【STM32开发】-基础开发笔记（STM32F103，HAL库开发）

一、软件使用

1.1、MDK5

        MDK5 由两个部分组成：MDK Core 和 Software Packs，MDK Core 又分成四个部分：uVision IDE with Editor（编辑器），ARMC/C++ Compiler（编译器），Pack Installer（包安装器），uVision Debugger with Trace（调试跟踪器）；Software Packs（包安装器）又分为：Device（芯片支持），CMSIS（ARM Cortex 微控制器软件接口标准）和 Mdidleware（中间库）三个小部分。

安装包网上有很多资源，MDK5安装完后，还需要安装 STM32F1的器件支持包：Keil.STM32F1xx_DFP.1.0.5.pack。

1.2、STM32CubeF1

        STM32Cube 是 ST 提供的一套性能强大的免费开发工具和嵌入式软件模块,主要有两部分：

1、图形配置工具 STM32CubeMX；

2、嵌入式软件包（STM32Cube 库）。

经常会有人问，HAL库与标准库有什么区别，实际HAL 库和标准库本质上是一样的，都是提供底层硬件操作 API；

HAL 库在设计的时候更注重软硬件分离，HAL 库的目的应该就是尽量抽离物理层，HAL库的 API 集中关注各个外设的公共函数功能，以便定义通用性更好的 API 函数接口，从而具有更好的可移植性。HAL 库写的代码在不同的 STM32 产品上移植，非常方便，效率得到提升。
目前 HAL 库支持 STM32 各个系列产品。

1.3、新建工程文件说明

        在keil新建工程，保存后会生成如下目录：

Template.uvprojx：工程文件

DebugConfig：存储一些调试配置文件

Listing和Obiects：用来存储MDK编译过程的一些中间文件

将STM32CubeF1包里的源码文件复制到工程目录下：

1、复制Src和Inc文件复制到自己的工程目录下

Src存放的是固件库的.c文件，Inc存放的是对应的.h文件。

2、将startup_stm32f103xe.s复制到CORE目录下：

3、四个头文件：cmsis_armcc.h，cmsis_armclang.h，cmsis_compiler.h，core_cm3.h 同样复制到 CORE 目录下面

4、将3 个文件stm32f1xx.h，system_stm32f1xx.h 和 stm32f103xe.h 复制到 USER 目录之下

5、进入目录\STM32Cube_FW_F1_V1.8.0\Projects\STM3210E_EVAL\Templates 目录下，打开Inc目录，将目录下面的3个头文件stm32f1xx_it.h，stm32f1xx_hal_conf.h 和main.h全部复制到 USER 目录下面。然后我们打开 Src 目录，将下面的四个源文件 system_stm32f1xx.c，stm32f1xx_it.c, stm32f1xx_hal_msp.c 和 main.c 同样全部复制到 USER 目录下面。

让后在MDK上新建，文件移动后，项目结构如图：

1.4、关键部分学习

        1、startup_stm32f103xe.s 启动文件

STM32 系列所有芯片工程都会有一个.s 启动文件。对于不同型号的 stm32 芯片启动文件也
是不一样的。

        2、__weak修饰符

如果函数名称前面加上__weak 修饰符，我们一般称这个函数为“弱函数”。加上了__weak 修饰符的函数，用户可以在用户文件中重新定义一个同名函数，最终编译器编译的时候，会选择用户定义的函数，如果用户没有重新定义这个函数，那么编译器就会执行__weak 声明的函数，并且编译器不会报错。

二、C语言基础知识学习

2.1、位操作

        C语言的常规操作：

运算符	含义
&	按位与
|	按位或
~	取反
<<	左移
>>	右移
^	按位异或

在单片机开发中，这些运算符经常使用，下面来看看具体使用：

比如对寄存器的操作：

GPIOA->ODR &= 0XFFOF;//将第4-7位请0
GPIOA->ODR |= 0x0040;//设置对应位置的值

移位操作：

GPIOA->ODR|=1<<5;//将ODR寄存器的第5位设置为1，其他位的值不变

取反操作：

GPIOB->ODR=(uint16_t)~(1<<3);//将ODR寄存器的第3为设为0，其他位为1

2.2、宏定义

1、define宏定义

#define 标识符 字符串
#define IIC_VAL ((uint32_t)9600)//定义标识符IIC_VAL的值为9600

可以在代码中直接使用IIC_VAL标识符，而不用直接使用常量 9600，同时也很方便我们修改 IIC_VAL 的值。

2、#ifdef和if defined条件编译

#ifdef 标识符
程序段 1
#else
程序段 2
#endif

作用：当标识符已经被定义过(一般是用#define 命令定义)，则对程序段 1 进行编译，
否则编译程序段 2。 其中#else 部分也可以没有。

3、extern变量声明

 extern 可以置于变量或者函数前，以表示变量或者函数的定义在别的文件中，提示
编译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义。

特别注意：extern声明变量可以很多次，但是变量的定义只有一个地方定义。

4、typedef类型声明

typedef 用于为现有类型创建一个新的名字，或称为类型别名，用来简化变量的定义。

struct IIC
{uint32_t addr;uint32_t data;
};//定义结构体IIC//使用typedef
typedef struct
{uint32_t addr;uint32_t data;
}IIC_TypeDef;//Typedef 为结构体定义一个别名IIC_TypeDef，这样我们可以通过IIC_TypeDef来定义结构体
变量.

