单片机应用技术（C语言版）（第三版）课件 项目七 STM32单片机开发简介

项目七STM32单片机开发入门简介

7.1STM32单片机概述7.2STM32编程基础7.3点亮LED灯一、认识ARM-STM327.1STM32单片机概述ARM是什么？ARM可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。ARMCortex系列处理器是基于ARMv7架构的，分为Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M三类。在命名方式上，基于ARMv7架构的ARM处理器已经不再延用过去的数字命名方式，如ARM7，ARM9，ARM11，而是冠以Cortex的代号。ARMCortex-M3处理器主要包括处理器内核、嵌套向量中断控制器（NVIC）、存储器保护单元、总线接口单元和跟踪调试单元等，具有以下性能：ARMCortex-M3内核使用3级流水线哈佛架构，运用分支预测、单周期乘法和硬件除法功能，实现了1.25DMIPS/MHz出色的运算效率。采用专门面向C语言设计的Thumb-2指令集，最大限度的降低了汇编语言的使用。单周期乘法和乘法累加指令、硬件除法。准确快速的中断处理，永不超过12周期，最快仅6周期。……7.1STM32单片机概述STM32系列处理器是由ST意法半导体公司，以ARMCortex-M3为内核开发生产的32位处理器，专为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计。目前，STM32系列处理器有以下几个不同系列。STM32F101xx基本型系列STM32F102xxUSB基本型系列STM32F103xx增强型系列STM32F105/107xx互联型系列7.1STM32单片机概述STM32F103系列产品命名规则对于STM32F103系列产品的命名规则，是按照“STM32F103XXYY”格式来命名的，具体含义如下：产品系列：STM32是基于ARMCortex-M3内核设计的32位微控制器；产品类型：F是通用类型；产品子系列：101是基本型、102是USB基本型（USB全速设备）、103是增强型、105或107是互联型；引脚数目（第一个X）：T是36脚、C是48脚、R是64脚、V是100脚、Z是144脚；闪存存储器容量（第二个X）：4是16K、6是32K、8是64K、B是128K、C是256K、D是384K、E是512K；封装（第一个Y）：H是BGA、T是LQFP、U是VFQFPN、Y是WLCSP64；温度范围（第二个Y）：6是工业级温度范围-400C~850C、7是工业级温度范围-400C~1050C。例如：STM32F103VCT6是基于Cortex-M3内核设计的32位微控制器系列、通用类型、增强型子系列、100个引脚、256K闪存存储器容量、采用的是LQFP封装、温度范围是-400C~850C。7.1STM32单片机概述AT89S51STM32F103VET6主频使用24MHz晶振时，机械频率2MHz通常使用8MHz晶振，主频72MHzFlash/RAM4KB/128Byte128KB/20KBIO数量32（P0、P1、P2、P3)80（PA、PB、PC、PD、PE、PF……）定时器数量2个16位4个16位UART/SPI/I2C/USB/CAN1/0/0/0/03/2/2/1/1ADC012位2*16通道供电电压4.5~5.5V2.0~3.6V封装DIP-40;LQFP-44LQFP-100;LFBGA-100价格STM32F103与AT89S51对比7.1STM32单片机概述二、为什么学STM32开发生态相对完整，上手难度较小最早推出固件库，显著缩短开发周期（其他厂商同时期几乎都是直接操作寄存器）STM32CubeMX进一步简化底层设计7.1STM32单片机概述推出时间早，开发资源丰富7.1STM32单片机概述能够对使用ARMCortex-M系列微控制器打基础。以下微控制器均采用ARMCortex-M内核MSP432E401Y（TI）MKE14F256VLH16（NXP/Freescale）R7FS124773A01CNF（Renesas）ATSAMD09C13（MicroChip）XMC1401-Q048F0064（Infineon）GD32F103（兆易创新）7.1STM32单片机概述STM32难在哪？同样是将8位IO设置为01010101，对比一下AT89S51和STM32的代码：STM32代码涉及到的寄存器P1=0X55;RCC->APB2ENR|=(1<<2);GPIOA->CRL=0X444444CC;GPIOA->ODR=0X00000055;7.1STM32单片机概述功能强大导致需要配置的寄存器多32位结构导致每个特殊功能寄存器复杂对C语言有更高的要求（结构体、指针）配置多、程序长，显得很复杂7.1STM32单片机概述STM32难在哪？7.1STM32单片机概述三、STM32最小系统7.1STM32单片机概述复位电路7.1STM32单片机概述时钟电路7.1STM32单片机概述启动电路7.1STM32单片机概述一、认识STM32固件库意法半导体公司（ST公司）为了方便用户开发程序，提供了一套丰富的STM32固件库。什么是固件库呢？在STM32应用程序开发中，固件库与寄存器有什么区别和联系呢？

