嵌入式系统入门：基于 STM32F103ZET6 标准库的架构解析与外设驱动

目录

本章目标（适配 STM32F103ZET6 标准库）

一、STM32F103ZET6 硬件基础

1.1 芯片资源（适合工业与物联网场景）

1.2 最小系统电路（标准库开发必备）【没画图软件，请自行搜索stm32最小系统电路】

二、标准库开发环境搭建

2.1 标准库架构（STM32F10x_StdPeriph_Lib）

2.2 Keil MDK 工程配置

三、GPIO 驱动开发：LED 闪烁实战（标准库版）

3.1 硬件连接（STM32F103ZET6）

3.2 标准库代码实现

3.3 寄存器视角：标准库做了什么？

四、串口通信开发：USART1 实战（标准库版）

4.1 硬件连接（TTL 转 USB 模块）

4.2 标准库代码实现（中断接收 + 轮询发送）

五、标准库 vs 寄存器：开发效率对比

六、STM32F103ZET6 标准库开发技巧

6.1 关键头文件

6.2 调试技巧

七、实战1：LED + 串口综合项目

7.1 任务要求

7.2 实现提示（标准库）

八、学习资源推荐（标准库专属）

九、总结与下章预告

9.1 本章重点

9.2 下章预告

两本经典教程的相关资源信息（注：网络资源可能存在变动，请以最新信息为准）：

一、《STM32 库开发实战指南：基于 STM32F103》（机械工业出版社）

资源链接：

二、野火《STM32 库开发实战指南》（配套例程丰富）

资源链接：

三、补充建议：

注意事项：

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本章目标（适配 STM32F103ZET6 标准库）

1. 掌握 STM32 标准库架构与开发流程
2. 完成 LED 闪烁（标准库版）和串口通信实战
3. 理解 GPIO、RCC、USART 寄存器映射关系
4. 搭建标准库开发环境（Keil MDK + 标准库固件包）

一、STM32F103ZET6 硬件基础

1.1 芯片资源（适合工业与物联网场景）

资源	规格	用途
内核	ARM Cortex-M3 72MHz	高性能实时处理
Flash	512KB（支持 ISP/IAP）	存储程序代码
RAM	64KB	运行时数据存储
外设	3×USART, 2×I2C, 3×SPI	多协议通信
GPIO	80× 通用 IO（5× 端口）	控制 LED、传感器、继电器

1.2 最小系统电路（标准库开发必备）
【没画图软件，请自行搜索stm32最小系统电路】

• 核心电路：8MHz 外部晶振 → 内部 PLL 倍频至 72MHz
• 调试接口：SWD（2 线）节省 IO（对比 JTAG）

二、标准库开发环境搭建

2.1 标准库架构（STM32F10x_StdPeriph_Lib）

STM32F10x_StdPeriph_Lib/  
├── Libraries/              ← 库文件  
│   ├── CMSIS/            ← Cortex-M3内核接口  
│   └── STM32F10x_StdPeriph_Driver/  
│       ├── inc/          ← 头文件（如stm32f10x_gpio.h）  
│       └── src/          ← 源文件（如stm32f10x_gpio.c）  
└── Project/  
    └──STM32F10x_StdPeriph_Templates/  
        ├── main.c        ← 主函数模板  
        └── stm32f10x_it.c← 中断服务函数  

2.2 Keil MDK 工程配置

1. 添加库文件：
   • 将Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver\src加入工程
   • 包含路径：Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver\inc
2. 配置宏定义：
   • STM32F10X_HD（高密度型号，512KB Flash）
   • USE_STDPERIPH_DRIVER（启用标准库）
3. 时钟配置：
   • 外部晶振 8MHz → PLL×9 → 系统时钟 72MHz（通过stm32f10x_rcc.c实现）

三、GPIO 驱动开发：LED 闪烁实战（标准库版）

3.1 硬件连接（STM32F103ZET6）

组件	引脚	说明
LED（红）	PA5（GPIOA_5）	推挽输出模式
电阻	220Ω	限流保护

3.2 标准库代码实现

// 文件名：main.c  
#include "stm32f10x.h" // 标准库总头文件  

void LED_Init(void) {  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 使能GPIOA时钟  

