嵌入式原理与应用-基于STM32CubeIDE与HAL库 课件 项目1 STM32 单片机入门

嵌入式原理与应用集成电路学院

嵌入式课程组STM32单片机入门项目11.1STM32概述01单片机概述04STM32单片机优势03STM32系列特点02STM32简介了解单片机的发展历程。掌握STM32系列单片机的特点与优势。任务内容：任务要求：单片机概述01单片机概述单片机是一种集成电路芯片，包含CPU、存储器、计时器、通信接口等功能，广泛应用于嵌入式系统。发展自上世纪70年代的Intel8048单片机，随着技术进步，衍生出多种系列和型号。单片机在家电、工业控制、汽车电子等领域都有应用，因其高集成度、小体积、低功耗等特点备受青睐。STM32简介02STM32简介STM32是由意法半导体(STMicroelectronics)推出的一系列32位ARMCortex-M单片机。STM32系列单片机具有丰富的外设和强大的性能。STM32系列单片机广泛应用于工业控制、汽车电子、消费类电子等领域。STM32系列微控制是嵌入式系统设计中的重要组成部分。STM32系列特点03STM32系列特点STM32系列单片机集成了丰富的外设，如通用IO口、定时器、串口、SPI、I2C、ADC、DAC等，适用于各种应用场景。STM32采用高性能的ARMCortex-M系列处理器核心，提供强大的计算和处理能力，同时功耗较低，适用于高性能和低功耗需求。STM32系列单片机有多个产品系列，如STM32F0、STM32F1、STM32F4等，根据应用需求选择合适的型号，实现性能和成本平衡。STM32提供完善的开发生态环境，包括STM32CubeIDE、STM32CubeMX等官方开发工具，丰富的开发文档和社区支持，帮助开发者加快产品开发周期，降低成本。STM32单片机优势04STM32单片机优势STM32系列单片机采用先进的低功耗设计，在电池供电等场景下延长设备使用寿命，降低设备运行成本。搭载ARMCortex-M系列高性能处理器核心，具备强大的计算和处理能力，满足复杂应用需求，提升系统整体性能。集成了丰富的外设，如通用IO口、定时器、串口、SPI、I2C、ADC、DAC等，灵活应对各种应用场景，提高系统可扩展性和灵活性。拥有完善的开发生态环境，提供官方开发工具和丰富的开发资源，为开发者提供便捷的开发平台和全面的技术支持，加快产品开发周期，降低开发成本，提高开发效率。1.2HAL库01HAL库概述03HAL库使用方法02HAL库特点了解HAL库的特点。掌握HAL库的使用。任务内容：任务要求：HAL库概述01HAL库概述HAL库是STMicroelectronics为STM32系列单片机提供的软件库，用于简化硬件的访问和控制。HAL库提供了一组API函数，用于配置和控制微控制器的外设，如GPIO、USART、SPI等。HAL库提供了独立于微控制器型号和硬件平台的编程接口，增强了代码的移植性。使用HAL库可以简化开发过程，提高开发效率。HAL库特点02HAL库特点HAL库提供了硬件无关的API函数，使得相同代码可适用于不同型号的STM32微控制器和硬件平台，比标准库更易移植。HAL库支持对几乎所有STM32微控制器外设进行配置和控制，包括GPIO、UART、SPI、I2C、定时器、中断控制等，功能丰富于标准库。HAL库提供简单易用的API函数，使得外设配置和控制更为直观，相较于标准库的API函数更易上手。HAL库的API函数按照标准和规范设计，使得不同开发人员能够轻松理解和使用，相比之下，标准库的API函数不够统一，可能存在厂家或芯片型号间的差异。HAL库使用方法03HAL库使用方法初始化HAL库，包括系统时钟的配置和外设的初始化，使用标准的初始化函数简化初始化过程。使用HAL库提供的API函数配置和初始化外设，如GPIO引脚、UART通信等，相对标准库更简洁。