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持续更新的基于STM32F103XX型号的STM32教程

目录

 

引言：

笔记：

STM32的三种开发方式（寄存器开发   标准库函数开发   HAL库开发）：

STM32的4个独立时钟源（HSI HSE LSI LSE）：

STM32的AHB总线与APB总线：

开启STM32的外设模块时钟

为什么要开启外设模块时钟？

外设模块时钟使能化处理：

GPIO的8种模式，4种数据传输速率，配置与开启：

GPIO的8种工作模式(4种输入，4种输出，3种数据传输速率)：

4种输入：

4种输出：

3种数据传输速率：

GPIO口的配置：

GPIO的开启：

总结：

中断：

中断的概念：

中断系统：

中断优先级：

中断嵌套：

注意：

EXTI外部中断：

EXTI外部中断的基本结构(来自江协科技PPT)：

EXTI如何工作：

EXTI外部中断支持的触发方式(4种)：

EXTI支持的GPIO口：

EXTI的响应触发方式(2种)：

EXTI如何开启：

引言：

我主要是根据哔哩哔哩up主江协科技进行学习，其中大部分内容为自己手写，其余来自参考官方参考手册/江协科技/野火公司等，使用的开发板系列为：STM32F108XX系列。

此处附上网课地址：STM32入门教程-2023版 细致讲解 中文字幕_哔哩哔哩_bilibili

我所使用的开发环境为windows系统，所用的软件为Keil uVision5。

此处附上keil5的下载地址与相应mdk的下载地址：

keil5: https://www.keil.com/download/product/

MDK525：https://pan.baidu.com/s/15ox_4y5BorNfVBh5tYThtQ  提取码：wjhd

MDK安装教程：https://blog.csdn.net/DaXiongRen/article/details/120072979

如果不想下载keil5软件，也可以使用vscode中的keil插件

如下为具体的操作过程：https://blog.csdn.net/Johnor/article/details/134353311

笔记：

STM32的三种开发方式（寄存器开发   标准库函数开发   HAL库开发）：

寄存器开发：此方法需要用户自己去操作底层寄存器进行功能设计(类似于51单片机的开发)，但由于STM32的寄存器过多，故不建议直接使用寄存器进行开发。

标准库函数开发：此方法即使用官方提供的标准库进行开发(函数的使用可以参照官方提供的库函数文档)，且较为简单，易上手。

HAL库开发： 此方法为使用官方提供的图形化的一键生产代码的工具进行开发，在这个工具中我们只要根据你想要的功能，点点鼠标，就可以生成你想要的功能，上手很快，但是性能损失比较大。

STM32的4个独立时钟源（HSI HSE LSI LSE）：

HSI是高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz，精度不高。

HSE是高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围为4MHz~16MHz。

LSI是低速内部时钟，RC振荡器，频率为40kHz，提供低功耗时钟。　

LSE是低速外部时钟，接频率为32.768kHz的石英晶体。

如果大家想深入了解STM32的时钟，大家可以去看一下此链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/376597895

STM32的AHB总线与APB总线：

AHB是高速总线，是一种系统总线，它主要负责连接处理器，DMA等一些内部接口。AHB 系统由主模块、从模块和基础结构3部分组成，整个AHB总线上的传输都由主模块发出，由从模块负责回应。
APB是低速总线，它主要负责连接外围设备，它又分为APB1(36MHZ)和APB2(72MHZ)，它的总线架构不像 AHB支持多个主模块，在APB里面唯一的主模块就是APB 桥。APB桥就是连接AHB和APB中间的玩意。