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;          // PA5  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;    // 推挽输出  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;   // 最大速度50MHz  
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);              // 初始化GPIOA  
}  

void Delay_ms(uint32_t ms) {  
  uint32_t i, j;  
  for(i=0; i

3.3 寄存器视角：标准库做了什么？

// 等价寄存器操作（标准库封装前）  
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN; // 使能GPIOA时钟  
GPIOA->CRL &= ~(0xF << 20);         // 清除PA5配置位  
GPIOA->CRL |= 0x3 << 20;            // PA5推挽输出（模式01，速度50MHz）  
GPIOA->ODR |= GPIO_Pin_5;            // 输出高电平  

四、串口通信开发：USART1 实战（标准库版）

4.1 硬件连接（TTL 转 USB 模块）

STM32 引脚	模块引脚	说明
PA9（TX）	TXD	发送数据到电脑
PA10（RX）	RXD	接收电脑数据
GND	GND	共地

4.2 标准库代码实现（中断接收 + 轮询发送）

// 文件名：usart.c  
#include "stm32f10x.h"  

void USART1_Init(void) {  
  USART_InitTypeDef USART_InitStructure;  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);  

  // 配置TX（PA9）为复用推挽输出  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  

  // 配置RX（PA10）为浮空输入  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;  
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  

  // 初始化USART1（波特率115200）  
  USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;  
  USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;  
  USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;  
  USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;  
  USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;  
  USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;  
  USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);  

  USART_Cmd(USART1, ENABLE); // 使能USART1  
}  

// 发送一个字符  
void USART_SendByte(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t Data) {  
  USART_SendData(USARTx, Data);  
  while (USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET); // 等待发送完成  
}  

// 发送字符串  
void USART_SendString(USART_TypeDef* USARTx, char* str) {  
  while (*str) {  
    USART_SendByte(USARTx, *str++);  
  }  
}  

// main函数中调用  
int main(void) {  
  LED_Init();  
  USART1_Init();  

  while (1) {  
    USART_SendString(USART1, "STM32F103ZET6 Standard Library Demo\r\n");  
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);  
    Delay_ms(500);  
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);  
    Delay_ms(500);  
  }  
}  

五、标准库 vs 寄存器：开发效率对比

维度	标准库	寄存器
代码量	少（封装函数）	多（直接操作地址）
可读性	高（函数名语义化）	低（依赖寄存器地址记忆）
移植性	好（库函数统一接口）	差（寄存器地址因芯片而异）
学习曲线	中（需理解库函数调用逻辑）	高（需精通寄存器映射）
典型场景	快速开发、项目迭代	极致优化、库不支持的场景

六、STM32F103ZET6 标准库开发技巧

6.1 关键头文件

• stm32f10x.h：包含所有外设寄存器定义
• stm32f10x_rcc.h：时钟配置（系统主频、外设时钟使能）
• stm32f10x_gpio.h：GPIO 操作（模式、速度、电平控制）

6.2 调试技巧

1. 观察寄存器：在 Keil 中打开 “Peripherals”→“GPIOA” 查看实时值
2. 波形验证：用示波器测量 PA5 引脚，确认高低电平切换频率
3. 串口抓包：使用 “串口助手”（如 XCOM）验证数据收发

七、实战1：LED + 串口综合项目

7.1 任务要求

1. 通过串口发送指令控制 LED：
   • 输入 “LED ON” → 点亮 LED
   • 输入 “LED OFF” → 熄灭 LED
   • 输入 “HELP” → 显示指令列表

7.2 实现提示（标准库）

1. 中断接收串口数据：

   // 使能USART1接收中断  
   USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);  
   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;  
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;  
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 0;  
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  
   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  
   
   // 中断服务函数（stm32f10x_it.c）  
   void USART1_IRQHandler(void) {  
     if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) {  
       uint8_t data = USART_ReceiveData(USART1);  
       // 处理接收到的数据（存入缓冲区）  
     }  
   }  
   

2. 指令解析：在主循环中检查串口接收缓冲区，匹配指令字符串
3. 扩展串口指令：支持 “LED BLINK [ms]” 设置闪烁间隔（如 “LED BLINK 200”→200ms 间隔）。

八、学习资源推荐（标准库专属）

1. 官方资料：
   • STM32F103ZET6 数据手册
   • STM32F10x 标准库固件库
2. 经典教程：
   • 《STM32 库开发实战指南：基于 STM32F103》（机械工业出版社）
   • 野火《STM32 库开发实战指南》（配套例程丰富）
3. 调试工具：
   • Keil MDK 5.24a（支持 STM32F1 系列）
   • ST-Link （固件烧录工具）