控制外设状态通过调用HAL库的API函数实现，包括发送数据、接收数据、设置中断等，操作更便捷。HAL库提供事件回调函数，在外设发生特定事件时调用，可在其中处理事件。HAL库提供更完善的错误处理功能，检测和处理外设错误，确保系统稳定性和可靠性。1.3软件安装01STM32CubeIDE介绍04Proteus安装03Proteus介绍02STM32CubeIDE安装掌握STM32CubeIDE开发软件的安装。掌握Proteus电子电路仿真软件的安装。任务内容：任务要求：STM32CubeIDE介绍01STM32CubeIDE介绍STM32CubeIDE是由STMicroelectronics开发的集成开发环境（IDE），专门用于STM32系列单片机的软件开发。基于Eclipse开发框架，集成了STM32CubeMX配置工具和STM32CubeHAL库，提供了一体化的开发环境和全面的软件开发工具链。具有直观友好的用户界面，支持多种编程语言（如C和C++），提供了丰富的功能模块，包括代码编辑器、编译器、调试器等，满足各种项目开发需求。提供了丰富的开发资源和示例代码，支持多种调试工具和接口（如ST-LINK调试器和JTAG/SWD接口），方便开发者进行调试和性能优化，是STM32应用开发的首选工具。STM32CubeIDE安装02STM32CubeIDE安装一、下载软件：首先，访问STMicroelectronics的官方网站（）。在搜索栏中输入“STM32CubeIDE”，然后点击搜索按钮。在搜索结果中找到STM32CubeIDE的页面，进入该页面。STM32CubeIDE安装在下载页面上，选择对应操作系统的版本（如Windows、Linux或macOS），然后点击下载按钮。STM32CubeIDE安装二、安装软件：下载完成后，双击下载的安装文件以开始安装过程，根据安装向导的指引，选择“Next”,“IAgree”。STM32CubeIDE安装根据指引选择安装路径，根据个人电脑硬盘空间选择，建议安装在非C盘，下载器驱动可选择ST-Link。STM32CubeIDE安装完成安装设置后，点击“安装”按钮开始安装，安装过程可能需要一些时间，请耐心等待直到安装完成，可以选择在桌面创建快捷方式。STM32CubeIDE安装安装完成后，按照提示重新启动计算机。在首次启动STM32CubeIDE时，可能会提示配置工作区（Workspace），选择想要保存STM32CubeIDE项目的目录，然后点击“Launch”以继续。STM32CubeIDE安装安装需要的固件库：根据STM32单片机型号选择对应的固件库，找到软件“帮助”菜单下的固件库管理“ManageEmbeddedSoftwarePackages”，选择对应的STM32单片机系列及固件库版本。完成安装和配置后，双击桌面上的STM32CubeIDE图标即可打开并使用软件。Proteus介绍03Proteus介绍Proteus是一款专业的电子电路仿真软件，被广泛应用于电子电路设计、原型验证、系统调试等领域。Proteus具有强大的电路仿真功能，可模拟各种模拟和数字电路，帮助用户快速验证电路设计的正确性和性能。Proteus内置大量的电子元件和器件模型，用户可根据需要选择并搭配使用，方便快捷地设计出所需的电路。Proteus提供直观友好的原理图设计界面，用户可轻松绘制电路原理图，并进行仿真和调试。Proteus支持多种仿真模式，包括直流、交流、数字仿真等，满足不同类型电路的仿真需求。Proteus安装04Proteus安装从官方网站或其他可信来源下载Proteus的安装程序。确保选择适用于计算机操作系统的版本，并确保下载的文件完整且未被篡改。下载完成后，双击安装程序以运行安装向导。在安装向导中，可能需要选择安装的语言和安装路径等选项。Proteus安装安装程序会自动将Proteus及其相关组件安装到选择的安装路径中。