辣椒031110

STM32（MDK-ARM）（标准库）（江科大笔记）

MDK-ARM

基本特点：

MDK的使用

工程设置：

新建工程

RCC时钟树

GPIO

GPIO简介：

GPIO模式：

OLED

简介：

调试方式：

OLED驱动函数：

EXTI外部中断

中断系统：

AFIO：（中断引脚选择）

EXTI：（外部中断/事件控制器）

NVIC：（确定外部中断的优先级）

TIM

TIM简介：

TIM定时中断：

TIM输出比较：

输出比较通道（通用）：

输出比较通道（高级）：

输出模式比较：

PWM：

TIM输入捕获：

输入捕获通道：

频率测量：

主从触发模式：

TIM编码器接口：

正交编码器：

工作模式：

ADC

输入通道：

转换模式：

触发控制：

数据对齐：

转换时间：

校准：

DMA

存储器映像：

DMA请求：

数据宽度与对齐：

USART

USART串口协议

通信接口：

串口通信：

硬件电路：

电平标准：

串口参数及时序：

USART串口外设

USART简介：

USART框图：

USART基本结构：

数据帧：

编辑

数据采样：

波特率发生器：

USART串口数据包

数据模式

HEX数据包：

文本数据包：

I2C

硬件电路

I2C时序基本单元

起始条件&终止条件

发送一个字节

接收一个字节

发送应答&接收应答

I2C时序

指定地址写

当前地址读

指定地址读

MPU6050

硬件电路

MPU6050框图

I2C外设

I2C框图

I2C基本结构

主机发送与主机接收

SPI

硬件电路

SPI基本时序单元

起始条件&终止条件

交换一个字节（模式0）

交换一个字节（模式1）

交换一个字节（模式2）

交换一个字节（模式3）

SPI时序

发送指令

指定地址写

指定地址读

W25Q64

硬件电路

W25Q64框图

flash操作注意事项

SIP外设

SPI框图

SPI基本结构

连续传输与非连续传输

连续传输

非连续传输

RTC

Unix时间戳

UTC/GMT

时间戳转换

BKP简介

BKP基本结构

RTC简介

RTC框图

RTC基本结构

RTC操作注意事项

PWR

电源框图

低功耗模式

模式选择

睡眠模式

停机模式

待机模式

WDG

IWDG框图

IWDG键寄存器

IWDG超时时间

WWDG框图

WWDG工作特性

WWDG超时时间

IWDG和WWDG对比

FLASH

闪存模块组织

flash基本结构

flash解锁

指针访问存储器

程序存储器编程

程序存储器页擦除

程序存储器全擦除

选项字节

选项字节编程

选项字节擦除

器件电子签名

MDK-ARM

基本特点：

支持源代码的编辑、编译、程序的下载和调试等多种功能
编译器和器件支持包分离，可根据需求安装，减小软件大小
提供多种中间件，如RTOS何GUI等，提高开发效率
强大的仿真功能，可以仿真控制器片内所有资源

MDK的使用

工程设置：

Device标签页：

Target标签页：

Output标签页：

Listing标签页：

User标签页：

C/C++标签页：

ASM标签页（默认即可）

Linker标签页（默认即可）

Debug标签页：

Utilities标签页（默认即可）

新建工程

建立工程文件夹，Keil中新建工程，选择型号
工程文件夹里建立Start、Library、User等文件夹，复制固件库里面的文件到工程文件夹
工程里对应建立Start、Library、User等同名称的分组，然后将文件夹内的文件添加到工程分组里
工程选项，C/C++，Include Paths内声明所有包含头文件的文件夹
工程选项，C/C++，Define内定义 USE_STDPERIPH_DRIVER
工程选项，Debug，下拉列表选择对应调试器，Setting、Flash Download里勾选Reset and Run

RCC时钟树

GPIO

GPIO简介：

GPIO（general purpose input output）通用输入输出口
可配置为八种输入输出模式
引脚电平：0V ~ 3.3V，部分引脚课容忍5V（具体看手册）
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，用以读取按键输入、外接模块电平信号输入、ADC电压采集、模拟通信协议接收数据等

GPIO模式：

模式名称	性质	特征
浮空输入	数字输入	可读取引脚电平，若引脚悬空，则电平不确定
上拉输入	数字输入	可读取引脚电平，内部连接上拉电阻，悬空时默认高电平
下拉输入	数字输入	可读取引脚电平，内部连接下拉电阻，悬空时默认低电平
模拟输入	模拟输入	GPIO无效，引脚直接接入内部ADC
开漏输出	数字输出	可输出引脚电平，高电平为高阻态，低电平接VSS
推挽输出	数字输出	可输出引脚电平，高电平接VDD，低电平接VSS
复用开漏输出	数字输出	由片上外设控制，高电平为高阻态，低电平接VSS
复用推挽输出	数字输出	由片上外设控制，高电平接VDD，低电平接VSS

