STM32开发

article/2025/8/26 1:44:06

ST意法半导体生产的32位MCU（微控制器）

  1. 硬件

  1. NB-loT通信扣板：SMA天线，NB86-G通信模块，STM32F0主控芯片，外部晶振

  1. 一键还原底板：供电电路，LED指示灯，电源开关，五向按键，复位按键，USB串口（Mini USB）

  1. LCD扣板：128*128像素的16位彩色LCD 屏幕

  1. 锂电池（蓝色串口线使用USB接口进行充电）

  1. USB数据线（蓝色）：充电，查看串口打印

  1. ST-link：烧写器，将程序和数据烧写到芯片内部的Flash中，调试。

  1. 烧写器转接板

  1. 开发环境

  1. Keil MDKv5：uVision IDE，调试器，编译器，中间件（函数库），设备软件包。

注意：1.安装路径中不要出现空格或者中文字符。

2.使用管理员运行安装程序。

3. 对于STMF0系列的处理器商业和非商业使用免费，对其他系列处理器非商业使用免费（社区版）社区版注册：MDK-Community edition

4. 芯片软件包（Keil.STM32F0xx_DFP.2.1.1.pack）：

下载：MDK5 Device List (keil.com)，双击安装，安装路径中不要有中文字符。

5. ST-Link烧写器驱动（STSW_LINK009_V2.0.1.zip）：

1. 驱动下载：https://www.st.com/en/development-tools/st-link-v2.html

2. 先解压缩，双击（dpinst_amd64.exe）安装

3. 安装成功后，连接ST-Link硬件，可以在设备管理器中看到对应设备

6.安装补丁：解决MDK5.38版本使用ST-Link闪退问题，MDK uVision crashes when using ST-Linkdebugger (arm.com)，将压缩包内的dll文件复制到keil安装目录中的ARM\STLink目录下，覆盖同名文件。

7. STM32CubeMX工具：生成工程框架和初始化代码。

1. 下载：https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubemx.html

2. 安装：安装路径中不能出现中文字符。

芯片型号：STM32F051K8U6

芯片资料：

  1. 英文官网：www.st.com

  1. 中文社区：www.stmcu.org.cn

点灯

验证开发环境和硬件是否能够正常工作。

MDK5.38只支持ARMCC版本6编译器，需要修改工程编译器版本

while(1)
{//开灯HAL_GPIO_WritePin(LED4_GPIO_Port, LED4_Pin, GPIO_PIN_RESET);HAL_Delay(500);//关灯HAL_GPIO_WritePin(LED4_GPIO_Port, LED4_Pin, GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(500);
}

