                       (EXTI_GPIO     | 0x0Bu)    /*!< External interrupt line 11 */
#define EXTI_LINE_12                       (EXTI_GPIO     | 0x0Cu)    /*!< External interrupt line 12 */
#define EXTI_LINE_13                       (EXTI_GPIO     | 0x0Du)    /*!< External interrupt line 13 */
#define EXTI_LINE_14                       (EXTI_GPIO     | 0x0Eu)    /*!< External interrupt line 14 */
#define EXTI_LINE_15                       (EXTI_GPIO     | 0x0Fu)    /*!< External interrupt line 15 */
#define EXTI_LINE_16                       (EXTI_CONFIG   | 0x10u)    /*!< External interrupt line 16 Connected to the PVD Output */
#define EXTI_LINE_17                       (EXTI_CONFIG   | 0x11u)    /*!< External interrupt line 17 Connected to the RTC Alarm event */
#if defined(EXTI_IMR_IM18)
#define EXTI_LINE_18                       (EXTI_CONFIG   | 0x12u)    /*!< External interrupt line 18 Connected to the USB Wakeup from suspend event */
#endif /* EXTI_IMR_IM18 */
#if defined(EXTI_IMR_IM19)
#define EXTI_LINE_19                       (EXTI_CONFIG   | 0x13u)    /*!< External interrupt line 19 Connected to the Ethernet Wakeup event */
#endif /* EXTI_IMR_IM19 */

 EXTI模式：产生中断、产生事件

#define EXTI_MODE_NONE                      0x00000000u
#define EXTI_MODE_INTERRUPT                 0x00000001u
#define EXTI_MODE_EVENT                     0x00000002u

 触发类型：上升沿、下降沿

#define EXTI_TRIGGER_NONE                   0x00000000u
#define EXTI_TRIGGER_RISING                 0x00000001u
#define EXTI_TRIGGER_FALLING                0x00000002u
#define EXTI_TRIGGER_RISING_FALLING         (EXTI_TRIGGER_RISING | EXTI_TRIGGER_FALLING)

EXTI控制：

使能 EXTI ，一般都是使能， ENABLE

什么是优先级？

抢占优先级和响应优先级的区别：

高优先级的抢占优先级是可以打断正在进行的低抢占优先级中断的。

抢占优先级相同的中断，高响应优先级不可以打断低响应优先级的中断。

抢占优先级相同的中断，当两个中断同时发生的情况下，哪个响应优先级高，哪个先执行。

如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话，则看哪个中断先发生就先执行

什么是优先级分组？

Cortex-M3允许具有较少中断源时使用较少的寄存器位指定中断源的优先级，因此STM32把指定中断优先级的寄存器位减少到4位，这4个寄存器位的分组方式如下：

第0组：所有4位用于指定响应优先级

第1组：最高1位用于指定抢占式优先级，最低3位用于指定响应优先级

第2组：最高2位用于指定抢占式优先级，最低2位用于指定响应优先级

第3组：最高3位用于指定抢占式优先级，最低1位用于指定响应优先级

第4组：所有4位用于指定抢占式优先级

什么是NVIC？

STM32通过中断控制器NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller）进行中断的管理 。

NVIC是属于Cortex内核的器件，不可屏蔽中断（NMI）和外部中断都由它来处理，但是SYSTICK不是由NVIC控制的。

什么是中断向量表？

每个中断源都有对应的处理程序，这个处理程序称为中断服务程序，其入口地址称为中断向量。所有中断的中断服务程序入口地址构成一个表，称为中断向量表；也有的机器把中断服务程序入口的跳转指令构成一张表，称为中断向量跳转表。

五、按键点亮LED灯（中断法）

1. 配置时钟

同上

2. 配置GPIO口

A0、A1 设置为 EXIT0、EXIT1，

B0、B1 改为默认高电平 GPIO_Output

3. 使能中断

下降沿触发

 使能中断

4. 配置工程

同上

生成的代码：

void MX_GPIO_Init(void)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);

  /*Configure GPIO pins : PA0 PA1 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pins : PB8 PB9 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

  /* EXTI interrupt init*/
  HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 0, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);

  HAL_NVIC_SetPriority(EXTI1_IRQn, 0, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI1_IRQn);

}

 

溯源可以找到一个虚函数（weak） 可以重写它

 

按键点亮LED灯

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	switch(GPIO_Pin)
	{
		case GPIO_PIN_0:
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);
		break;
		case GPIO_PIN_1:
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_9);
	}
}
/* USER CODE END 0 */

加上消抖

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	switch(GPIO_Pin)
	{
		HAL_Delay(20);//延时再判断，排除抖动
		case GPIO_PIN_0:
			//消抖：检测A0是否低电平
			if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)
				HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);//B8状态翻转
		break;
			
		case GPIO_PIN_1:
			//消抖：检测A1是否低电平
			if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET)
				HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_9);//B9状态翻转
		break;
	}
}
/* USER CODE END 0 */