以下分别为APB1和APB2所控制的不同外设的详细分布(来自官方的开发手册)：

APB1：

#define RCC_APB1Periph_TIM2              ((uint32_t)0x00000001)
#define RCC_APB1Periph_TIM3              ((uint32_t)0x00000002)
#define RCC_APB1Periph_TIM4              ((uint32_t)0x00000004)
#define RCC_APB1Periph_TIM5              ((uint32_t)0x00000008)
#define RCC_APB1Periph_TIM6              ((uint32_t)0x00000010)
#define RCC_APB1Periph_TIM7              ((uint32_t)0x00000020)
#define RCC_APB1Periph_TIM12             ((uint32_t)0x00000040)
#define RCC_APB1Periph_TIM13             ((uint32_t)0x00000080)
#define RCC_APB1Periph_TIM14             ((uint32_t)0x00000100)
#define RCC_APB1Periph_WWDG              ((uint32_t)0x00000800)
#define RCC_APB1Periph_SPI2              ((uint32_t)0x00004000)
#define RCC_APB1Periph_SPI3              ((uint32_t)0x00008000)
#define RCC_APB1Periph_USART2            ((uint32_t)0x00020000)
#define RCC_APB1Periph_USART3            ((uint32_t)0x00040000)
#define RCC_APB1Periph_UART4             ((uint32_t)0x00080000)
#define RCC_APB1Periph_UART5             ((uint32_t)0x00100000)
#define RCC_APB1Periph_I2C1              ((uint32_t)0x00200000)
#define RCC_APB1Periph_I2C2              ((uint32_t)0x00400000)
#define RCC_APB1Periph_USB               ((uint32_t)0x00800000)
#define RCC_APB1Periph_CAN1              ((uint32_t)0x02000000)
#define RCC_APB1Periph_CAN2              ((uint32_t)0x04000000)
#define RCC_APB1Periph_BKP               ((uint32_t)0x08000000)
#define RCC_APB1Periph_PWR               ((uint32_t)0x10000000)
#define RCC_APB1Periph_DAC               ((uint32_t)0x20000000)
#define RCC_APB1Periph_CEC               ((uint32_t)0x40000000)

APB2：

#define RCC_APB2Periph_AFIO              ((uint32_t)0x00000001)
#define RCC_APB2Periph_GPIOA             ((uint32_t)0x00000004)
#define RCC_APB2Periph_GPIOB             ((uint32_t)0x00000008)
#define RCC_APB2Periph_GPIOC             ((uint32_t)0x00000010)
#define RCC_APB2Periph_GPIOD             ((uint32_t)0x00000020)
#define RCC_APB2Periph_GPIOE             ((uint32_t)0x00000040)
#define RCC_APB2Periph_GPIOF             ((uint32_t)0x00000080)
#define RCC_APB2Periph_GPIOG             ((uint32_t)0x00000100)
#define RCC_APB2Periph_ADC1              ((uint32_t)0x00000200)
#define RCC_APB2Periph_ADC2              ((uint32_t)0x00000400)
#define RCC_APB2Periph_TIM1              ((uint32_t)0x00000800)
#define RCC_APB2Periph_SPI1              ((uint32_t)0x00001000)
#define RCC_APB2Periph_TIM8              ((uint32_t)0x00002000)
#define RCC_APB2Periph_USART1            ((uint32_t)0x00004000)
#define RCC_APB2Periph_ADC3              ((uint32_t)0x00008000)
#define RCC_APB2Periph_TIM15             ((uint32_t)0x00010000)
#define RCC_APB2Periph_TIM16             ((uint32_t)0x00020000)
#define RCC_APB2Periph_TIM17             ((uint32_t)0x00040000)
#define RCC_APB2Periph_TIM9              ((uint32_t)0x00080000)
#define RCC_APB2Periph_TIM10             ((uint32_t)0x00100000)
#define RCC_APB2Periph_TIM11             ((uint32_t)0x00200000)

开启STM32的外设模块时钟

为什么要开启外设模块时钟？

由于STM32十分复杂，而且在控制不同外设时，所需的时钟频率各不相同(如果控制外设都是用告诉时钟，那么无异于杀鸡焉用牛刀，过分浪费性能了)，而且为了控制单片机的功率，故ST公司使用了多个时钟源的设置，因此在我们想用某个外设时就要开启相应地时钟。

外设模块时钟使能化处理：

在开启外设模块时钟之前，我们需要新进行总线的选择（如我们在使用GPIOA时，我门就需要选择APB2总线；在使用TIM2计时器时，我门就要选择APB1总线）。

外设模块时钟使能的初始化函数：

void RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState)
//APB1总线的外设模块时钟使能初始化函数
//此处第一个参数为你所使用的外设名字
//第二个参数为 ENABLE

void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)
//APB2总线的外设模块时钟使能初始化函数
//此处第一个参数为你所使用的外设名字
//第二个参数为 ENABLE

假设我们使用的是GPIOA外设，其初始化代码就为：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
//此处ENABLE就是使能的意思
//RCC为系统时钟

假设我们使用的TIM2计时器外设，其初始化代码就为：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);

