STM32标准库开发步骤速览，适用于电赛入门学习

内容不全是还在完善本文根据b站up主江协科技总结得来视频太长我没有全部看完仅只阅读了相关例程的代码只挑了部分视频观看难免可能不全既然是总结得来当然越精炼越好因此本文不涉及按键蜂鸣器等板载外设同时也有部分参阅csdn中其他博客介绍由于本人水平有限部分模块的功能描述可能不是很全面但会坚持补充完整的。本文适合有一定c语言基础的人阅读学习我尽可能多更新同时我也会不断纠错本文每一个小章节我一般是先给代码再讲解的所以如果此部分代码你已经完全懂了可以直接跳过阅读但是本文不会给出硬件部分的解释我认为标准库都已经封装好了寄存器可关心可不关心毕竟标准库没有像hal库那样考虑移植问题因此标准库更加的轻量意味着使用标准库开发基本就等于基于寄存器开发了并且大部分场景下没人会对着编程手册基于寄存器编程但不代表不介绍硬件涉及软件无法避免需要考虑的时候会进行介绍比如iic、spi通信的时序问题等。GPIO使用基础输出输入同理int main(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin GPIO_Pin_0; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStructure); while (1) { GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0); Delay_ms(500); GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0); Delay_ms(500); GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_RESET); Delay_ms(500); GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_SET); Delay_ms(500); GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)0); Delay_ms(500); GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)1); Delay_ms(500); } }首先要想使用GPIO口就必须使能时钟stm32的所有外设初始化时都需要使能相应的时钟不然无法工作使能函数可参考如下书写。RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);在初始化gpio时通常涉及多个参数的设置为了简化程序结构我们初始化传参是使用的结构体在标准库里面已经定义好了相关结构体名称如下所示typedef struct { uint16_t GPIO_Pin; GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; }GPIO_InitTypeDef;这个结构体有三个成员第一个是引脚序号第二个是时钟速度第三个是工作模式其中第二个一般不需要很高除非涉及到通信必须高速度除外。GPIO工作模式gpio有如下工作模式// 输入模式 #define GPIO_Mode_AIN 0x0 // 模拟输入 #define GPIO_Mode_IN_FLOATING 0x4 // 浮空输入 #define GPIO_Mode_IPD 0x28 // 下拉输入 #define GPIO_Mode_IPU 0x48 // 上拉输入 // 输出模式 #define GPIO_Mode_Out_OD 0x14 // 开漏输出 #define GPIO_Mode_Out_PP 0x10 // 推挽输出 #define GPIO_Mode_AF_OD 0x1C // 复用开漏输出 #define GPIO_Mode_AF_PP 0x18 // 复用推挽输出有上拉电阻意味着默认输入是高下拉同理。浮空意味着不接任何上下拉通常不建议这样设置。模拟输入用于adc电压采集。开漏输出强驱动能力推挽输出强下拉但弱上拉意味着没有驱动能力剩下两个复用意思是将该gpio用于其他外设控制初始化将结构体中的成员赋值完成后即可调用初始化函数初始化该gpio引脚GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStructure);第一个参数就是引脚名称第二个参数是刚才定义并设置好的结构体直接将地址传入即可这样一个gpio就配置好了使用方法可以调用如下函数来输出高低电平或者读取高低电平// 设置指定引脚为高电平 void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin); // 设置指定引脚为低电平 void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin); // 翻转指定引脚状态 void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal); // 写入整个端口 void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal); // 读取指定引脚输入状态 uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin); // 读取整个端口输入状态 uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx); // 读取指定引脚输出状态 uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin); // 读取整个端口输出状态 uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);可以发现所有的需要返回值的函数的返回值不是八位就是十六位八位返回值好理解毕竟只涉及单个引脚如果读取整个端口他如何返回呢下面举个例子GPIOA 引脚状态PA0 1PA1 0PA2 1其他都 0那么调用uint16_t val GPIO_ReadInputData(GPIOA);val 的值 0b0000 0000 0000 0101也就是0x0005十进制 5因此该函数返回的数需要理解成二进制才能有效利用。中断中断管家NVIC在stm32中所有的中断都由NVIC管理NVIC起到的作用就是管理中断的先后顺序如下是NVIC的基本框图。