STM32入门教程（绪论）

重要的内容写在前面：

1. 该系列是以up主江协科技的STM32视频教程为基础写下去的，大部分内容都参考了老师的课件，对于一些个人认为比较重要但是老师仅口述的部分，笔者都有用文字的方式记录并标出了重点。
2. 文中的图片基本都来源于老师的课件以及开发板和芯片的手册，粘贴过来是为了方便阅读。
3. 如果有条件的可以先学习一些相关课程再去看STM32的教程，学起来会更加轻松（不太建议零基础开始直接STM32，听起来可能会有点困难，可以先学51单片机），相关课程有数字电路（强烈推荐先学数电，不然可能会有很多地方理解起来很困难）、模拟电路、计算机组成原理（像寄存器、存储器、中断等在这门课里有很详细的介绍）、计算机网络等。
4. 如有错漏欢迎指出。

视频链接：

一、STM32基础知识

1、STM32概述

（1）STM32是ST公司基于ARM Cortex-M内核开发的32位微控制器，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。

（2）ARM既指ARM公司，也指ARM处理器内核。ARM公司是全球领先的半导体知识产权（IP）提供商，全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构，ARM公司设计ARM内核，半导体厂商完善内核周边电路并生产芯片。

2、STM32F103C8T6介绍

（1）本教程使用的是STM32F103C8T6，以下是STM32F103C8T6的一些参数：

①系列：主流系列STM32F1。

②内核：ARM Cortex-M3。

③主频：72MHz。

④RAM：20K（SRAM）。

⑤ROM：64K（Flash）。

⑥供电：2.0~3.6V（标准3.3V）。

⑦封装：LQFP48。

（2）STM32F103C8T6的引脚定义：

①表中表红色的是电源相关的引脚，标蓝色的是最小系统相关的引脚，标绿色的是I/O口、功能口引脚；对于引脚类型，S代表电源，I代表输入，O代表输出，I/O代表输入输出。

②I/O电平一列，标有“FT”的引脚代表能“容忍”5V的电压，未标有“FT”的引脚只能容忍3.3V的电压（除非加装电平转换电路）。

③主功能就是上电后默认的功能（一般和引脚名称相同）；有些引脚除了主功能外还有默认复用功能，默认复用功能是I/O口上同时连接的外设功能引脚，软件在配置I/O口时需要选择使用通用功能还是复用功能；有的引脚甚至还有重定义功能，如果有两个功能同时复用在同一个I/O口上，而这两个功能又同时都需要实现，那么就可以把其中一个复用功能重映射到其它端口上（前提是被映射的端口其重定义列表中有对应的功能）。

④建议优先使用表中加粗的引脚。

3、片上资源/外设

下表是单片机常有的资源和外设，但需要说明的是，不是每个系列都有下列全部的资源/外设，开发板上的外设会在后面逐一详细介绍，这里有个印象即可

（1）NVIC和SYSTick是ARM Cortex-M3内核中的外设，剩下的都是内核外的外设。

①NVIC是内核中用于管理中断的设备，比如配置中断的优先级。

②SysTick是内核中的一个定时器，主要用来给操作系统提供定时服务（可以用这个定时器完成Delay函数的功能，Delay函数就是延时函数）。

（2）RCC可以对系统的时钟进行配置，以及使能各个模块的时钟（在STM32中，其它外设在刚上电的情况下默认是没有配置时钟的，如果不使能各模块相应的时钟，那么将无法对外设进行操作）。

（3）GPIO是通用的I/O口，可以通过GPIO进行点灯、读取按键状态等操作。

（4）AFIO是复用功能输入/输出，主要用于管理单片机引脚的多功能分配（引脚重映射/中断配置/调试接口开启或关闭）。

（5）EXTI是外部中断，配置好外部中断后，当引脚有电平变化时就可以触发中断，让CPU来处理任务。

（6）TIM是定时器，它可以说是整个STM32中最常用、功能最多的外设，TIM分为高级定时器（最复杂）、通用定时器（最常用）和基本定时器三种类型，这个定时器不仅可以产生定时中断，还可以实现测频率、生成PWM波形、配置成专用的编码器接口等功能。