GPIO的8种模式，4种数据传输速率，配置与开启：

GPIO的8种工作模式(4种输入，4种输出，3种数据传输速率)：
4种输入：

  GPIO_Mode_AIN = 0x0                         模拟输入    GPIO无效，引脚直接接入内部ADC
  GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04      浮空输入   可读取引脚电平，若引脚悬空，则电平不确定
  GPIO_Mode_IPD = 0x28    下拉输入    可读取引脚电平，内部连接上拉电阻，悬空时默认高电平
  GPIO_Mode_IPU = 0x48    上拉输入    可读取引脚电平，内部连接下拉电阻，悬空时默认低电平

4种输出：

GPIO_Mode_Out_OD = 0x14     开漏输出        可输出引脚电平，高电平为高阻态，低电平接VSS
GPIO_Mode_Out_PP = 0x10     推挽输出         可输出引脚电平，高电平接VDD，低电平接VSS
GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C     复用开漏输出  由片上外设控制，高电平为高阻态，低电平接VSS
GPIO_Mode_AF_PP = 0x18      复用推挽输出  由片上外设控制，高电平接VDD，低电平接VSS

3种数据传输速率：

  GPIO_Speed_10MHz   
  GPIO_Speed_2MHz
  GPIO_Speed_50MHz

GPIO口的配置：

在官方提供的开发手册中，是使用一个结构体对引脚进行初始化配置：

typedef struct
{
  uint16_t GPIO_Pin;              //引脚选择
  GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;   //数据传输速率选择
  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;     //引脚工作模式选择
}GPIO_InitTypeDef;                //官方提供的GPIO初始化类的定义名

假设我们使用的是引脚1，传输速率为2MHZ，模式为推挽输出，那么其初始化代码应为：

GPIO_InitTypeDef GPIO_IUse;                //此处我使用的结构体名字GPIO_IUsee 
GPIO_IUse.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;    //将模式设置为推挽输出模式
GPIO_IUse.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;           //将初始化引脚设置为我所使用的1号引脚
GPIO_IUSe.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;    //将数据传输缩率设置为2MHZ

注意：此处此处的GPIO_Speed一般为50MHz

GPIO的开启：

GPIO的初始化函数：

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
//第一个参数为自己使用的外设模块编号
//第二个参数为我们自己定义的GPIO初始化结构体

假设我们使用的为GPIOA外设模块，结构体为我们刚GPIO_IUse结构体，所以其初始化代码为：

GPIO_Init(GPIOA,GPIO_IUse);
总结：

开启GPIO的总过程：

1.开启外设模块时钟

2.GPIO口初始化结构体的配置

3.GPIO口的初始化

总流程代码展示：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//外设模块时钟使能化
GPIO_InitTypeDef GPIO_INITled;//定义GPIO初始化结构体的名字
GPIO_INITled.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //定义引脚的工作模式
GPIO_INITled.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;//定义所使用的引脚
GPIO_INITled.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//定义工作频率
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_INITled);//GPIO引脚开启

中断：

中断的概念：

中断就是指计算机在进行某一程序的运行时，由于本身硬件或者用户的操作而不得不放弃当前的任务1去执行另一个任务2，在完成任务2后再回来继续完成任务1。

举个例子：

假设刚开始我在一旁打游戏，突然我妈喊我去打扫卫生，由于害怕挨骂，所以我不得不放弃打游戏而去打扫卫生，在打扫完卫生之后，我又回去继续打游戏。

下图为相对应的流程图：

中断系统：

实现中断作用的软/硬件系统被称为中断系统。

中断优先级：

在单片机有多个中断源同时申请中断时，为了使单片机更好的反应中断，故人为设定了几种中断优先级，使CPU根据中断事物的缓急进行中断，使单片机优先响应更加紧急的中断源，更好的完成任务。

中断嵌套：

当一个中断程序正在运行时，又有新的更高优先级的中断源申请中断，CPU再次暂停当前中断程序，转而去处理新的中断程序，处理完成后依次进行返回。

继续以刚才的例子打比方：

在我还没打扫完卫生时，我的女神突然给我发了消息(懂得都懂)，这时我肯定停止打扫卫生，去和女神聊天了，跟女神聊完之后，再回来继续打扫卫生，打扫完卫生之后，再回来打游戏。

注意：

在STM32中，共有68个可屏蔽中断通道，包含EXTI，TIM，ADC等多个外设，且这些中断由NVIC统一管理。

此处NVIC寄存器在另一篇博客中讲解：NVIC寄存器

EXTI外部中断：
EXTI外部中断的基本结构(来自江协科技PPT)：

EXTI如何工作：

EXTI可以监测指定GPIO口的电平信号，当其指定的GPIO口产生电平变化时，EXTI将立即向NVIC发出中断申请，经过NVIC裁决后即可中断CPU主程序，使CPU执行EXTI对应的中断程序(此处设计到上文提到的中断优先级和中断嵌套)