STM32固件库与CMSIS标准STM32固件库就是函数的集合，固件库函数的作用是向下负责与寄存器直接打交道，向上提供用户函数调用的接口（API）。那么对这些函数有什么要求呢？这就要涉及到一个CMSIS标准的基础知识。7.2STM32编程基础STM32固件库是不断完善升级的，有不同的版本。现使用的是3.5版本的固件库，是目前最新版本。STM32固件库的目录结构，如下图所示。7.2STM32编程基础STM32固件库关键子目录STM32固件库关键子目录主要有Libraries和Project子目录Libraries子目录有CMSIS和STM32F10x_StdPeriph_Driver这2个子目录，包含了固件库核心的所有子文件夹和文件，主要包含大量的头文件、源文件和系统文件，是开发必须使用的。CMSIS子目录存放的是启动文件；STM32F10x_StdPeriph_Driver子目录存放的是STM32固件库源码文件。inc子目录存放的是stm32f10x_xxx.h头文件，无需改动；src子目录存放的是stm32f10x_xxx.c固件库源码文件。每一个“.c”文件和一个相应的“.h”文件对应，这里的文件也是固件库的核心文件，每个外设对应一组文件。7.2STM32编程基础二、STM32固件库关键子目录和文件STM32固件库关键子目录Project子目录里面有STM32F10x_StdPeriph_Examples和STM32F10x_StdPeriph_Template子目录。STM32F10x_StdPeriph_Examples子目录存放的是ST官方提供的固件实例源码，包含了几乎所有STM32F10x外设的使用详细源代码。在以后的开发过程中，可以参考修改这个官方提供的实例，来快速驱动自己的外设。很多开发板的实例，也都参考了官方提供的例程源码，这些源码对以后的学习非常重要。STM32F10x_StdPeriph_Template子目录存放的是工程模板。7.2STM32编程基础STM32固件库关键文件着重介绍STM32固件库Libraries子目录下的几个重要文件。core_cm3.c和core_cm3.h中2个文件是位于\Libraries\CMSIS\CM3\CoreSupport子目录下面的，分别是内核访问层的源文件和头文件，提供进入M3内核接口。是由ARM公司提供的CMSIS核心文件，对所有CM3内核的芯片都一样，永远都不需要修改这个文件。7.2STM32编程基础STM32固件库关键文件STM32F10x子目录中的3个文件：system_stm32f10x.c、system_stm32f10x.h以及stm32f10x.h文件，是外设访问层的源文件和头文件。system_stm32f10x.c文件和对应的system_stm32f10x.h头文件是设置系统以及总线时钟。这里面有一个非常重要的SystemInit()函数，这个函数在系统启动时都会调用，用来设置系统的整个时钟系统。这也就是不需要用户去配置时钟，程序就能运行的原因。stm32f10x.h头文件相当重要，主要包含了STM32F10x系列所有外设寄存器的定义、位定义、中断向量表、存储空间的地址映射等。只要做STM32开发，就要查看这个文件相关的定义。打开这个文件就可以看到，里面有非常多的结构体以及宏定义。7.2STM32编程基础STM32固件库关键文件启动文件在STM32F10x子目录下面还有一个startup子目录，这个子目录里面放8个启动文件，是以startup开头的“.s”文件。不同容量（容量是指FLASH的大小）的芯片，其启动文件也不一样。在stm32f103系列芯片中，主要使用其中3个启动文件。startup_stm32f10x_ld.s：小容量产品，FLASH