（7）ADC是模数转换器，STM32内置了12位的AD转换器，可以直接读取I/O口的模拟电压值，无需外部连接AD芯片，使用起来更加方便。

（8）DMA全名是直接内存访问，它可以帮助CPU完成搬运大量数据的繁杂任务。

（9）USART是同步或者异步串口，实际中常用的UART是异步串口。

（10）I2C和SPI是非常常用的两种通信协议，STM32内置了它们的硬件收发器，可以用硬件来控制时序波形（当然，用通用I/O口来模拟时序波形也是可以的）。

（11）CAN和USB也是非常常用的两种通信协议，CAN一般用于汽车领域，USB在生活中则更常见。

（12）RTC是实时时钟，在STM32内部完成年月日、时分秒的计时功能，而且可以接外部供电电池，即使单片机掉电，也能继续运行一段不短的时间。

（13）CRC是一种数据的校验方式，用于判断数据的正确性（数据在传输过程中可能会出现错误），它能通过硬件完成。

（14）PWR电源控制可以让芯片进入睡眠模式等状态，以达到省电的目的。

（15）BKP备份寄存器是一段存储器，当系统掉电时，仍可在备用电池的支持下保存数据，根据需要可以完成一些特殊的功能。

（16）IWDG和WWDG是看门狗，当单片机因为电磁干扰而死机或者程序设计不合理而出现死循环时，看门狗可以及时复位芯片，保证系统的稳定运行。

（17）DAC是数模转换器，它可以在I/O口直接输出模拟电压（ADC模数转换的逆过程）。

（18）SDIO是SD卡接口，可以用来读取SD卡。

（19）FSMC是可变静态存储控制器，可以用于扩展内存、用于某些硬件的操作或者配置成其它总线协议.

（20）USB OTG是USB主机接口，用OTG功能可以让STM32作为USB主机去读取其它USB设备。

4、系统结构

（1）下图中左上角的Cortex-M3内核引出了三条总线，分别是ICode指令总线、DCode数据总线和System系统总线，ICode指令总线和DCode数据总线主要用于连接Flash闪存，Flash中存储的就是我们编写的程序，ICode指令总线负责加载程序指令，DCode数据总线负责加载数据（比如常量和调试数据）。

（2）AHB（先进高性能总线）用于挂载主要外设；APB（先进外设总线）用于连接一般的外设。因为AHB和APB的总线协议、总线速度还有数据传送格式存在差异，所以二者之间需要加两个桥接来完成数据的转换和缓存。（性能比较：AHB>APB2>APB1；APB2和AHB一般同频率，都为72MHz，而APB1一般是36MHz）

5、启动配置

在STM32F10xxx里，可以通过BOOT0和BOOT1引脚选择三种不同的启动模式：

①主闪存存储器模式是最常用的模式，BOOT0置为0（BOOT1置为1或0都可以），该模式下会正常执行Flash闪存里的程序

②需要使用串口下载程序时，就配置为系统存储器模式

③内置SRAM用于进行程序调试，一般使用较少

6、最小系统电路原理图

二、嵌入式C语言知识基础

1、C语言数据类型

2、C语言宏定义

（1）关键字：#define

（2）用途：用一个字符串代替一个数字，便于理解，防止出错；提取程序中经常出现的参数，便于快速修改。

（3）定义宏定义：

#define ABC 12345

（4）引用宏定义：

int a = ABC; //等效于int a = 12345;

3、C语言typedef

（1）关键字：typedef

（2）用途：将一个比较长的变量类型名换个名字，便于使用（原来的名字仍可正常使用）。

（3）定义typedef：

typedef unsigned char uint8_t;

（4）引用typedef：

uint8_t a; //等效于unsigned char a;

4、C语言结构体

（1）关键字：struct

（2）用途：将数据打包为不同类型变量的集合。

（3）定义结构体变量：

struct{char x; int y; float z;} StructName;

因为结构体变量类型名较长，所以通常用typedef更改变量类型名

（4）访问结构体成员：

StructName.x = 'A'; //访问StructName的成员x

StructName.y = 66; //访问StructName的成员y

StructName.z = 1.23; //访问StructName的成员z

或 pStructName->x = 'A'; //访问StructName的成员x（pStructName为结构体的地址）

pStructName->y = 66; //访问StructName的成员y（pStructName为结构体的地址）

pStructName->z = 1.23; //访问StructName的成员z（pStructName为结构体的地址）

5、C语言枚举

（1）关键字：enum

（2）用途：定义一个取值受限制的整型变量，用于限制变量取值范围。

（3）定义枚举变量：

enum{FALSE = 0, TRUE = 1} EnumName;

因为枚举变量类型名较长，所以通常用typedef更改变量类型名

（4）引用枚举成员：

EnumName = FALSE;

EnumName = TRUE;

三、新建一个工程的步骤

1、工程文件建立

（1）打开Keil5软件，在“Project”一栏找到“New μVision Project”，点击它。

（2）建议在桌面单独为STM32建一个新文件夹，在该文件夹中存放不同的项目，每个项目再独自命名一个文件夹，生成的项目文件放在这个文件夹中（项目文件命名建议命为“project”）。