EXTI外部中断支持的触发方式(4种)：

1.上升沿触发      引脚由低电平变为高电平时触发

2.下降沿触发      引脚由低电平变为高电平时触发

3.双边沿触发      引脚由低电平变为高电平时触发/由高电平变为低电平时也触发

4.软件触发

EXTI支持的GPIO口：

支持所有的GPIO口，但是相同的Pin不能同时触发中断

例如：

GPIOA_Pin_1  和  GPIOB_Pin_1就不能同时触发，因为GPIO的中断是以组为一个单位的，同组间的外部中断同一时间只能使用一个。

EXTI的响应触发方式(2种)：

1.中断响应

2.事件响应

EXTI如何开启：

1.开启外设模块时钟和AFIO时钟。

2.配置与开启GPIO引脚。

3.初始化中断线程。

4.配置外部中断的优先级。

5.选择外部中断处理函数。

注意：

其中步骤二与先前所讲方法一样

步骤四讲解的链接：NVIC寄存器详解(基于STM32F103XX型号讲解)-CSDN博客

因此步骤二，四在此处就不多讲了。

步骤一：开启外设模块时钟。

在使用EXTI外设时，不仅要打开外设模块的时钟，同时也要打开AFIO时钟；

相应代码：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);    //打开外设模块时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);    //打开AFIO时钟
步骤三：初始化中断线程。

GPIO_EXTILineConfig()函数：

GPIO_EXTILineConfig()函数用于配置外部中断与特定GPIO引脚之间的映射关系。

假设此处我使用的GPIOA的0引脚，其初始化代码为：

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0);

中断初始化结构体的内容以及其含义：

typedef struct
{
  uint32_t EXTI_Line;       //所使用的中断线
  EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode;     //所使用的中断模式
  EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger;  //所使用的中断触发方式
  FunctionalState EXTI_LineCmd;      //中断使能控制
}EXTI_InitTypeDef;

中断初始化结构体的配置过程：

EXTI_InitTypeDef EXTI_extiINIT;    //定义EXTI初始化的名字为EXTI_extiINIT
EXTI_extiINIT.EXTI_Line = EXTI_Line0;    //此时我使用0号中断线
EXTI_extiINIT.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;    //此处我使用的模式为中断模式
EXTI_extiINIT.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;    //此处我是用上升沿触发
/*
  EXTI_Trigger_Falling     下降沿触发
  EXTI_Trigger_Rising_Falling     双沿触发(上升沿和下降沿都可触发)
*/
EXTI_extiNIT.EXTI_LineCmd = ENABLE;    //EXTI使能开启
EXTI_Init(&EXTI_extiINIT);    //对EXTI进行初始化
步骤五：选择外部中断处理函数。

根据中断线进行选择：

在使用不同的GPIO口时，就用相应的IRQHandler。

注意：

在使用5-9引脚时，使用EXTI9_5_IRQHandler；

在使用10-15引脚时，使用EXTI15_10_IRQHandler;

EXTI外部中断总结过程以及代码：

1.开启外设模块时钟和AFIO时钟。

2.配置与开启GPIO引脚。

3.初始化中断线程。

4.配置外部中断的优先级(NVIC寄存器的选组)。

5.选择外部中断处理函数(NVIC寄存器的配置以及初始化)。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);    //开启外设模块时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);    //开启AFIO时钟

//对GPIO进行配置
GPIO_InitTypeDef GPIO_PBDINIT;
GPIO_PBDINIT.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_PBDINIT.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_PBDINIT.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_PBDINIT);

//初始化中断线程设计
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource8);
	
//EXTI外部中断初始化配置
EXTI_InitTypeDef EXTI_PBDINIT;
EXTI_PBDINIT.EXTI_Line = EXTI_Line8;
EXTI_PBDINIT.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_PBDINIT.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_PBDINIT.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
EXTI_Init(&EXTI_PBDINIT);
	
//配置外部中断的优先级
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	

//NVIC寄存器的配置以及初始化
NVIC_InitTypeDef NVIC_PBDINIT;
NVIC_PBDINIT.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn;
NVIC_PBDINIT.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_PBDINIT.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_PBDINIT.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_Init(&NVIC_PBDINIT);

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