STM學(xué)習(xí)筆記小結(jié)

1、STM32學(xué)習(xí)筆記目錄STM32學(xué)習(xí)筆記1一、入門2目標(biāo)->實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目2STM32學(xué)習(xí)方法3ARM簡(jiǎn)介4二、外設(shè)功能模塊5GPIO原理與工作模式5串行通信6硬件下載與調(diào)試6Cortex-M3復(fù)用功能（AF）和重映射功能6Systick的使用7通用定時(shí)器7SPI與數(shù)碼管7I2C通信8NVIC中斷8PWM基礎(chǔ)9RCC內(nèi)部結(jié)構(gòu)與原理9ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換10內(nèi)部溫度傳感器10窗口看門狗10USB應(yīng)用11三、問題11在線調(diào)試12一、入門STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M內(nèi)核，主要包括STM32F101“基本型”系列、STM32F103“增強(qiáng)型”

2、系列、STM32F105、STM32F107“互聯(lián)型”系列。STM32微控制器滿足嵌入式開發(fā)低功耗和高性能的要求，并且擁有簡(jiǎn)單易上手的固件函數(shù)庫(kù)，避免了傳統(tǒng)ARM單片機(jī)開發(fā)操作寄存器的模式，所以十分受歡迎，應(yīng)用廣泛。作者只學(xué)過一些51單片機(jī)的基礎(chǔ)，就直接上手STM32，邊學(xué)邊用。該篇筆記也是隨意的記錄一下，要想系統(tǒng)的學(xué)習(xí)一下，個(gè)人認(rèn)為資料手冊(cè)(data sheet)、參考手冊(cè)(Reference Manual)和用戶手冊(cè)(固件函數(shù)庫(kù))三個(gè)文檔再有開發(fā)板實(shí)際操作，完全足夠。熟練掌握以上內(nèi)容，觸類旁通，成為STM32開發(fā)的高手指日可待。目標(biāo)->實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目 STM32學(xué)習(xí)方法開發(fā)環(huán)境(MDK/I

3、AR)à寄存器or固件庫(kù)à軟件仿真&開發(fā)板硬件à學(xué)習(xí)難度建立不受庫(kù)版本限制的工程項(xiàng)目:1. 準(zhǔn)備好文件 （Startup Code、Lib、User）2. 建立工程 不添加Startup Code3. 工程管理 添加需要的庫(kù)文件、自定義文件4. 編譯鏈接ARM簡(jiǎn)介ARM7衍生出全新的Cortex架構(gòu)，三管齊下：Cortex-A：高性能應(yīng)用處理器。（越來越接近電腦）Cortex-R：專門針對(duì)實(shí)時(shí)、深度嵌入式的解決方案。（又快又實(shí)時(shí)）Cortex-M：專注低成本嵌入式微控制器。（好用又便宜）Cortex-M中低端的芯片Cortex-M0:針對(duì)FPGA應(yīng)用 Co

4、rtex-M1:替代低成本MCU Cortex-M3:占領(lǐng)高性能MCU市場(chǎng)Cortex-M3特點(diǎn):高性能(哈佛結(jié)構(gòu)+分支預(yù)測(cè))、高集成度（單芯片）、高代碼密度（Thumb2指令集）、內(nèi)嵌NVIC中斷（響應(yīng)速度快）、低成本（最便宜的不到1美元）。Cortex-M3處理器產(chǎn)品：STM32系列（瑞士 意法半導(dǎo)體ST）、Stellaris 系列（美TI）、LPC1000系列（荷蘭NXP）、AT91SAM3系列（美Atmel）STM32103VCT6引腳：80*GPIO或（外設(shè)）引腳復(fù)用 20*(電源相關(guān)、復(fù)位、晶振)ATmega128是Atmel公司的8位系列單片機(jī)的最高配置的一款單片機(jī)。ARM流水線

5、 指令處理：二、外設(shè)功能模塊STM32庫(kù)函數(shù)庫(kù)是架設(shè)在寄存器與用戶驅(qū)動(dòng)層之間的代碼，向下處理與寄存器直接相關(guān)的配置，向上為用戶提供配置寄存器的接口。靈活使用、駕輕就熟。GPIO原理與工作模式1. 設(shè)置GPIO引腳的工作模式2. 引腳位運(yùn)算: 寄存器BSRR/BRR 位綁定：位n 映射到 內(nèi)存地址a if a=0x01 低地址為1 則n =1 運(yùn)算高效（替代讀-修改-寫）可綁定區(qū)域 SRAM 0x2000 0000 0x200f ffff 1M空間位綁定公式： AliasAddr = 0x2200 0000 +(A-0x2000 0000)*8 +n)*4 n=(0 31) =0x2200 00