（3）点击“保存”后，开始选择芯片型号，本教程采用的是STM32F103C8T6。

（4）点击“OK”后，会弹出一个新建工程小助手，目前暂时可以不予理会，点击关闭即可。

（5）在工程项目文件夹中新建一个“Start”文件夹，然后在资料包的固件库中找到如下文件，将它们全部复制到“Start”文件夹中。

（6）继续在固件库里面找到下图所示的三个文件，也将它们复制到“Start”文件夹中。

（7）继续在固件库里面找到下图所示的两个文件，也将它们复制到“Start”文件夹中。

（8）按照下图所示将其名称修改为“Start”，然后根据图片提示往里面添加文件。

启动文件有很多个，选择哪一个由芯片型号决定，本教程按下图选择即可

添加结束后的项目文件夹情况如下所示

（9）按照下图所示添加头文件路径，否则软件会找不到.h文件。

（10）在项目文件夹中新建文件夹“User”（用于存放我们编写的代码文件），相应地，在Keil的项目中也添加一个同名的组，然后在组中添加代码文件（添加代码文件时路径要选择“User”）。

（11）在main.c文件中添加如下代码，然后进行编译（一般点击蓝框所示的按钮即可），正常情况下是0错误0警告。

2、工程测试（点灯）及库函数的使用

（1）按照下图所示将STM32最小系统版、STLINK用四根杜邦线按照插针附近的标识符接好，注意千万不能接错，特别是3.3V和GND两个脚，否则可能会把芯片烧坏。

（2）配置调试器。（下图二中，勾上“Reset and Run”是为了方便调试，每下载一个程序到开发板上开发板都会自动复位，不需要手动去按复位按键；注意，图二下面还有一个“确定”键没有在图中显示，勾选“Reset and Run”要点击确定，否则设置不会被保存）

（3）单击下图所示按钮可以将程序下载到开发板中，目前开发板不会有任何现象。

（4）在main.c文件中写入如下代码，然后进行编译，将程序下载到开发板中，可以看到开发板的一盏LED灯被点亮。

#include "stm32f10x.h" // Device header int main() { //通过直接配置寄存器点灯（需要查阅手册，确认各寄存器的位定义） RCC->APB2ENR = 0x00000010; //打开GPIOC的时钟 GPIOC->CRH = 0x00300000; //配置GPIOC的引脚模式为推挽输出，速度2MHz GPIOC->ODR = 0x00000000; //配置GPIOC的引脚输出电平，PC13输出低电平 while (1) { } }

附：需要查阅手册的地方

（5）可以看到，仅仅只是一个点灯操作，如果通过直接配置寄存器的方法进行点灯，单单是查手册就已经很麻烦了，更何况一个寄存器还有32位，配置起来也很麻烦，这时可以通过库函数的方式进行配置。（当然，并不是所有单片机都有官方库函数，但对于入门而言，使用库函数可以屏蔽操作寄存器的细节）

①在项目文件夹中新建“Library”文件夹，然后在固件库资料包中找到“inc”和“src”两个文件夹，将里面的.h文件和.c文件全部复制到“Library”中（同时在Keil的项目中也添加一个同名的组，然后在组中添加刚刚复制过来的全部文件）。

②接着在STM32配套资料包中找到下图所示的三个文件，将它们复制到“User”文件夹中，同时把他们添加到Keil的项目的User组中。

③接着按照下图所示往Define上写入“USE_STDPERIPH_DRIVER”，然后在头文件路径中添加“User”和“Library”，点击“OK”，至此基于库函数的工程就创建完毕了。

（6）在使用库函数时，首先确认函数的名称（一般函数的作用和其名称有很大关联），然后按照下图所示例子的操作，可以直接到达函数体，函数体上方有供用户选择的函数参数（param），它们基本都经过宏定义或者枚举“包装”，语意非常直观，用户根据名称直接复制使用即可，这样既能避免查手册的麻烦，还能使代码具有更强的可读性。

①使能GPIOC的时钟：使用的函数为RCC_APB2PeriphClockCmd。

最终根据步骤写出的代码：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);

②配置端口模式：使用的函数为GPIO_Init，其函数参数中有结构体，使用该函数时需要先定义一个结构体变量，然后再给结构体赋值，最后才能调用这个函数。寻找结构体定义的方法和寻找函数定义一致，选中结构体类型名后右键跳转即可。（GPIO_Init的函数体不短，下图没有全部展示）

结构体中也有自己的参数，对于GPIOSpeed_TypeDef以及GPIOMode_TypeDef这种明显是枚举类型的参数，可以按照同样的方法进行跳转至枚举的定义，很快就能找到供用户选择的参数

对于GPIO_Pin这种非枚举类型的参数，可以看到右侧的注释中有解释，官方已经给各个引脚进行了宏定义，要找到宏定义列表，可以选中“GPIO_Pins_define”后按下Ctrl+F，点击“Find Next”，很快就能找到引脚相关的宏定义，这些就是可供选择的引脚参数。（一般“@ref”后跟着的就是用于搜索的索引）

最终根据步骤写出的代码：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //结构体参数之一（模式）

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; //结构体参数之一（引脚）

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //结构体参数之一（速度）

GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);

③点灯使用的函数为GPIO_ResetBits。

参照上面的步骤，可以写出代码：

GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13); //将PC13置为低电平

3、工程架构示意图