工程目录说明：

  1. IOC文件：

STM32CubeMX的工程文件，CubeMX中配置数据保存在此文件中。

2.MDK-ARM目录：

  1. MDK工程文件：扩展名uvprojx

  1. 芯片启动代码：startup_stm32f051x8.s

  1. DebugConfig:调试配置信息

  1. 以工程命名的目录：编译生成的文件

  1. RTE：工程使用的组件配置

  1. CRF文件：代码跳转使用

  1. AXF文件：编译生成的可执行文件（ELF）

  1. SCT文件：分散加载描述文件（连接器，_main函数）

3.Core目录：

  1. Inc：用户的头文件

  1. src：用户的源代码

  1. mian.c：存放main函数

  1. stm32f0xx_it.c：存放中断处理函数

  1. stm32f0xx_hal_msp.c：存放板级初始化代码

4.Drivers目录：

  1. CMSIS：Common Microcontroller Software Interface Standard，定义芯片级的函数接口（函数名，类型，寄存器定义）

  1. STM32F0xx_HAL_Driver: STM32的固件库。

四种开发方式：

  1. 直接操作寄存器

  1. 标准外设库

  1. HAL库

  1. LL库

优化工程占用磁盘空间

芯片手册

  1. 选型手册（Selection Guide）

  1. 数据手册（data sheet）

  1. 参考手册（Reference Manual）

  1. 编程手册（Programming manual）：指令集，CPU寄存器，CPU核心外设

  1. 勘误表（Errata sheet）：芯片的已知问题和规避方法。

  1. 应用手册

芯片启动流程

  1. 当BOOT0引脚为低电平时，将芯片内部的Flash映射到0地址，CPU直接从Flash芯片取指令运行。

  1. 当BOOT0和BOOT1引脚都为搞电平时，将芯片内部的ROM映射到0地址，CPU执行ROM中预先烧录的代码。（串口下载）

  1. 当BOOT0为高电平，BOOT1低电平，将芯片内部的RAM映射到0地址，CPU从RAM中取指令运行。

CPU启动后从0地址获取栈顶指针，从Flash的第4个字节取指令运行。

程序默认栈大小1024字节。

使用STM32CubeMX修改堆和栈空间大小。

  1. CPU执行的第一个函数Reset_Handler

  1. Reset_Handler调用SystemInit函数

  1. Reset_Handler调用_main函数，根据分散加载文件将数据从Flash复制到RAM中。

  1. _main调用用户的main函数

STM32F0是基于ARM Cortex-M0系列的处理器，使用Thumb指令集，不是ARM指令集。

MX前缀的函数是根据CubeMX中的配置生成的函数。

STM32中一个GPIO控制器可以控制16个引脚。

GPIO控制器原理图

  1. GPIO输出模式

推挽（Push Pull）：既可以输出高电平，也可以输出低电平

开漏（Open Drain）：只能输出低电平，不能输出高电平（i²c）

处理器运行模式

处理模式Handler：不使用操作系统时，都运行在此模式下，使用MSP（R13）保存栈顶地址。

线程模式Thread：使用操作系统时，任务运行在此模式下，中断处理函数运行在Handler模式下，使用PSP（R13）保存栈顶地址。

注意：在CubeMX生成的文件中，修改代码必须放在“USER CODE BEGIN”和“USER CODE END”注释中间，否则重新生成代码时会被CubeMX删除。

GPIO输出

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState);
//参数1：GPIO控制器寄存器组的起始地址
//参数2：控制引脚的掩码
//参数3：输出电平
HAL_GPIO_WritePin(LED4_GPIO_Port, LED4_Pin, GPIO_PIN_SET);
延时函数
void HAL_Delay(uint32_t Delay);
//参数：延时时间，单位毫秒

设置MDK编辑器支持中文

时钟树配置

STM32芯片内部集成了时钟振荡电路（阻容式RC）

F051K8芯片内部有3个时钟源：低速内部LSI（40KHz），高速内部HSI（8MHz），HSI14（14MHz）

阻容式振荡电路精度不高并且容易受外部温度的影响，造成时钟周期变化，一般只在芯片上电或外部时钟源失效时使用。

在系统运行过程中，使用外部晶振作为时钟源，精度更高。

启用外部时钟源（高速外部HSE）：

设置CPU的运行频率为48MHZ

生成代码时，CubeMX会将时钟树配置生成到SystemClock_config（）函数中。

系统定时器（SysTick）

HAL库的延时函数默认使用系统定时器实现。

  1. SystemClock_Config()函数在配置完时钟树之后，根据CPU主频配置系统定时器，每毫秒发送一次中断到CPU。

  1. 每次调用系统定时器中断处理函数SysTick_Handler(),将全局变量uwTick的值加1，因此此变量中记录的是系统启动后经过的时间（单位毫秒）

  1. HAL_Delay()函数中获取当前时间与调用起始时间相减，如果小于等待时间就执行空循环，否则退出循环完成延时操作。

串口的使用

发送数据

HAL_StatusTypeDef
HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef
*huart, uint8_t *pData, uint16_t Size,
uint32_t Timeout);
//参数1：串口控制器的句柄（对象）
//参数2：发送数据的起始地址
//参数3：发送数据长度
//参数4：发送超时时间（单位毫秒），不超时
（HAL_MAX_DELAY）
//返回值：
HAL_OK         成功
HAL_ERROR      失败
HAL_BUSY       上次发送未完成
HAL_TIMEOUT    发送超时
//向串口发送OK和换行，不超时
HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)"OK\r\n", 4, HAL_MAX_DELAY);

接收数据

HAL_StatusTypeDef
HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart,uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

使用标准IO函数

  1. 定义fputc（）和fgetc（）函数，重定向标准输出和输入到串口1，fputc函数由printf函数自动调用，fgetc（）函数由scanf函数自动调用。

//将标准输出重定向到串口1
int fputc(int c, FILE* fp)
{if (fp == stdout){HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)&c, 1, HAL_MAX_DELAY);}return c;
} 
//将标准输入重定向到串口1
int fgetc(FILE* fp)
{uint8_t c = EOF;if (fp == stdin){//如果没读到数据，返回EOFif (HAL_UART_Receive(&huart1, &c, 1,100) != HAL_OK){return EOF;}}return c;
}

  1. 包含标准IO头文件

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */

  1. 在main函数中调用标准IO函数输出字符串到串口1，从串口1读取字符串并回显。

/* Initialize all configured peripherals*/
MX_GPIO_Init();
MX_USART1_UART_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
//向串口1发送数据
puts("OK");
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */while (1)
{char line[80] = {0};if (fgets(line, sizeof line, stdin) != NULL){printf("%s", line);} 
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
} 
/* USER CODE END 3 */

  1. 链接C语言标准库


http://chatgpt.dhexx.cn/article/ISY5ih4Y.shtml

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