【STM32】STM32外设应用

目录

一、GPIO（通用输入输出）

二、USART（通用同步异步收发传输器）

三、ADC（模拟 - 数字转换器）

四、TIM（定时器）

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        STM32 是意法半导体推出的一系列 32 位微控制器，具有丰富的外设资源。以下为你详细介绍几种常见 STM32 外设的应用：

一、GPIO（通用输入输出）

• 原理：GPIO 是最基本的外设，可配置为输入或输出模式。当配置为输入模式时，可读取外部信号；配置为输出模式时，能向外部输出高或低电平。

• 应用场景：控制 LED 灯亮灭、读取按键状态等。

• 代码示例（以 STM32Cube HAL 库为例）

  #include "main.h"
  #include "stm32f4xx_hal.h"
  
  void SystemClock_Config(void);
  static void MX_GPIO_Init(void);
  
  int main(void)
  {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
  
    while (1)
    {
      // 点亮 LED
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
      HAL_Delay(1000);
      // 熄灭 LED
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
      HAL_Delay(1000);
    }
  }
  
  void SystemClock_Config(void)
  {
    // 系统时钟配置代码
  }
  
  static void MX_GPIO_Init(void)
  {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
  }

  二、USART（通用同步异步收发传输器）

• 原理：USART 是一种常用的串行通信接口，支持同步和异步通信方式，可实现与其他设备的数据交换。

• 应用场景：与 PC 机进行串口通信、与其他微控制器进行数据传输等。

• 代码示例（以 STM32Cube HAL 库为例）

  #include "main.h"
  #include "stm32f4xx_hal.h"
  #include "stdio.h"
  
  UART_HandleTypeDef huart1;
  
  void SystemClock_Config(void);
  static void MX_GPIO_Init(void);
  static void MX_USART1_UART_Init(void);
  
  int main(void)
  {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
  
    char message[] = "Hello, STM32!\r\n";
    while (1)
    {
      HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)message, sizeof(message) - 1, HAL_MAX_DELAY);
      HAL_Delay(1000);
    }
  }
  
  void SystemClock_Config(void)
  {
    // 系统时钟配置代码
  }
  
  static void MX_USART1_UART_Init(void)
  {
    huart1.Instance = USART1;
    huart1.Init.BaudRate = 115200;
    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
    if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler();
    }
  }
  
  static void MX_GPIO_Init(void)
  {
    // GPIO 初始化代码
  }

  三、ADC（模拟 - 数字转换器）

• 原理：ADC 可将模拟信号转换为数字信号，STM32 的 ADC 通常具有多个通道，可同时对多个模拟信号进行采样。

• 应用场景：测量温度、电压、光照强度等模拟量。

• 代码示例（以 STM32Cube HAL 库为例）

  #include "main.h"
  #include "stm32f4xx_hal.h"
  
  ADC_HandleTypeDef hadc1;
  
  void SystemClock_Config(void);
  static void MX_GPIO_Init(void);
  static void MX_ADC1_Init(void);
  
  int main(void)
  {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_ADC1_Init();
  
    uint32_t adc_value;
    while (1)
    {
      HAL_ADC_Start(&hadc1);
      if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK)
      {
        adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
        // 处理 ADC 值
      }
      HAL_Delay(100);
    }
  }
  
  void SystemClock_Config(void)
  {
    // 系统时钟配置代码
  }
  
  static void MX_ADC1_Init(void)
  {
    ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
  
    hadc1.Instance = ADC1;
    hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2;
    hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
    hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;
    hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
    hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
    hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
    hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
    hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
    hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    hadc1.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;
    hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV;
    if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler();
    }
  
    sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;
    sConfig.Rank = 1;
    sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
    if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler();
    }
  }
  
  static void MX_GPIO_Init(void)
  {
    // GPIO 初始化代码
  }

  四、TIM（定时器）

• 原理：定时器可用于产生精确的时间延迟、测量时间间隔、生成 PWM 信号等。STM32 具有多种类型的定时器，如基本定时器、通用定时器和高级定时器。

• 应用场景：控制电机转速、产生定时中断等。

• 代码示例（以 STM32Cube HAL 库为例，使用定时器产生 PWM 信号）

  #include "main.h"
  #include "stm32f4xx_hal.h"
  
  TIM_HandleTypeDef htim3;
  
  void SystemClock_Config(void);
  static void MX_GPIO_Init(void);
  static void MX_TIM3_Init(void);
  
  int main(void)
  {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_TIM3_Init();
  
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1);
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, 500);
  
    while (1)
    {
      // 主循环代码
    }
  }
  
  void SystemClock_Config(void)
  {
    // 系统时钟配置代码
  }
  
  static void MX_TIM3_Init(void)
  {
    TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
    TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
  
    htim3.Instance = TIM3;
    htim3.Init.Prescaler = 83;
    htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim3.Init.Period = 999;
    htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
    if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim3) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler();
    }
  
    sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
    sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
    if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim3, &sMasterConfig) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler();
    }
  
    sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
    sConfigOC.Pulse = 0;
    sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
    sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
    if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler();
    }
  }
  
  static void MX_GPIO_Init(void)
  {
    // GPIO 初始化代码
  }