6、00 +(A 0x2000 0000)*32 + 4*n 片上外設(shè) 0x4000 0000 0x400f ffff 1M位綁定公式： AliasAddr = 0x4200 0000 +(A-0x4000 0000)*8 +n)*4 =0x4200 0000 +(A 0x4000 0000)*32 + 4*n 位綁定操作：位綁定公式：位綁定編程：#define BitBand(Addr,BitNum) *(volatile unsigned long *)(Addr&0xF0000000)+0x2000000+(Addr&0xfffff)<<5)+(BitNum<

7、;<2)串行通信74LS164芯片實(shí)現(xiàn)串轉(zhuǎn)并的功能：1à8 仿真通信、邏輯分析儀異步串行通信:協(xié)議內(nèi)容:1起始位 2數(shù)據(jù)位(8、9奇偶校驗(yàn)) 3停止位 （1、1.5、2周期）4波特率設(shè)置串行異步收發(fā)轉(zhuǎn)RS232（高電平），最遠(yuǎn)傳輸十幾米。 RS485最遠(yuǎn)3000米，最大速率1Mbps，噪聲干擾好。數(shù)據(jù)發(fā)送過程：1、CR1使能UE位。 2、定義字長(zhǎng)M 3。3、CR2設(shè)置編程停止位STOP。*4、配置DMA寄存器（多緩沖）5、CR1發(fā)送使能TE。6、BRR寄存器設(shè)置波特率。7、寫數(shù)據(jù)到DR寄存器。數(shù)據(jù)接收過程類似。串口編程：1、打開時(shí)鐘RCC，引腳設(shè)置:Rx浮空輸入 Tx 推挽輸出

8、 2、將USART3的RX、TX重映射到PC10、PC11 ，USART3配置。3、USART_SendData( USART3 , 0xf0);硬件下載與調(diào)試1、 STM32芯片的內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 2、FLASH下載與調(diào)試設(shè)置 3、RAM下載與調(diào)試設(shè)置FLASH調(diào)試（0x0800 0000）只能燒寫1000次。 RAM調(diào)試（0x2000 0000）芯片唯一UID地址：0x1FFF F7E8 0x1FFF F7F4 96bit/8 = 12 ByteID_numi = *(u8 *) ( 0x1FFF 7E9 + i) i->12Printf(“%x” , ID_numi);Cortex-M

9、3復(fù)用功能（AF）和重映射功能復(fù)用功能配置（AFIO_MAPR 復(fù)用重映射和調(diào)試I/O配置寄存器）GPIO_PinRemapConfig（選擇重映射的管腳 ， 重映射的新狀態(tài)）重映射優(yōu)點(diǎn)：1、改善硬件設(shè)計(jì) 2、額外增加資源UART-Printf重新定向Int fputc(int ch , FILE *f)/ch送到串口USART_SendData(USART1 , ch);/等待發(fā)送完畢While(USART_GetFlagStatus( USART1 , USART_FLAG_TC) = RESET );/返回chReturn（ch）;Systick的使用1、 延時(shí) 2、心跳 傳統(tǒng)的延時(shí)（空

10、等待）for( i=0; i<m; i+) ;浪費(fèi)CPU資源、M值不精確。STM32執(zhí)行一條指令只需幾十ns。Systick最高為HCLK/8。內(nèi)部是24位遞減計(jì)數(shù)器即16M計(jì)數(shù)，Systick最高頻率9M，即最慢產(chǎn)生16M/9M = 約1.8s中斷。SysTick_CounterCmd( )使能SysTick計(jì)數(shù)器。 SysTick_ITConfig( ) 使能SysTick中斷。SysTick_CLKSourceConfig( )時(shí)鐘源設(shè)置。 SysTick_SetReload( ) 設(shè)置重裝載值。通用定時(shí)器1、 TIM1和TIM8是能產(chǎn)生3對(duì)PWM互補(bǔ)輸出的高級(jí)定時(shí)器，常用于電機(jī)的