外部中断EXTI外部中断就是将引脚映射到中断线上通过检测引脚电平变化就可以触发中断如下代码来自江协科技/*开启时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //开启GPIOB的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //开启AFIO的时钟外部中断必须开启AFIO的时钟 /*GPIO初始化*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin GPIO_Pin_14; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, GPIO_InitStructure); //将PB14引脚初始化为上拉输入 /*AFIO选择中断引脚*/ GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);//将外部中断的14号线映射到GPIOB即选择PB14为外部中断引脚 /*EXTI初始化*/ EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; //定义结构体变量 EXTI_InitStructure.EXTI_Line EXTI_Line14; //选择配置外部中断的14号线 EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd ENABLE; //指定外部中断线使能 EXTI_InitStructure.EXTI_Mode EXTI_Mode_Interrupt; //指定外部中断线为中断模式 EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger EXTI_Trigger_Falling; //指定外部中断线为下降沿触发 EXTI_Init(EXTI_InitStructure); //将结构体变量交给EXTI_Init配置EXTI外设 /*NVIC中断分组*/ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2 //即抢占优先级范围0~3响应优先级范围0~3 //此分组配置在整个工程中仅需调用一次 //若有多个中断可以把此代码放在main函数内while循环之前 //若调用多次配置分组的代码则后执行的配置会覆盖先执行的配置 /*NVIC配置*/ NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel EXTI15_10_IRQn; //选择配置NVIC的EXTI15_10线 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd ENABLE; //指定NVIC线路使能 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority 1; //指定NVIC线路的抢占优先级为1 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1 NVIC_Init(NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init配置NVIC外设其中中断优先级不是必须配置的就算不配置也会按照中断向量表中的顺序来。代码中用来初始化gpio的部分就不介绍了第二行中的代码是开启AFIO的时钟如果想要复用GPIO的某个引脚就需要开启AFIO的时钟AFIO可以理解为GPIO的管家当有多个外设时AFIO用来管理这个GPIO到底该给谁用。GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14)其中这一段代码从名字中就可以看出来他的作用即GPIO的中断线EXTILine配置Config其中需要复用那个引脚就需要将该引脚挂到和他序号相对应的中断线上以下是EXTI的基本结构其中常用的就是外部引脚中断引脚信号是否进入EXTI就由AFIO控制。根据NVIC和EXTI的框图我们可以知道引脚需要先进行AFIO控制再接入EXTI之后再进入NVIC那么代码逻辑也可以参考这个框图来书写。首先就是开启AFIO和GPIO的时钟之后配置引脚为输入模式。然后再通过AFIO选择中断线虽然函数是EXTI但是实际操作的是AFIO最后初始化NVIC即可下面有一个nvic的中断分组下面是标准库对这个nvic分组的定义nvic只有四位用来表示抢占优先级和响应优先级只有当两个中断同时触发时才会比较响应优先级而抢占优先级是来处理中断嵌套问题的即当中断正在处理时出发了另一个中断这时高抢占就可以打断低抢占而如果两个中断都一样就根据中断向量表来处理先后顺序。#define NVIC_PriorityGroup_0 ((uint32_t)0x700) /*! 0 bits for pre-emption priority 4 bits for subpriority */ #define NVIC_PriorityGroup_1 ((uint32_t)0x600) /*! 1 bits for pre-emption priority 3 bits for subpriority */ #define NVIC_PriorityGroup_2 ((uint32_t)0x500) /*! 2 bits for pre-emption priority 2 bits for subpriority */ #define NVIC_PriorityGroup_3 ((uint32_t)0x400) /*! 3 bits for pre-emption priority 1 bits for subpriority */ #define NVIC_PriorityGroup_4 ((uint32_t)0x300) /*! 4 bits for pre-emption priority 0 bits for subpriority */所以nvic的中断优先级不是必须配置的但是选择中断线和开启中断是必须配置的。另外一个需要特别注意的是中断优先级分组是全局的即这个分组工作只需要做一次即可之后在其他所有需要分配优先级的地方都不需要再分配但我感觉这个分组应该要在分配优先级之前进行个人感觉而已没有写代码验证。另外中断回调函数可以在启动文件里找前面有DCD的都是中断处理函数这里以江协科技的代码为例需要注意的是每次中断触发后都需要软件将标志位清零这一点不同于hal库在hal库里所有的标志位hal库都会自动清零以下均为个人见解其实从惯用称呼里也可以看出这个问题在标准库里我们通常称呼这个函数为中断处理函数但是在hal库里通常称之为中断回调函数hal库的中断回调函数的工作逻辑是在中断处理函数的基础上嵌套中断回调函数这也是为什么说标准库更轻量的其中一个原因。