九、总结与下章预告

9.1 本章重点

• 标准库架构：寄存器封装→函数接口→工程模板
• 实战成果：LED 闪烁（GPIO 控制）+ 串口通信（USART 配置）
• 开发流程：Keil 工程搭建→代码编写→调试下载

9.2 下章预告

《时钟系统深度解析：从 8MHz 到 72MHz 的倍频魔法》

• 标准库时钟配置：RCC 寄存器与 PLL 锁相环
• 精准延时实现：SysTick 定时器 vs 自定义 Delay 函数
• 功耗优化：时钟门控（RCC 时钟使能 / 失能策略）

标准库开发心法：
“标准库是寄存器的‘翻译官’，让硬件控制更贴近人类思维。掌握库函数的底层逻辑（反查寄存器），才能真正驾驭 STM32。”

（本章完整工程代码：我的代码仓获取）

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博客适配 STM32F103ZET6 标准库特色：
✅ 专属配置：针对高密度型号（512KB Flash）的时钟、外设资源优化
✅ 标准库深度：解析库函数与寄存器的对应关系（如GPIO_Init()封装的寄存器操作）
✅ 工程模板：提供 Keil MDK 工程模板（含启动文件、库文件配置）

常见问题 Q&A：
Q：标准库和 HAL 库哪个更适合学习？
A：标准库更贴近硬件原理，适合理解 STM32 架构；HAL 库抽象层级高，适合快速开发。建议先学标准库打基础，再过渡到 HAL 库。

Q：STM32F103ZET6 的 Flash 和 RAM 是否足够复杂项目？
A：512KB Flash 和 64KB RAM 适合中小型项目（如工业控制器、物联网网关），大型项目可考虑 F4/F7 系列。

两本经典教程的相关资源信息（注：网络资源可能存在变动，请以最新信息为准）：

一、《STM32 库开发实战指南：基于 STM32F103》（机械工业出版社）

资源链接：

1. 当当网图书详情页（含目录及试读）：
   -当当网当当图文详情页为您提供参数,包含报价与图片, 品牌,购买就到当当！http://product.m.dangdang.com/detail1628887501-23108-1.html

   • 作者：刘火良（野火）、杨森
   • 简介：基于标准库开发，系统讲解 STM32F103 的固件库原理、使用方法及实战案例，配套例程丰富，适合零基础入门。

2. 电子发烧友网相关资源（含原理图、例程）：
   stm32f103开发指南 - 电子发烧友网https://m.elecfans.com/zt/1624716/

   • 包含书中案例的原理图、PCB 源文件（AD 软件）及部分代码下载。

二、野火《STM32 库开发实战指南》（配套例程丰富）

资源链接：

1. 电子发烧友网野火专题页（教程 + 视频 + 例程）：
   STM32 LAN 野火 - 电子发烧友网https://m.elecfans.com/zt/1437052/

   • 内容：涵盖野火 STM32F103 开发板（如霸道、指南者）的教程、157 集视频课程、原理图、例程源码及配套书籍资料。

2. 秉火论坛（野火官方论坛）：
   www.firebbs.cnhttp://www.firebbs.cn/

   • 提供全套 200 集视频教程、1000 页 PDF 教程及项目源码下载（需注册论坛）。

3. CSDN 博客资源（部分章节 PDF）：

   • 《STM32 库函数开发实战指南》PDF（第一部分）
   • 简介：含 HAL 库与标准库对比、外设开发案例等，适合补充学习。

三、补充建议：

1. 正版支持：

   • 机械工业出版社书籍可通过当当、京东等平台购买纸质版或电子书。
   • 野火教程可通过官方店铺（如淘宝 “野火嵌入式”）获取配套开发板及完整例程。

2. 免费资料包：

   • 电子发烧友网提供《STM32 开发资料包》（含原理图、教程、项目源码）：
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3. 学习路径：

   • 建议结合书籍理论 + 开发板实操（如野火 STM32F103 MINI 板）+ 官方例程（ST 官网或野火论坛），逐步掌握标准库开发流程。

注意事项：

• 部分资源可能需要注册或付费，请优先选择官方渠道获取正版内容。