嵌入式软件--stm32 DAY 3

0、GPIO回顾

GPIO，通用型输入输出，控制stm32输入输出的引脚，统称GPIO。

主功能是默认的功能

复用的功能在芯片里都是由连线的，有联系才能复用。所以GPIO引脚能复用的功能只能是它默认复用功能和重定义功能。一般都使用默认功能，重定义往往不会打开，一旦要用重定义功能需要用到重映射。

想象成多路开关，内部的配置决定输入输出模式。

端口配置寄存器   低位CRL （0-7） 高位CRH（8-15） 4位配一个引脚，CNF和MODE各配2个。

一、改进GPIO流水灯

（1）复制案例，修改名称

03_led_flow_pro_register

（2）删减

删除除user和start以外的文件夹和文件，保留.uvprojx文件

（3）创建文件

像这样的基础配置，都可以放在一起称为初始化。也就是将外围的LED灯，写一个驱动程序。LED灯是属于硬件外设，所以新建文件夹Hardware,新建两个文件，如下：

（4）打开keil文件项目

（5）打开项目管理，添加User文件夹下delay.c文件

（6）在Hardware文件下创建LED文件夹，将led.c和led.h文件放进去。

 

（7）配完关掉keil,通过vscode打开。

首先补充delay.c，第一步肯定是引入.h文件。

在delay.h中如此定义

前一个文件在main中定义的函数可以直接挪移。

led.c也是同理。引入led.h

之后把所有定义函数的操作放进.c文件里。

#include "led.h"//初始化
void LED_Init(void)
{//1.时钟配置，开启GPIOA时钟RCC->APB2ENR|=RCC_APB2ENR_IOPAEN;//2.工作模式配置，PA0 PA1 PA8通用推挽输出  CNF=00,MODE=11GPIOA->CRL&=~GPIO_CRL_CNF0;GPIOA->CRL|=GPIO_CRL_MODE0;GPIOA->CRL&=~GPIO_CRL_CNF1;GPIOA->CRL|=GPIO_CRL_MODE1;GPIOA->CRH&=~GPIO_CRH_CNF8;GPIOA->CRH|=GPIO_CRH_MODE8;//3.初始全高电平，都置1, 全关灯/*GPIOA->ODR|=GPIO_ODR_ODR0; LED_Off(LED_1);GPIOA->ODR|=GPIO_ODR_ODR1;   LED_Off(LED_2)GPIOA->ODR|=GPIO_ODR_ODR8;   LED_Off(LED_3);*/uint16_t leds[]={LED_1,LED_2,LED_3};LED_OffAll(leds,3);
}//开关LED灯，参数就定为led，要开哪个灯就传哪个灯
void LED_On(uint16_t led)
{
GPIOA->ODR&=~led;
}
void LED_Off(uint16_t led)
{GPIOA->ODR|=led;
}//反转LED灯状态
void LED_Toggle(uint16_t led)
{//根据IDR对应位的值，判断当前LED状态.  IDR和ODR对应的位是一样的if((GPIOA->IDR&led)==0){LED_Off(led);}else{LED_On(led);}
}//控制所有灯的开关
void LED_OnAll(uint16_t leds[],uint8_t size)//全开
{for (uint8_t i = 0; i < size; i++){LED_On(leds[i]);}}
void LED_OffAll(uint16_t leds[],uint8_t size)//全关
{for (uint8_t i = 0; i < size; i++){LED_Off(leds[i]);}}

为了看起来方便，将开启数据端口的寄存器写法宏定义为我们的白话。

合理规范代码：

delay.c

#include "delay.h"
//延时函数
void Delay_us(uint16_t us)
{SysTick->LOAD=72*us;SysTick->CTRL=0x05;while(!(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG)){}SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE;
}
void Delay_ms(uint16_t ms)
{while(ms--){
Delay_us(1000);}}
void Delay_s(uint16_t s)
{while(s--){
Delay_ms(1000);}}

delay.h

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H#include "stm32f10x.h"
//定义延时函数
void Delay_us(uint16_t us);
void Delay_ms(uint16_t ms);
void Delay_s(uint16_t s);
#endif

