STM32F103C8T6第一天：认识STM32 标准库与HAL库 GPIO口 推挽输出与开漏输出

1. 课程概述（297.1）

• 课程要求：C语言熟练，提前学完 C51

2. 开发软件Keil5的安装（298.2）

开发环境的安装

• 编程语言：C语言
• 需要安装的软件有两个：Keil5 和 STM32CubeMX

Keil5 的安装

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。

• 安装
  • 安装包（不需要太新，本课程以 MDK324 为例，最新的 MDK327 有问题）
  • 安装过程一路下一步即可（建议不要安装在 C 盘）
  • 安装路径一定不要有中文或空格！！（重要）
  • Keil5 安装完之后，记得安装 F1 固件包
• 破姐
• 使用
  • 编程与编译过程与 Keil4 完全一样

3. STM32模板工程的创建与使用（299.3）

4. 如何下载程序到STM32单片机（300.4）

烧录工具有很多种，比如：串口、J-Link、ST-Link、U-Link 等等，本教程使用 ST-Link。

• 安装驱动
  • 官网下载（慢）https://www.st.com/en/development-tools/stsw-link009.html
  • 资料包
• 接线
  
• 配置
• 代码测试（Template/USER）

int main(void)
 {	//跑马灯效果，闪烁比较快
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
  GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9);	
  while(1)
	{
	  GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8);
	  GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_9);
		Delay(3000000);
		GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8);
		GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_9);
		Delay(3000000);
	}
 }

5. STM32CubeMX的安装（301.5）

• 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
  • 资料包
• 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

6. 使用STM32CubeMX生成工程文件（302.6）

1. 点击「ACCESS TO MCU SELECTOR」；（自己创建工程目录）（下面俩是根据st官方生成的工程文件）
   
2. 左上角搜索对应的芯片，并在右侧双击对应的芯片；
   
3. 点击芯片对应的引脚，并进行配置；（Serial Wire：可做重复的修改）
   
4. 配置工程名称及位置：（工程名称不能有空格）（位置不能有中文）
   

Toolchain / IDE：MDK-ARM（启用此选项后，在生成代码之后可自动调用 Keil5 开启此项目）

5. 按下图配置 Coder Generator ：（仅拷贝需要的库文件）（针对外设的固件库生成.c.h匹配的源文件）

6. 点击右上角 generate code :

7. 点击 Open Project 即可调用 Keil5 打开自动生成的工程文件。

• 代码（gpio_test/MDK-ARM）

//main.c int main(){}
while (1)
  {//跑马灯效果：led1亮 led2灭 led1灭 led2亮 
    /* USER CODE END WHILE */
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);
		HAL_Delay(1000);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
		HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

7. STM32介绍（303.7）（*面试会问）

什么是单片机？

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（*面试会问）

• ST – 意法半导体
• M – Microelectronics 微电子
• 32 – 总线宽度
  

STM32F103C8T6单片机简介

8. 标准库与HAL库区别（304.8）

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。

9. 什么是GPIO口（305.9）

• 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。
  

10. 推挽输出与开漏输出（306.10）

• 内部结构图
  
• 推挽输出（Output Push Pull）： 可以真正能真正的输出高电平和低电平
• 开漏输出（Output Open Drain）： 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