void EXTI15_10_IRQHandler(void) { if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) SET) //判断是否是外部中断14号线触发的中断 { /*如果出现数据乱跳的现象可再次判断引脚电平以避免抖动*/ if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_14) 0) { CountSensor_Count ; //计数值自增一次 } EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14); //清除外部中断14号线的中断标志位 //中断标志位必须清除 //否则中断将连续不断地触发导致主程序卡死 } }定时器基本结构这一张框图应当说是定时器的精髓所在无论多么高级的定时器最基本的结构就是由此衍生出来的只不过就是更高级的定时器可以自主选择接入预分频器的信号或者在此基础上衍生一些新的模块同时这些衍生模块也都是围绕CNT计数器展开的只要理解这个一个基本框图后续问题都好解决。定时中断· 定时中断可以作为一个基础部分学习这部分代码比较简单不做介绍。void Timer_Init(void) { /*开启时钟*/ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //开启TIM2的时钟 /*配置时钟源*/ TIM_InternalClockConfig(TIM2); //选择TIM2为内部时钟若不调用此函数TIM默认也为内部时钟 /*时基单元初始化*/ TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; //定义结构体变量 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision TIM_CKD_DIV1; //时钟分频选择不分频此参数用于配置滤波器时钟不影响时基单元功能 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode TIM_CounterMode_Up; //计数器模式选择向上计数 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period 10000 - 1; //计数周期即ARR的值 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler 7200 - 1; //预分频器即PSC的值 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter 0; //重复计数器高级定时器才会用到 TIM_TimeBaseInit(TIM2, TIM_TimeBaseInitStructure); //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit配置TIM2的时基单元 /*中断输出配置*/ TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update); //清除定时器更新标志位 //TIM_TimeBaseInit函数末尾手动产生了更新事件 //若不清除此标志位则开启中断后会立刻进入一次中断 //如果不介意此问题则不清除此标志位也可 TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE); //开启TIM2的更新中断 /*NVIC中断分组*/ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2 //即抢占优先级范围0~3响应优先级范围0~3 //此分组配置在整个工程中仅需调用一次 //若有多个中断可以把此代码放在main函数内while循环之前 //若调用多次配置分组的代码则后执行的配置会覆盖先执行的配置 /*NVIC配置*/ NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel TIM2_IRQn; //选择配置NVIC的TIM2线 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd ENABLE; //指定NVIC线路使能 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority 2; //指定NVIC线路的抢占优先级为2 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1 NVIC_Init(NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init配置NVIC外设 /*TIM使能*/ TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIM2定时器开始运行 }外部时钟源选择在定时器框图里可以得知定时器可以选择别的地方的信号作为时钟源因此我们只需要在时基单元初始化之前用如下代码配置一下时钟源如下这个代码是选择外部引脚TIM_ETRClockMode2Config(TIM2, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted, 0x0F);此处如果不配置的话默认使用的就是内部时钟。标准库里有如下函数用于配置时钟源其中TI这种很少做时钟源因为TI这路引脚一般用作pwm的测量。TIM_InternalClockConfig() 内部时钟APB CK_INT TIM_ETRClockMode2Config() ETR 外部引脚 ETR TIM_TIxExternalClockConfig() CH1 / CH2 引脚 TI1 / TI2 TIM_SelectInputTrigger() 其他定时器ITRx ITR0~ITR3其中第三个函数的通道一还是通道二引脚需要结合手册来看这个通道对应哪一个引脚是由硬件决定的。第四个函数用于实现定时器的级联功能使用较少一般情况下是用不到的大体用法就是将一个定时器的触发信号作为另一个时钟的时钟源。输出比较这一部分比较简单先欠着大体思路就是通过输出比较模块的初始化代码来配置输出比较模块再在代码里看只是多了一个模块的初始化而已值得注意的是输出比较模块OC其本质也是围绕计数器CNT展开工作的就是设定一个值和CNT进行比较高了输出什么信号低了又输出什么信号。TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; //定义结构体变量 TIM_OCStructInit(TIM_OCInitStructure); //结构体初始化若结构体没有完整赋值 //则最好执行此函数给结构体所有成员都赋一个默认值 //避免结构体初值不确定的问题 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode TIM_OCMode_PWM1; //输出比较模式选择PWM模式1 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity TIM_OCPolarity_High; //输出极性选择为高若选择极性为低则输出高低电平取反 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState TIM_OutputState_Enable; //输出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse 0; //初始的CCR值 TIM_OC1Init(TIM2, TIM_OCInitStructure);输入捕获高级定时器输入捕获需要使用高级定时器如上是高级定时器的框图这个框图的上半部分和基本定时器基本一样这个框图中的触发控制器可以理解为信号触发源的选择而从模式控制器就是控制计数器行为的模块比如控制信号来了复位计数器CNT等等都由这个模块控制。输入捕获主要是依靠从模式控制器来实现的即来一个信号就触发对CNT特定的动作因此从模式控制器还需要再选择一个信号源这个信号源不用于计时只用于触发从模式控制器的特定行为如下图我做的一个简易框图。这个框图结合高级定时器的框图可以知道触发源的来触发从模式之前还需要经过一个被称为输入滤波和边沿检测的模块这个模块也需要配置另外从高级定时器框图中我们还可以看出来这个信号变为TI1FP1后还会去触发输入捕获模块这个模块的被这个信号触发后会自动存储CNT的值另外需要注意的是选择那一个通道也需要结合硬件这个通道连接哪个引脚是由硬件决定的。知道了如上这些信息我么就可以开始写输入捕获的配置了这里需要注意初始化这个输入捕获结构体是用于配置输入滤波和边沿检测的模块这里最后并没有调用IC的初始化而是直接调用了标准库封装的专门用于测量pwm的函数这个函数让我们省去了另一个通道的配置可以直接帮我们配置为相反的模式即相反的边沿触发正常还需要配置另一个通道但是直接调用这个函数初始化就省去了另一个通道的配置。TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; //定义结构体变量 TIM_ICInitStructure.TIM_Channel TIM_Channel_1; //选择配置定时器通道1 TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter 0xF; //输入滤波器参数可以过滤信号抖动 TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity TIM_ICPolarity_Rising; //极性选择为上升沿触发捕获 TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler TIM_ICPSC_DIV1; //捕获预分频选择不分频每次信号都触发捕获 TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection TIM_ICSelection_DirectTI; //输入信号交叉选择直通不交叉 TIM_PWMIConfig(TIM3, TIM_ICInitStructure); //将结构体变量交给TIM_PWMIConfig配置TIM3的输入捕获通道 //此函数同时会把另一个通道配置为相反的配置实现PWMI模式接下来需要配置从模式触发器的行为从模式一共有如下四种行为可以配置// 从模式复位模式 // 触发信号(TRGI)有效时 → 计数器CNT立即清零 【测PWM周期专用】 #define TIM_SlaveMode_Reset ((uint16_t)0x0004) // 从模式门控模式 // 触发信号为高电平时允许计数低电平时停止计数 【测脉冲宽度专用】 #define TIM_SlaveMode_Gated ((uint16_t)0x0005) // 从模式触发模式 // 触发信号到来时 → 启动计数器 【多定时器同步启动专用】 #define TIM_SlaveMode_Trigger ((uint16_t)0x0006) // 从模式外部时钟模式1 // 触发信号的每一个脉冲 → 计数器CNT1 【外部脉冲计数专用】 #define TIM_SlaveMode_External1 ((uint16_t)0x0007)然后即可调用如下函数配置触发源和从模式。/*选择触发源及从模式*/ TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1); //触发源选择TI1FP1 TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset); //从模式选择复位 //即TI1产生上升沿时会触发CNT归零编码器接口编码器接口的信号两个来源就是通道信号经过滤波和边沿检测之后出来的信号因此我们只需要对两个通道初始化滤波参数即可但是需要注意这时候结构体是不全的因此需要调用函数初始化这个结构体然后调用编码器接口初始化即可最后别忘了开启定时器使能。TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; //定义结构体变量 TIM_ICStructInit(TIM_ICInitStructure); //结构体初始化若结构体没有完整赋值 //则最好执行此函数给结构体所有成员都赋一个默认值 //避免结构体初值不确定的问题 TIM_ICInitStructure.TIM_Channel TIM_Channel_1; //选择配置定时器通道1 TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter 0xF; //输入滤波器参数可以过滤信号抖动 TIM_ICInit(TIM3, TIM_ICInitStructure); //将结构体变量交给TIM_ICInit配置TIM3的输入捕获通道 TIM_ICInitStructure.TIM_Channel TIM_Channel_2; //选择配置定时器通道2 TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter 0xF; //输入滤波器参数可以过滤信号抖动 TIM_ICInit(TIM3, TIM_ICInitStructure); //将结构体变量交给TIM_ICInit配置TIM3的输入捕获通道 /*编码器接口配置*/ TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising); //配置编码器模式以及两个输入通道是否反相 //注意此时参数的Rising和Falling已经不代表上升沿和下降沿了而是代表是否反相 //此函数必须在输入捕获初始化之后进行否则输入捕获的配置会覆盖此函数的部分配置