11、驅(qū)動(dòng)，時(shí)鐘由APB2產(chǎn)生。2、 其他6個(gè)為普通定時(shí)器，時(shí)鐘由APB1產(chǎn)生。Timer作用：1、定時(shí)功能 2、計(jì)數(shù)功能 3、輸入捕獲 4、匹配輸出 5、PWM脈沖波原理5部分：1、時(shí)鐘源 2、時(shí)基部分 3、輸入 4、輸出 5、寄存器部分定時(shí)器配置1、開啟時(shí)鐘RCC_APB1PeriphClockCmd( )。2、利用TIM_DeInit( )函數(shù)將Timer設(shè)置成默認(rèn)缺省值。3、TIM_InternalClockConfig( )選擇TIMx來設(shè)置內(nèi)部時(shí)鐘源。4、TIM_Prescaler()設(shè)置預(yù)分頻系數(shù)。5、TIM_ClockDivision()來設(shè)置時(shí)鐘分割。6、TIM_CounterMo

12、de()來設(shè)置計(jì)數(shù)器模式。7、TIM_Period() 來設(shè)置自動(dòng)裝入的值。8、TIM_ARPPreloadConfig() 來設(shè)置是否使用預(yù)裝載緩沖器。9、TIM_ITConfig() 來開啟TIMx的中斷。SPI與數(shù)碼管74HC595芯片：串轉(zhuǎn)并當(dāng)SCLR為低電平時(shí)，輸出端Q清零。當(dāng)SCLR為1，SCK出現(xiàn)上升沿時(shí)，內(nèi)部寄存器移位并接受SER端發(fā)出來的數(shù)據(jù)。當(dāng)RCK出現(xiàn)上升沿時(shí)，74HC595內(nèi)部寄存器的數(shù)據(jù)輸出到QAQH端。SPI串行接口SPI是Motorola公司提出的一種同步串行外圍接口。在低速、低功耗、需保存少量參數(shù)的智能化傳感系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。主要信號(hào)：1、MOSI 2、MI

13、SO 3、SCK串行時(shí)鐘 4、SS從機(jī)選擇信號(hào)，低電平有效。SPI主模式通信設(shè)置步驟：1、 通過SPI_CR1寄存器的BR2:0位定義串行時(shí)鐘波特率。2、 選擇CPOL和CPHA位，定義數(shù)據(jù)傳輸和串行時(shí)鐘的相位關(guān)系。3、 設(shè)置DFF位來定義8位或16位數(shù)據(jù)幀格式。4、 配置SPI_CR1寄存器的的LSBFIRST位定義幀格式。5、 如果NSS引腳需要工作在輸入模式，硬件模式中在整個(gè)數(shù)據(jù)幀傳輸期間應(yīng)把NSS引腳連接到高電平；在軟件模式中，需設(shè)置SPI_CR1寄存器的SSM和SSI位，如果NSS引腳工作在輸出模式，則只需設(shè)置SSOE位。6、 必須設(shè)置MSTR和SPE位（只當(dāng)NSS連接到高電平，這些

14、位才能保持置位）。在這個(gè)配置中，MOSI引腳是數(shù)據(jù)輸出，MISO引腳是數(shù)據(jù)輸入。 I2C通信I2C bus是Philips公司推出的一種基于兩線的芯片間串行傳輸總線。采用了器件地址的硬件設(shè)置方法，通過軟件尋址完全避免了器件的片選線尋址方法，從而使硬件具有了最簡(jiǎn)單而靈活的拓展方法。特點(diǎn)：1、二線傳輸 2、無中心主機(jī) 3、軟件尋址 4、應(yīng)答式數(shù)據(jù)傳輸過程 5、節(jié)點(diǎn)可帶電接入或撤出*在I2C總線上只需串行數(shù)據(jù)SDA線和串行時(shí)鐘SCL線兩條線。I2C配置1、 開啟端口、模塊（IIC）時(shí)鐘2、 相應(yīng)引腳初始化（開漏輸出）/*重映射配置3、 I2C配置 I2C_Init（）4、 發(fā)送過程1） 發(fā)送起始信號(hào)

15、，while等待起始信號(hào)發(fā)送事件并清除。2） 發(fā)送器件地址，while等待發(fā)送結(jié)束3） 發(fā)送器件內(nèi)部寫入地址，while等待移位寄存器空4） 發(fā)送數(shù)據(jù)，while等待發(fā)送緩沖區(qū)空5） 發(fā)送停止信號(hào)EEPROM使用CAT24WC16芯片是CATALYST(美凱特里斯)公司(已被安森美半導(dǎo)體ONSEMI)收購(gòu)，生產(chǎn)的串行電可檫除的可編程存儲(chǔ)器。NVIC中斷CM3中斷優(yōu)先級(jí):搶占式優(yōu)先級(jí)（主）和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)（從）。STM32中斷編程的規(guī)定動(dòng)作：1、 時(shí)鐘配置2、 GPIO配置3、 EXTI配置（中斷源選擇、清除中斷標(biāo)志、觸發(fā)模式等）4、 NVIC配置（）5、 中斷服務(wù)子程序PWM基礎(chǔ)1、PWM即Pul