32KB；startup_stm32f10x_md.s：中等容量产品，64KB

FLASH

128KB；startup_stm32f10x_hd.s：大容量产品，256KB

FLASH。若采用STM32F103R6芯片，其容量FLASH是32K，是属于小容量产品，可选择startup_stm32f10x_ld.s启动文件。那么，启动文件到底有什么作用呢？启动文件主要是进行堆栈之类的初始化、中断向量表以及中断函数定义，还要引导进入main函数。7.2STM32编程基础STM32固件库关键文件STM32F10x_StdPeriph_Template子目录下有3个关键文件：stm32f10x_it.c、stm32f10x_it.h和stm32f10x_conf.h。stm32f10x_it.c和stm32f10x_it.h是外设中断函数文件，是用来编写中断服务函数，用户可以相应的加入自己的中断程序代码。stm32f10x_conf.h是固件库配置文件，有很多#include。在建立工程时，可以注释掉一些不用的外设头文件，来选择固件库所使用的外设。7.2STM32编程基础三、新建一个基于STM32固件库的工程模板1.需要准备的工作

（1）下载STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0固件库。

（2）下载并安装好KeiluVisionV4.12（MDK4）2.开始搭建工程（参考pdf文件）

（1）首先解压STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0固件库。解压得到如图所示的几个文件夹。

7.2STM32编程基础（2）为了项目程序中的各部分条理清晰，创建工程文件夹时对其子目录创建立子文件夹，例建立一个工程文件夹MyProject，在其下在创建五个子文件夹如图所示。7.2STM32编程基础（3）打开Keil4软件，在Project菜单下选择NewuVisionProject新建项目，键入新的项目名称如MyProgram，保存到刚才的Project文件夹下面。（4）选择芯片类型，根据实际情况选择芯片类型，这里选择STM32F103C8，确定后弹出窗口询问是否复制启动代码，选择“否”，如图所示。新的项目工程已建好。7.2STM32编程基础（5）点击如图的项目组合图标，弹出“组件、环境、书籍”窗口。7.2STM32编程基础可根据实际需要添加相应的文件，如图所示。添加完成后，工程Project区的文件树状结构如图所示7.2STM32编程基础3.配置工程

（1）设置目标选项，点图标进入TargetOption界面如图所示，上面设置晶振为实际所用晶振的频率，这里设置时钟晶振频率为8.00MHz。

7.2STM32编程基础3.配置工程

（2）选择Output项进行如图所示设置。7.2STM32编程基础3.配置工程

（3）点击Listing选项，并配置Listing文件的所在路径为Projet下的Listing文件夹。7.2STM32编程基础3.配置工程

（4）在“C/C++”选项中的Define中，添加USE_STDPERIPH_DRIVER,STM32F10X_MD，选择好后，可直接编译成功。7.2STM32编程基础7.3点亮LED灯开发第一个基于工程模板的KeilμVision4工程已经建立了基于固件库的KeilμVision4工程模板，现在如何利用工程模板来开发第一个“点亮一个LED”工程呢？移植工程模板编写第一个基于库函数的点亮一个LED的控制代码添加主文件leddl.c到工程与编译KeilμVision4和Proteus联合调试一、实施步骤二、GPIO概述数据手册中的GPIO部分结构图对理解GPIO具有重要意义。7.3点亮LED灯增加6个节点编号以分析输入路径。当I/Opin位置有一个输入信号时，在节点1处为保护二极管，2个串联的二极管可以使得输入信号的电压不高于VDD且不低于VSS。节点2为输入输出的路径选择，由于下方为两个MOS管输出，信号无法通过，因此只能往上走。1234567.3点亮LED灯节点3位置有2个电阻，分别接VDD、VSS。当连接VDD的开关闭合时，该电阻为上拉电阻，此时的输入方式为“上拉输入”；仅闭合与VSS连接的开关时，该电阻为下拉电阻，此时的输入方式为“下拉输入”；上下两个开关同时断开时，输入方式为“浮空输入”，不允许两个开关同时闭合。1234567.3点亮LED灯节点4位置有两条支路，一条连接到模拟输入，另一条经过一个施密特触发器整形到达节点5。节点5同样有两条支路，一条连接到复用功能输入，第二条支路连接到输入数据寄存器，即节点6。可以通过编写程序，使得CPU读输入数据寄存器，从而完成对一个输入信号的读入。1234567.3点亮LED灯对于输出路径，同样可以采取该方法分析。节点1处，通过编写程序，CPU对置位/复位寄存器进行操作，则会修改节点2处的输出数据寄存器。节点3处有数据选择器，选择通过