【STM32仿真】STM32CubeMX+Keil+Proteus单片机仿真

  博主最近进行单片机的仿真，本篇文章主要利用了STM32CubeMX、Keil和Proteus三个软件，为后期的硬件打下基础。文章主要目的是学习软件的使用和单片机的仿真。

  本文是我在学习proteus软件和STM32CubeMX过程当中的心得和学习笔记，在学习时已经有C， C++的基础。文章附上了学习的代码，仅供大家参考。如果有问题，有错误欢迎大家留言。

  此外，博主还有另外几篇文章，分别关于Python基础知识、Python的具体应用、C语言指针结构体的难点、C++入门和进阶知识点和C++高阶知识点，大家点击即可翻阅。

一、软件介绍和下载安装

1.1 STM32CubeMX介绍

  从15-16年开始，意法半导体公司(ST)逐渐停止了对SPL标准外设库的更新和维护，转向了HAL和LL库。对于STM32CubeMX的学习主要是学习HAL库，HAL库是ST公司为STM32的MCU最新推出的抽象层嵌入式软件，为更方便的实现跨STM32产品的最大可移植性，HAL库推出的同时，也加入了很多第三方的中间件，有RTOS，USB，TCP / IP和图形等等。

• SPL ：Standard Peripheral Library 标准外设库
• HAL：Hardware Abstraction Layer 硬件抽象层库
• LL：Low-layer 底层库
    STM32CubeMX是一个图形化的软件配置工具，在这种软件中，用户可以通过图形化的操作，完成初始化代码工程。生成的工程是一个可以正常编译的完整工程，使用的时候只需要添加上用户的代码即可。接下来我们创建第一个仿真项目，点亮LED灯。

参考了别的博主的博客和B站视频。

1.2 Proteus介绍

Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的电子设计自动化(Electronic design automation，EDA)工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是英国著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DSPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。
——百度百科

  proteus功能很强大，它是一个合成了PCB设计、电路仿真、虚拟模型仿真为一体的电子设计自动化软件。具体的软件安装可以参考别的博主的文章，这里不在细述，Proteus8.9 下载与安装教程。

二、创建第一个项目

2.1 STM32CubeMX生成代码

  第一步，新建一个项目，在搜索栏中输入本次要使用的仿真硬件，这里是STM32F103C8，属于比较常见的一种单片机。然后，双击搜索结果中出现的项目。第二步将Pinout & Configuration -> system core -> SYS -> Debug 改为Serial Wire， Pinout & Configuration -> system core -> RCC -> High Speed Clock(HSE)和Low Speed Clock(LSE)全部改为Crystal/Ceramic Resonator。最后在图形界面将GPIO口的PA5改为output（双击）。

  第三步，将Clock Configuration中的HCLK时钟改为72MHz（最高时钟频率），如图所示。

  第四步，Project Maneger中将项目名称修改为LED，修改保存路径，修改设备型号和版本。最后在Code Generator中将生成.c和.h文件的选项打钩，点击生成代码，就可以在路径底下生成一个工程代码。到这一步为止，我们就生成了.c和.h文件，但是它是不能在单片机上运行的，要生成单片机能够运行的.hex文件还需要keil的帮助。

2.2 keil5 生成可执行文件

  第五步，在生成的项目文件当中，找到MDK-ARM文件底下的.uvprojx文件，使用keil打开，这里博主使用的keil5。如图所示，输入如下代码，因为小灯闪烁的频率非常快，肉眼观察不到，因此我们加上延时函数。编译运行，生成.hex文件，HEX文件是一种能够烧写到单片机中，被单片机执行的文件格式。代码部分到此就完毕了。这里需要注意的是，我们用户的代码最好写在两个USER CODE注释的中间，这样如果需要用STM32CubeMX改写代码时就不会改变我们写的代码，而写到其他地方去的代码会被覆盖。

		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);
		HAL_Delay(200);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);
		HAL_Delay(200);

2.3 Proteus 搭建简单电路

  第六步，在Proteus中，点击新建项目，步骤参考自手把手教你上手Proteus。项目建好之后点击P，可以查找元器件。博主的Proteus版本太低，找不到C8，就用C6替代了，效果一样的。我们依次找到LED，电阻。

  电源和地在这个图标中可以找到。

  最终电路图如图所示，点击运行就小灯就闪烁起来了，至此第一个项目就完成了。

  如果出现下面的错误，就是电网布置错误了，Design -> Configure Power Rails -> Power Rails -> Name， 在GND中将VDDA和VSSA移除，VDDA和VSSA添加到VCC/VDD中，点击OK，重新运行即可。

三、按键开发

  如图所示，我们打开在STM32CubeMX创建的第一个项目（以.ioc结尾的文件），将管脚改成如下所示，其中PB7、PB8为输出，PC13、PB5、PB1为输入，GPIO设置为pull-up。这个主要用来区分GPIO口用于输入还是输出如果是输出，那么选择no-pull-up and no-pull-down，如果是input，那么需要看具体应用的默认输入值是0还是1，如果默认是输入0，则最好配置为pull down，反之则配置为pull up。这里我们根据实际电路设置，我们的仿真电路默认输入为高电平，为1， 因此设置为pull-up。

  在keil中修改代码，可以使用宏定义简化代码。按键的两个引脚的一端通过电阻上拉到高电平，另一端则接地。在没有按键按下的时候，输入引脚为高电平，当有按键按下，输入引脚则为低电平。单片机通过反复读取按键输入引脚的信号，然后识别高低电平来判断是否有按键触发。

  按键的输入引脚有低电平产生不一定是按键按下引起的，有可能是干扰信号。因此，按键需要进行防抖操作处理。首次检测到按键输入引脚有低电平后，稍作延时，再次读取该引脚，如还是低电平，则确认为按键触发信号；否则，判断为干扰信号，不予处理。然后我们在主函数循环当中调用Scan_Keys()函数。注意以下代码都要写在用户代码注释之间。

// 宏定义，简化代码
#define KEY2 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC,GPIO_PIN_13)		
#define KEY3 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1)
#define KEY4 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_5)

void Scan_Keys()
{
	// 默认为高电平1，如果输入为0，则检测到一次按键输入
    if(KEY2 == GPIO_PIN_RESET)		
    {
        HAL_Delay(5);		// 防抖，按钮不按下，排除电源不稳等等误判因素
        if(KEY2 == GPIO_PIN_RESET)
        {
						// 确认按下之后，立刻翻转直至按钮松开
            HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_9);		
            while(KEY2 == GPIO_PIN_RESET);	
        }
    }
    if(KEY3 == RESET)
    {
        HAL_Delay(5);
        if(KEY3 == RESET)
        {
						// 按下之后，直至按钮松开，再进行翻转操作
            while(KEY3 == RESET);
            HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_8);
        }
    }
    if(KEY4 == 0)		// RESET可以用0代替
    {
        HAL_Delay(5);
        if(KEY4 == 0)
        {
						// 对两个GPIO口同时操作
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET);
            while(KEY2 == 0);
        }
    }
}

四、中断和定时器开发

持续更新~

end