16、se Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制。是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。等效的實(shí)現(xiàn)是基于采樣定理中一個(gè)重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈寬加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。沖量即窄脈沖的面積，效果相同指的是該環(huán)節(jié)輸出響應(yīng)波形基本相同。2、STM32除了TIM6和7都可以產(chǎn)生PWM，其中高級(jí)定時(shí)器TIM1和8可同時(shí)產(chǎn)生多達(dá)7路的PWM輸出。其他通用定時(shí)器也可產(chǎn)生多達(dá)4路PWM輸出。RCC內(nèi)部結(jié)構(gòu)與原理時(shí)鐘是STM32的脈搏，是驅(qū)動(dòng)源。外設(shè)的使用，打開和關(guān)閉對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘，節(jié)能降低功耗。設(shè)置時(shí)鐘流程：1、 RCC_DeInit（）默認(rèn)值2、 打開外部高速時(shí)鐘晶振HSE。R

17、CC_HSEConfig( )3、 等待HSE工作。 RCC_WaitForHSEStartUp（）4、 設(shè)置AHB時(shí)鐘。RCC_HCLKConfig( )5、 設(shè)置高速APB時(shí)鐘。RCC_PCLK2Config( )6、 設(shè)置低速APB時(shí)鐘。RCC_PCLK1Config( )7、 設(shè)置PLL 。RCC_PLLConfig( )8、 打開PLL。 RCC_PLLCmd(ENABLE )9、 等待PLL工作。 While( RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) = RESET )10、 設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘。RCC_SYSCLKConfig（）11、 判斷是否PLL是系

18、統(tǒng)時(shí)鐘。While（Get_SYSCLKSource（） != 0x08）12、 打開要使用的外設(shè)時(shí)鐘。RCC_APB2PeriphClockCmd( )/ RCC_APB1PeriphClockCmd( )RTC結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)1. RTC結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)部分。1) APB1接口部分（控制寄存器）2) 有可編程計(jì)數(shù)器組成，分兩個(gè)模塊。預(yù)分頻模塊和32位計(jì)數(shù)器模塊，前者產(chǎn)生秒信號(hào)和秒中斷，后者產(chǎn)生鬧鐘中斷。2. RTC特點(diǎn)1) 可編程的預(yù)分頻系數(shù):最大分頻系數(shù)為220。2) 32為可編程計(jì)數(shù)器，用于較長(zhǎng)時(shí)間段的測(cè)量。3) 2個(gè)單獨(dú)時(shí)鐘，用于APB1接口的PCLK時(shí)鐘和RTC時(shí)鐘。（RTC時(shí)鐘小于PCLK

19、四分之一以上）4) 兩種獨(dú)立的復(fù)位類型：APB1接口由系統(tǒng)復(fù)位，RTC只能由后備域復(fù)位。5) 3個(gè)專門的可屏蔽中斷：鬧鐘中斷，秒中斷，溢出中斷。RTC配置過程：1. 查詢RTOFF位，直到該位置“1”。2. 置CNF位為“1”，進(jìn)入配置模式。3. 對(duì)一個(gè)或多個(gè)RTC寄存器進(jìn)行寫操作。4. 清除CNF位，退出配置模式。5. 查詢RTOFF位，直到RTOFF位變?yōu)椤?”以確認(rèn)寫操作完成。（僅當(dāng)CNF標(biāo)志位被清除時(shí)，寫模式才能進(jìn)行，這個(gè)過程至少需要3個(gè)RTCLK周期）RTC使用1 打開APB1總線上的PWR、BKP時(shí)鐘。2 使能RTC和后備寄存器訪問。3 復(fù)位備份寄存器設(shè)置4 打開RTC時(shí)鐘（外部或

