嵌入式开发之STM32学习笔记day06

基于STM32F103C8T6的开发实践——从入门到精通01

1. 引言

        STM32系列微控制器是STMicroelectronics推出的一款高性能、低功耗的32位微控制器，广泛应用于嵌入式系统中。STM32F103C8T6是其中非常受欢迎的一款，凭借其强大的性能、丰富的外设接口和低廉的价格，成为了开发者的首选之一。本文将通过实例，详细介绍如何基于STM32F103C8T6进行开发，并带领读者完成从简单的点亮LED到复杂外设控制的过程。

2. STM32F103C8T6概述

        STM32F103C8T6属于STM32F1系列，核心采用ARM Cortex-M3架构，工作频率最高可达72MHz，具有64KB的Flash存储器和20KB的RAM，支持丰富的外设接口，如USART、SPI、I2C、PWM、ADC等。其广泛应用于传感器数据采集、通信模块、工业控制等领域。

2.1 STM32F103C8T6的主要特点

• 32位ARM Cortex-M3内核
• 最高主频72MHz
• 64KB Flash和20KB SRAM
• 丰富的外设接口：USART、I2C、SPI、CAN、PWM、ADC等
• 内置8通道12位分辨率的ADC
• 低功耗设计，支持多种休眠模式

2.2 常见应用场景

• 工业控制
• 无线通信
• 智能家居
• 机器人控制
• 数据采集与处理

3. 开发环境搭建

        为了开始STM32F103C8T6的开发，我们需要配置开发环境。这里推荐使用Keil uVision 5和STM32CubeMX这两个工具。Keil uVision 5是一款功能强大的嵌入式开发集成环境，而STM32CubeMX则可以帮助我们简化STM32的初始化代码配置。

3.1 安装Keil uVision 5

1. 从Keil官网（https://www.keil.com）下载并安装Keil uVision 5。
2. 配置好项目的目标微控制器为STM32F103C8T6。
3. 安装相应的编译工具链和调试工具。

3.2 安装STM32CubeMX

1. 从ST官方（https://www.st.com）下载并安装STM32CubeMX。
2. 打开STM32CubeMX，选择目标芯片STM32F103C8T6，配置所需的外设。
3. 生成初始化代码，导入到Keil中进行开发。

3.3 配置调试工具

1. 使用ST-Link v2调试器进行程序下载和调试。
2. 连接ST-Link调试器到STM32F103C8T6的SWD接口。

4. STM32F103C8T6开发实践

4.1 点亮LED：基础GPIO操作

        GPIO（General Purpose Input/Output）是STM32F103C8T6中最常见的外设之一。我们可以通过配置GPIO来控制LED灯的点亮与熄灭。

4.1.1 硬件连接

1. 将一个LED与适当的电阻串联，连接到STM32的PA5引脚。
2. 将另一端接地。

4.1.2 软件代码

        通过STM32CubeMX生成初始化代码，配置PA5为输出模式，然后编写代码使LED闪烁。

#include "stm32f10x.h"

void GPIO_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  // 开启GPIOA的时钟
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;  // 配置PA5引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  // 配置为推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  // 配置为50MHz速度
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  // 初始化PA5
}

void delay(uint32_t count)
{
    while(count--);
}

int main(void)
{
    GPIO_Configuration();  // 配置GPIO
    
    while(1)
    {
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);  // 点亮LED
        delay(500000);  // 延时
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);  // 熄灭LED
        delay(500000);  // 延时
    }
}

4.1.3 解释

• 通过GPIO_Init函数配置PA5为推挽输出模式。
• GPIO_SetBits和GPIO_ResetBits分别用于控制PA5输出高电平和低电平。
• delay函数用来控制LED闪烁的频率。

4.2 外部中断：按键控制LED

        在嵌入式系统中，外部中断是非常常见的一种功能。通过外部中断，我们可以实现按键控制LED的功能。

4.2.1 硬件连接

1. 按键与PA0引脚连接。
2. LED与PA5引脚连接。

4.2.2 软件代码

#include "stm32f10x.h"

void GPIO_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  // 开启GPIOA时钟
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;  // 配置PA5为LED
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  // 配置为推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;  // 配置PA0为按键输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;  // 上拉输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)  // 判断是否是PA0引脚的中断
    {
        GPIOA->ODR ^= GPIO_Pin_5;  // 切换LED状态
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);  // 清除中断标志
    }
}

int main(void)
{
    GPIO_Configuration();
    
    // 配置外部中断
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);
    
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
    while(1);
}

4.2.3 解释

• 使用PA0引脚作为按键输入，并配置为上拉模式。
• 通过外部中断将PA0的状态变化（按下按键）作为触发条件，改变LED的状态。
• EXTI_Init函数配置外部中断，EXTI0_IRQHandler函数处理按键中断。

5. 高级功能

5.1 UART通信：串口调试与数据传输

        STM32F103C8T6支持USART功能，通过串口可以与PC或其他设备进行通信。

5.2 ADC与传感器数据采集

        STM32内置12位的ADC，可用于采集模拟信号，比如温度传感器的数据。

6. 总结

        本文介绍了基于STM32F103C8T6的开发实践，从基础的GPIO操作到外部中断、串口通信等高级功能的实现。通过这些实例，开发者可以快速上手STM32，并应用于各种嵌入式项目中。STM32F103C8T6凭借其高性能、低功耗和丰富的外设，依然是开发者在嵌入式开发中的首选。

7. 预告

        大家好！我是小程同学>o<，下一节我将为大家详细介绍并解释GPIO（通用输入输出）在STM32中的应用。GPIO是嵌入式开发中的基础外设，但它却在实际项目中起着至关重要的作用。无论是控制LED的点亮、读取传感器的数据，还是与外部设备进行通信，GPIO都能帮助我们实现各种功能。敬请期待，我将带你一起深入了解GPIO的配置、操作技巧以及在开发中的最佳实践！下节见！