led.c

#include "led.h"void LED_Init(void)
{// 时钟配置，打开时钟RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;// 工作模式配置，PA0 PA1 PA8通过推挽输出。CNF=00,MODE=11GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_MODE0;GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF0;GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_MODE1;GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF1;GPIOA->CRH |= GPIO_CRH_MODE8;GPIOA->CRH &= ~GPIO_CRH_CNF8;// 初始化引脚输出高电平，关灯LED_Off(LED_1);LED_Off(LED_2);LED_Off(LED_3);
}void LED_On(uint16_t led)
{GPIOA->ODR &= ~led;
}void LED_Off(uint16_t led)
{GPIOA->ODR |= led;
}void LED_Toggle(uint16_t led)
{// 根据IDR对应位的值，判断当前LED状态if ((GPIOA->IDR & led) == 0){LED_Off(led);}else{LED_On(led);}
}void LED_OnAll(uint16_t leds[], uint8_t size)
{for (uint8_t i = 0; i < size; i++){LED_On(leds[i]);}
}void LED_OffAll(uint16_t leds[], uint8_t size)
{for (uint8_t i = 0; i < size; i++){LED_Off(leds[i]);}
}

led.h

#ifndef __LED_H
#define __LED_H
#include "stm32f10x.h"
//定义LED灯
#define LED_1 GPIO_ODR_ODR0
#define LED_2 GPIO_ODR_ODR1
#define LED_3 GPIO_ODR_ODR8
//初始化
void LED_Init(void);
//开关LED灯
void LED_On(uint16_t led);
void LED_Off(uint16_t led);//翻转LED灯状态
void LED_Toggle(uint16_t led);
//控制所有LED灯的开关
void LED_OnAll(uint16_t leds[],uint8_t size);
void LED_OffAll(uint16_t leds[],uint8_t size);
#endif

main.c

#include <stdint.h>
#include "delay.h"
#include "led.h"
int main(void){//初始化
LED_Init();
uint16_t leds[]={LED_1,LED_2,LED_3};
uint8_t n=3;while(1){for(uint8_t i=0;i<n;i++){LED_On(leds[i]);Delay_ms(500);LED_Off(leds[i]);}}}

二、总体架构和时钟系统

1.总体架构stm32

（1）3个被动单元

内部SRAM

存储程序执行时用到的变量

在嵌入式环境中，SRAM相当于运行内存

内部闪存存储器 

存储下载的程序 程序执行时用到的常量

flash严格来讲划分为ROM（随机访问存储器，掉电就丢）类型

在嵌入式环境中，flash相当于存储内存

AHB到APB的桥（AHB to APBx） 

B:Bus  总线的意思  AHB：高速系统总线  是总线的核心

桥1，通过APB2总线连接到APB2上的外设。属于高速外设，最高72MHz.

桥2，通过APB1总线连接APB1的外设。低速外设，最高36MHz。时钟配置时需要二分频。

（2）四个驱动(主动)单元

（3）其他单元

内核Code总线

通过外部的ICode总线连接Flash，实现指令的读取

FSMC

2.时钟系统

51不需要开启时钟，因为简单，只有一个时钟，不用配。

32有不同时钟来源，高速设备接高速时钟，低速设备接低速时钟。这样效率最高。

时钟源

内部的低速时钟 40k    外部的低速时钟 32.768k

SYSCLK 系统时钟

RTCCLK 实时时钟

（1）HSE时钟

高速外部时钟是由外部时钟源提供。做过STM32项目的同学都知道，几乎所有的单片机都会外部接一个8Mhz的晶振，经过PLL九倍频得到72MHZ的系统时钟，这是系统默认的时钟。

（2）HSI时钟

HSI时钟是内部的8MHZ的RC振荡器产生，可直接作为系统时钟或在2分频后作为PLL输入。不需要任何外部器件就能提供系统时钟。启用时间比HSE晶体振荡器短。缺点是就算校准，时钟频率精度较差。

 

（3）PLL时钟

内部PLL用来倍频HSI RC的输出时钟或HSE晶体输出时钟。PLL设置必须在其被激活前完成，一旦激活，参数不能被改动。如果PLL中断在时钟中断寄存器里被允许，当PLL准备就绪时，可产生中断申请。

PLL时钟对外部8MHZ时钟信号9倍频，得到72MHZ时钟频率，这是STM32F1系列允许的最高时钟频率。

（4）LSE时钟

LSE晶体是一个32.768khz的低速外部晶体或陶瓷谐振器。它为实时时钟或者其他定时功能他提供一个低功耗且精确的时钟源。LSE不能驱动系统时钟。

（5）LSI时钟

低功耗时钟源，在停机和待机模式下保持运行，为独立看门狗和自动唤醒单元提供时钟。时钟频率大约40kHZ(30-60之间)。

不能驱动系统时钟。

（6）stm32时钟配置源码分析

关于时钟配置的源代码，往往在启动文件中已经做完了。

CR是时钟的控制器

CFGR 时钟配置寄存器

三、HAL库开发

1.简介

寄存器效率虽高，但是开发效率低，对开发者来说不太友好。

2.环境与安装

Java8很稳定，我们就安装这个。

win+r  cmd  

输入 java -version   检验是否安装java8

能够显示版本号，就说明电脑安装着Java的jdk.