20、系統(tǒng)）5 打開RTC寄存器同步（APB1）6 RTC使能秒中斷，鬧鐘中斷，分頻值32767k。(RTC_WaitForLastTask( ) )7 設(shè)置當(dāng)前時(shí)鐘值。ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換STM32擁有13個(gè)ADC，可以單獨(dú)使用，也可以使用雙重模式（提高采樣率）。STM32的ADC是12位的逐次逼近型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。有18個(gè)通道，可以測(cè)量16個(gè)外部2個(gè)內(nèi)部信號(hào)源，各通道A/D轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行。模擬看門狗允許應(yīng)用程序檢測(cè)輸入的電壓是否超出用戶定義的閾值。最大轉(zhuǎn)換速率1Mhz，轉(zhuǎn)換時(shí)間為1us（在ADCCLK=14Mhz，采樣周期為1.5個(gè)ADC時(shí)鐘下得到）若ADC的時(shí)鐘超過14Mhz，

21、則采樣準(zhǔn)確率下降。內(nèi)部溫度傳感器1、與ADCx_IN16相連。2、-40125度測(cè)量范圍，精度為1.5度。采樣時(shí)間大于2.2us。3、配置ADC_CR2寄存器TSVREFE位，喚醒關(guān)電模式下的溫度傳感器。4、設(shè)置ADCON位啟動(dòng)ADC（或外部觸發(fā)）。5、讀ADC數(shù)據(jù)寄存器的V SENSE結(jié)果。6、利用公式算出溫度：T = （V25 Vsence）/Avg_Slope + 25）窗口看門狗Twwdg = Tpclk1 * 4096 * 2 (WDGTB)*( T5:0 + 1) ; ms在0x40設(shè)置窗口值之間喂狗，否則過早或過晚都會(huì)引起復(fù)位。用于時(shí)間要求嚴(yán)格的特殊應(yīng)用。低功耗模式與喚醒三種低功

22、耗模式：1）睡眠模式 2）停止模式 3）待機(jī)模式 4）*正常運(yùn)行下降低功耗在產(chǎn)品是電池供電時(shí)，適合配置低功耗模式。并根據(jù)最低電源消耗，最快啟動(dòng)時(shí)間和可用喚醒源來選擇最佳的低功耗模式。USB應(yīng)用Universal Serial Bus通用串行總線，包括USB1.0/1.1，USB2.0，USB OTG。USB1.1協(xié)議：1、 信號(hào)層：NRZI反向不歸零編碼方式2、 協(xié)議層：數(shù)據(jù)包6部分同步字段、包標(biāo)示符、地址字段、數(shù)據(jù)字段、檢驗(yàn)字段、包結(jié)束。3、 數(shù)據(jù)傳輸層4種方式：控制傳輸，同步傳輸，中斷傳輸，大容量數(shù)據(jù)傳輸。USB設(shè)備協(xié)議當(dāng)一個(gè)USB設(shè)備插入后的活動(dòng):供電à復(fù)位à獲取設(shè)備

23、描述符à復(fù)位(可選)à分配地址à獲取設(shè)備描述符à獲取配置描述符à獲取字符描述符(可選)à配置STM32實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備的操作:1、 根據(jù)應(yīng)用選擇合適的USB類實(shí)現(xiàn)。2、 根據(jù)所選擇的USB類協(xié)議，完成各個(gè)描述符。3、 根據(jù)描述符初始化端點(diǎn)數(shù)目，分配各端點(diǎn)所需使用的Packet Buffer。4、 初始化所使用的端點(diǎn)，配置端點(diǎn)的傳輸類型、方向、Packet Buffer地址和初始狀態(tài)。5、 在需要接收或發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，使能端點(diǎn)。6、 在該端點(diǎn)的中斷回調(diào)函數(shù)中，處理數(shù)據(jù)，如果需要?jiǎng)t使能下一次傳輸。STM32的USB庫(kù)函數(shù)：Stm32f10x_it.c :包含USB中斷服務(wù)程序，由于USB中斷有很多情況，這里的中斷服務(wù)程序只是調(diào)用usb_Istr.c文件中的USB_Istr函數(shù)。由USB_Istr函數(shù)再做輪詢處理。usb_Istr.c：該文件只有一個(gè)usb_Istr函數(shù)，對(duì)USB中斷事件做輪詢處理。usb_prop.c : 該文件用于實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的USB協(xié)議，例如初始化、SETUP包、IN包、OUT包。usb_pwr.c: 該文件包含處理上電、掉電、掛起和恢復(fù)事件的函數(shù)。hw_config.c: 該文件包含系統(tǒng)配置的函數(shù)。三、問題串口引腳1