安装完成后，可以在开始菜单、桌面或安装路径中找到Proteus的快捷方式，双击快捷方式即可启动Proteus软件，可以开始使用它进行电路设计和仿真工作了。1.4软件使用01Proteus软件使用02STM32CubeIDE软件使用掌握Proteus电子电路仿真软件的使用。掌握STM32CubeIDE开发软件的使用。任务内容：任务要求：Proteus软件使用01Proteus软件使用1.打开软件：双击桌面上的Proteus图标或者从开始菜单中找到Proteus并点击打开。2.创建新项目：在Proteus的主界面中，点击“新建工程”菜单Proteus软件使用然后根据新建工程向导来创建一个新项目。输入项目的名称：新工程，并选择保存路径。工程扩展名保持默认不变。在新建工程向导中选择空的原理图和不创建PCB布板设计。Proteus软件使用在新建工程向导中选择创建固件项目，并且选择“Cortex-M3”系列“STM32F103C8”单片机，这也是本课程中所采用的单片机型号，完成创建并打开电路图编辑界面。Proteus软件使用设计电路：在电路原理图编辑界面中，通过从左侧的元件库中添加电路图所需的元件。点击按钮“P”，在弹出的对话框“Keywords”中输入元件关键词如电阻“res”，发光二极管“led”搜索并添加相应的元件。Proteus软件使用拖放元件到画布上来设计电路，连接元件并设置元件的属性。4.保存项目：在完成所有设计工作后，记得点击“File”菜单并选择“SaveProject”来保存项目，以便下次打开时可以继续编辑。5.关闭软件：完成所有工作后，点击“File”菜单并选择“Exit”来关闭Proteus软件。STM32CubeIDE软件使用02STM32CubeIDE软件使用1.打开软件：双击桌面上的STM32CubeIDE图标或者从开始菜单中找到STM32CubeIDE并点击打开。2.创建新项目：在STM32CubeIDE的主界面中的“项目资源管理器”中选择“CreateaNewSTM32project”选项，创建一个STM32工程。3.选择单片机系列：在项目配置向导中，输入本教材所使用的“STM32F103C8T6”单片机，并在候选的两个条目中任意选择其一。STM32CubeIDE软件使用4.设置STM32工程：在工程设置页面中，按图1-25所示设置工程名、保存路径（建议保存在工作空间）、编程语言等，然后点击“完成”完成项目创建。5.配置项目：项目创建后可以进行一系列的配置，如图1-26所示，包括选择外设、配置时钟、设置引脚等。根据项目需求进行相应配置。STM32CubeIDE软件使用6.编写代码：使用STM32CubeMX自动生成初始化代码，并在图1-26的main.c中，按要求编写发光二极管LED闪烁的应用程序代码。7.保存项目：在完成所有工作后，点击“File”菜单并选择“Save”来保存项目，以便下次打开时可以继续编辑。8.关闭软件：完成所有工作后，点击“File”菜单并选择“Exit”来关闭STM32CubeIDE软件。1.5程序下载01编译项目03下载程序并仿真02生成Hex文件掌握代码的编译方法。学会生成Hex文件。能够实现仿真。任务内容：任务要求：编译项目01编译项目完成代码编写后，可以在STM32CubeIDE中通过选择工具栏的“Debug”或“Release”图标进行代码编译。在Debug模式下生成的可执行文件包含用于调试和跟踪代码的额外信息，适用于开发阶段，可使用调试器进行实时调试和查看变量值等操作。Release模式下生成的可执行文件会进行优化，去除调试信息和其他不必要的内容，以提高执行效率和减小文件大小，适用于最终发布产品的阶段。生成Hex文件02生成Hex文件Hex文件是一种十六进制格式的文件，通常用于将程序下载到STM32单片机的存储器中。Hex文件具有可读性强、易于传输和存储的优点，在嵌入式系统开发中被广泛使用。在STM32CubeIDE中，可设