然后就是傻瓜式安装。cubmx  图形化界面，自动生成ST的hal库文件，让我们的配置变成点点点。

之后就是芯片支持包了。双击打开cubeMX.

这是在线安装，可能时间费得有些多。

下面是离线安装步骤：

文章结尾我会给大家资料包，里面就有离线芯片支持包

里面有两个，一个是基础的，一个是升级的1-8-5，比较尴尬的是只能安装基础包，但我们可以李代桃僵。

我们安装好CUBEMX之后，就去找它的仓库，之前安装的时候，不改路径的话，应该在C盘用户

我们在CUBEmx上先装基础包，之后将高版本的解压到仓库文件夹替换掉它

必须解压到这里哦。

解压之后替换掉基础包。

3.流水灯案例（HAL库）

（1）配置

联网的话，会出现更新提示，直接关掉即可。

之后让我开始点点点。

这里面都是我们所要配的引脚，找准需求，定位普通或要复用的引脚吧。

系统核心配置：

SYS是必配的。选择模式和系统时钟，单线模式SW，一根数据线，一根时钟线。JTAG有四根线。

如果是标准库寄存器写法，时钟需要自己配。

前边我们说过，PLL时钟会选择外部晶振提供时钟。这一点主要在下图体现：

之后配置GPIO，点亮LED灯主要是靠GPIO的通用推挽输出。

剩下两个引脚都一样。

之后创建工程文件

之后跟随窗口就打开KEIL。

（2）代码实现

话不多说，开始写代码。将我们之前写的硬件外设LED灯的两个文件导入工程。

led.c

#include "led.h"//开关LED灯，参数就定为led，要开哪个灯就传哪个灯
void LED_On(uint16_t led)
{
HAL_GPIO_WritePin(LED_1_GPIO_Port,led,GPIO_PIN_RESET);
}
void LED_Off(uint16_t led)
{HAL_GPIO_WritePin(LED_1_GPIO_Port,led,GPIO_PIN_SET);
}//反转LED灯状态
void LED_Toggle(uint16_t led)
{HAL_GPIO_TogglePin(LED_1_GPIO_Port,led);
}//控制所有灯的开关
uint16_t leds[]={LED_1_Pin,LED_2_Pin,LED_3_Pin};
void LED_OnAll(uint16_t leds[],uint8_t size)//全开
{for (uint8_t i = 0; i < size; i++){LED_On(leds[i]);}}
void LED_OffAll(uint16_t leds[],uint8_t size)//全关
{for (uint8_t i = 0; i < size; i++){LED_Off(leds[i]);}}

main.c

/* USER CODE BEGIN Header */
/********************************************************************************* @file           : main.c* @brief          : Main program body******************************************************************************* @attention** Copyright (c) 2025 STMicroelectronics.* All rights reserved.** This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file* in the root directory of this software component.* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.********************************************************************************/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "gpio.h"
#include "led.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes *//* USER CODE END Includes *//* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD *//* USER CODE END PTD *//* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD *//* USER CODE END PD *//* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM *//* USER CODE END PM *//* Private variables ---------------------------------------------------------*//* USER CODE BEGIN PV *//* USER CODE END PV *//* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP *//* USER CODE END PFP *//* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 *//* USER CODE END 0 *//*** @brief  The application entry point.* @retval int*/
int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();//初始化，所有引脚高电平，等全灭uint8_t n=3;uint16_t leds[]={LED_1_Pin,LED_2_Pin,LED_3_Pin};while (1){for (uint8_t i = 0; i < n; i++){LED_On(leds[i]);HAL_Delay(1000);LED_Off(leds[i]);}}/* USER CODE END 3 */
}/*** @brief System Clock Configuration* @retval None*/
void SystemClock_Config(void)
{RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters* in the RCC_OscInitTypeDef structure.*/RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK){Error_Handler();}/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks*/RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK){Error_Handler();}
}/* USER CODE BEGIN 4 *//* USER CODE END 4 *//*** @brief  This function is executed in case of error occurrence.* @retval None*/
void Error_Handler(void)
{/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug *//* User can add his own implementation to report the HAL error return state */__disable_irq();while (1){}/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/*** @brief  Reports the name of the source file and the source line number*         where the assert_param error has occurred.* @param  file: pointer to the source file name* @param  line: assert_param error line source number* @retval None*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{/* USER CODE BEGIN 6 *//* User can add his own implementation to report the file name and line number,ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) *//* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

四、资料下载

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