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

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、设置断点、查看寄存器及变量等功能

OLED驱动函数：

函数	作用
OLED_Init（）	初始化
OLED_Clear（）	清屏
OLED_ShowChar（）	显示一个字符
OLED_ShowString（）	显示字符串
OLED_ShowNum（）	显示十进制数字
OLED_ShowSignedNum（）	显示有符号十进制数字
OLED_ShowHexNum（）	显示十六进制数字
OLED_ShowBinNum（）	显示二进制数字

EXTI外部中断

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，使得CPU暂停当前正在运行的程序，转而去处理中断程序，处理完成后又返回到原来被暂停的位置继续运行
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

AFIO：（中断引脚选择）

外部中断寄存器1（AFIO_EXTICR1）
外部中断寄存器2（AFIO_EXTICR2）
外部中断寄存器3（AFIO_EXTICR3）
外部中断寄存器4（AFIO_EXTICR4）

EXTI：（外部中断/事件控制器）

EXTI（extern interrupt）外部中断
EXTI可以检测指定GPIO口的电平信号，当其指定的GPIO口产生电平变化时，EXTI将立即向NVIC发出中断申请，经过NVIC裁决后即可中断CPU主程序，使CPU执行EXTI对应的中断程序
支持的触发方式：上升沿/下降沿/双边沿/软件触发
支持的GPIO口：所有的GPIO口，但相同的Pin不能同时触发中断
触发响应方式：中断响应/事件响应

中断屏蔽寄存器（EXTI_IMR）
事件屏蔽寄存器（EXTI_EMR）
上升沿触发选择寄存器（EXTI_RTSR）
下降沿触发选择寄存器（EXTI_FTSR）
软件中断事件寄存器（EXTI_SWIER）
挂起寄存器（EXTI_PR）

NVIC：（确定外部中断的优先级）

NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位（0~15）决定，这4位可以进行切分、分为高n位的抢占优先级和低4~n位的响应优先级
抢占优先级高的可以中断嵌套、响应优先级高的可以优先排队，抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队

TIM

TIM简介：

TIM（Timer）定时器
定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断
16位计数器、预分频器、自动重装寄存器的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现59。65的定时
不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能
根据复杂度和应用场景为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型

类型	编号	总线	功能
高级定时器	TIM1、TIM8	APB2	拥有通用定时器全部功能、并额外具有重复计时器、死区生成、互补输出、刹车输入等功能
通用定时器	TIM2、TIM3、TIM4、TIM5	APB1	拥有基本定时器全部功能，并额外具有内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等功能
基本定时器	TIM6、TIM7	APB1	拥有定时中断、主模式触发DAC的功能

TIM定时中断：

TIM输出比较：

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，来对输出电平置1、置0或翻转的操作，用于输出有一定频率和占空比的PWM波形
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

输出比较通道（通用）：

输出比较通道（高级）：

输出模式比较：

PWM：

PWM（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，来等效的获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速等领域
PWM参数：频率=1/T s 占空比=T on / T s 分辨率=占空比变化步距

TIM输入捕获：

IC（Input Capture）输入捕获
输入捕获模式下，当通道输入引脚出现指定电平跳变时，当前CNT的值将被锁存到CCR中，可用于测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数
每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输入捕获通道
可配置为PWMI模式，同时测量频率和占空比
可配合主从触发模式，实现硬件全自动测量

输入捕获通道：

频率测量：

主从触发模式：

TIM编码器接口：

Encoder Interface 编码器接口
编码器接口可接受增量（正交）编码器的信号，根据编码器旋转产生的正交信号脉冲，自动控制CNT自增或自减，从而指示编码器的位置、旋转方向和旋转速度
每个高级定时器和通用定时器都拥有1个编码器接口
两个输入引脚借用了输入捕获的通道1和通道2

正交编码器：

工作模式：

ADC

ADC（Analog-Digital Converter）模拟-数字转换器
ADC可以将引脚上连续变化的模拟电压转换为内存中存储的数字变量，建立模拟电路到数字电路的桥梁
12位逐次逼近ADC，1us转换时间
输入电压范围：0~3.3V ，转换结果范围：0~4095
18个输入通道，可测量16个外部和2个内部信号源
规则组和注入组两个转换单元
模拟看门狗自动监测输入电压范围
STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2，10个外部输入通道

输入通道：

转换模式：

触发控制：

数据对齐：

转换时间：

校准：

DMA

DMA（Direct Memory Access）直接存储器存取
DMA可以提供外设和存储器或者存储器和存储器之间的高速数据传输，无需CPU干预，节省了CPU资源
12个独立可配置的通道：DMA1（7个通道），DMA2（5个通道）
每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发
STM32F103C8T6 DMA资源：DMA1（7个通道）

存储器映像：

DMA请求：

数据宽度与对齐：

USART

USART串口协议

通信接口：

通信的目的：将一个设备的数据传送到另一个设备，扩展硬件系统
通信协议：制定通信的规则，通信双方按照协议规定进行数据收发

串口通信：

串口是一种应用广泛的通讯接口，串口成本低、容易使用、通信线路简单，可实现两个设备之间的互相通信
单片机的串口可以使单片机与单片机、单片机与电脑、单片机与各式各样的模块互相通信，极大地扩展了单片机的应用范围，增强了单片机系统的硬件实力

硬件电路：

简单双向串口通信有两根通信线（发送端TX 和接收端RX）
TX与RX要交叉连接
当只需单向的数据传输时，可以只接一根通信线
当电平标准不同时，需要加电平转换芯片

电平标准：

电平标准是数据1和数据0的表达方式，是传输线缆中人为规定的电压与数据的对应关系，串口常用的电平标准有以下三种：

TTL电平:：+3.3V 或+5V表示1，0V表示0
RS232电平：-3V ~-15V表示1，+3V ~+15V表示0
RS485电平：两线压差+2~+6V表示1，-2~-6V表示0（差分信号）

串口参数及时序：

波特率：串口通信的速率
起始位：标志一个数据位的开始，固定为低电平
数据位：数据帧的有效载荷，1为高电平，0为低电平，低位先行
校验位：用于数据验证，根据数据为计算得来
停止位：用于数据帧间隔，固定位高电平

USART串口外设

USART简介：

USART 通用同步/异步收发器
USART是STM32内部集成的硬件外设，可根据数据寄存器的一个字节数据自动生成数据帧时序，从TX引脚发送出去，也可以自动接收RX引脚的数据帧时序，拼接位一个字节数据，存放在数据寄存器里
自带波特率发生器，最高达4.5Mbit/s
可配置数据位长度，停止位长度
可选校验位（无校验，奇校验，偶校验）
支持同步模式，硬件流控制，DMA，智能卡，IrDA，LIN
STM32F103C8T6 USART资源：USART1、USART2、USART3

USART框图：

USART基本结构：

数据帧：

数据采样：

波特率发生器：

发送器和接收器的波特率由波特率寄存器BRR里的DIV确定
计算公式：波特率=fpclk2/1 / （16*DIV）

USART串口数据包

数据模式

HEX模式/十六进制模式/二进制模式：以原始的数据显示
文本模式/字符模式：以原始数据编码后的形式显示

HEX数据包：

文本数据包：

I2C

I2C（Inter IC Bus）是由philip公司开发的一种通用数据总线
两根通信线：SCL（serial clock）、SDA（serial data）
同步、半双工
带数据应答
支持总线挂载多设备

硬件电路

I2C时序基本单元

起始条件&终止条件

发送一个字节

接收一个字节

发送应答&接收应答

I2C时序

指定地址写

当前地址读

指定地址读

MPU6050

MPU6050是一个六轴姿态传感器，可以测量芯片自身X、Y、Z轴的加速度、角速度参数，通过数据融合，可进一步得到姿态角，进行姿态解算。
3轴加速度计（accelerometer）：测量自身X、Y、Z轴的加速度
3轴陀螺仪传感器（gyroscope）：测量自身X、Y、Z轴的角速度
16位ADC采集传感器的模拟信号，量化范围：-32768~32767
加速度计满量程选择：±2、±4、±8、±16（g）
陀螺仪满量程选择：±250、±500、±1000、±2000（°/s）
可配置的数字低通滤波器
可配置的时钟源
可配置的采样分频
I2C从机地址：1101000（AD=0）、1101001（AD=1）

硬件电路

MPU6050框图

I2C外设

STM32内部集成了硬件I2C收发电路，可以由硬件自动执行时钟生成、起始终止条件生成、应答位收发、数据收发等功能，减轻CPU的负担
支持多主机模型
支持7位/10位地址模式
支持不同的通讯速度、标注速度（100khz），快速（400khz）
支持DMA
兼容SMBus协议
STM32F103C8T6硬件I2C资源：I2C1、I2C2

I2C框图

I2C基本结构

主机发送与主机接收

SPI

SPI（serial peripheral interface）是由Motorola公司开发的一种通用数据总线
四根通讯线：SCK（serial clock）、MOSI（master output slave input）、MISO（master input slave output）、SS（slave select）
同步、全双工
支持总线挂载多设备

硬件电路

所有SPI设备的SCK、MOSI、MISO分别连在一起
主机另外引出多条SS控制线，分别接入个从机的SS引脚
输出引脚配置位推挽输出，输入引脚配置为浮空或上拉输入