三、其他基础知识

3.1、关于端口复用

        GPIO如果可以复用为内置外设的功能引脚，那么当这个 GPIO 作为内置外设使用的时候，就叫做复用。

复用的一般步骤：

1、打开对应IO时钟和复用功能外设时钟（GPIOA和USART1）；

__HAL_RCC_GPIO_CLK_ENABLE();//使能GPIO时钟
__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();//使能USART1时钟
__HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE();//时钟辅助功能IO时钟

2、在GPIOx_MODER寄存器中奖需要的IO口配置为复用功能；

3、配置IO的参数，比如上拉/下拉，输出速度等。

3.2、关于中断优先级

{ void HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(uint32_t PriorityGroup)
/* Check the parameters */
assert_param(IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(PriorityGroup));
/* Set the PRIGROUP[10:8] bits according to the PriorityGroup parameter value */
NVIC_SetPriorityGrouping(PriorityGroup);
}__STATIC_INLINE void NVIC_SetPriorityGrouping(uint32_t PriorityGroup)
uint32_t reg_value;
uint32_t PriorityGroupTmp = (PriorityGroup & (uint32_t)0x07UL);
reg_value= SCB->AIRCR; /* read old register configuration */
reg_value&=~((uint32_t)(SCB_AIRCR_VECTKEY_Msk |SCB_AIRCR_PRIGROUP_Msk));
reg_value = (reg_value|((uint32_t)0x5FAUL << SCB_AIRCR_VECTKEY_Pos) |
(PriorityGroupTmp<< SCB_AIRCR_PRIGROUP_Pos) );
SCB->AIRCR = reg_value;
}

第一个是HAL库中中断优先级分组函数，这个函数在系统中只需要被调用一次，一旦分组确定就最好不要更改，否则容易造成程序分组混乱。

第二个是设置 SCB->AIRCR 寄存器的值来设置中断优先级，

四、常规开发使用

4.1、串口使用步骤

       1、串口初始化，使能串口

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef *huart);

    入口参数是huart，为 UART_HandleTypeDef 结构体指针类型，结构体参数如下：

//串口定义参数结构体
typedef struct
{USART_TypeDef       *Instance;    //基地址，比如串口1，则为USART1UART_InitTypeDef     Init;        uint8_t            *pTxBuffPtr;    //发送的数据缓冲指针uint16_t              TxXferSize;  //发送的数据量__IO uint16_t         TxXferCount; //还剩余的要发送的数据量uint8_t            *pRxBuffPtr;    //接收的数据缓冲指针uint16_t            RxXferSize;    //接收的最大数据量__IO uint16_t         RxXferCount; //还剩余要接收的数据量DMA_HandleTypeDef    *hdmatx;DMA_HandleTypeDef    *hdmarx;HAL_LockTypeDef        Lock;__IO HAL_UART_StateTypeDef gState;__IO HAL_UART_StateTypeDef RxState;__IO uint32_t ErrorCode;
}UART_HandleTypeDef;//UART初始化结构体
typedef struct
{uint32_t BaudRate;    //波特率uint32_t WordLength;    //字长uint32_t StopBits;    //停止位uint32_t Parity;    //奇偶校验uint32_t Mode;    //收/发模式设置uint32_t HwFlowCtl;//硬件流设置uint32_t OverSampling; //过采样设置
}UART_InitTypeDef//初始化一般格式，以USART1为例
UART_HandleTypeDef UART1_Handler; //UART 句柄
UART1_Handler.Instance=USART1;    //USART1
UART1_Handler.Init.BaudRate=115200;//波特率
UART1_Handler.Init.WordLength=UART_WORDLENGTH_8B; //字长为 8 位格式
UART1_Handler.Init.StopBits=UART_STOPBITS_1;//停止位
UART1_Handler.Init.Parity=UART_PARITY_NONE;//无奇偶校验位
UART1_Handler.Init.HwFlowCtl=UART_HWCONTROL_NONE; //无硬件流控
UART1_Handler.Init.Mode=UART_MODE_TX_RX;//收发模式
HAL_UART_Init(&UART1_Handler); //HAL_UART_Init()会使能 UART1

2、使能串口和时钟

__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();//使能 USART1 时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//使能 GPIOA 时钟

3、串口复用配置

复用映射在初始化时完成，一般在设置串口配置是设置，例如：

GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_4;    //PA4
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;//复用推挽输出
//......其他配置

4、开启相关中断，配置串口中断的优先级

HAL库中常用的中断配置方法如下：

//使能中断
__HAL_UART_ENABLE_IT(huart,UART_IT_RXNE);//开启接收完成中断
__HAL_UART_DISABLE_IT(huart,UART_IT_RXNE);//关闭接收完成中断
//中断优先级
HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);//使能 USART1 中断通道
HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn,3,3);//抢占优先级 3，子优先级 3

5、中断服务函数

发生中断时，程序就会执行中断服务函数，比如：

void USART1_IRQHandler(void) 
{HAL_UART_IRQHandler(&UART1_Handler); //调用 HAL 库中断处理公用函数…//中断处理完成后的结束工作
}

6、发送和接收和发送

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart,
uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);//发送数据函数
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart,
uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);//接收数据函数

使用HAL库可以直接调用相关函数。

4.2、关于独立看门狗和窗口看门狗

对于STM32，在键值寄存器（IWDG_KR）中写入0xCCCC，开始启用看门狗，对于HAL库，有特定的函数：

1、取消寄存器写保护

HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);//对应结构体定义：
typedef struct
{IWDG_TypeDef *Instance;    //看门狗寄存器基地址IWDG_InitTypeDef Init;    
}IWDG_HandleTypeDef;//初始化结构体
typedef struct
{uint32_t Prescaler;    //看门狗预分频系数uint32_t Reload;    //重装载值
}IWDG_InitTypeDef;

2、重载计数值喂狗

HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Refresh(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);

把值0xAAAA写入到IWDG_KR寄存器，从而触发计数器重载，即实现独立看门狗的喂狗操作

3、启动看门狗

__HAL_IWDG_START(hiwdg);

对于窗口看门狗：

窗口看门狗（WWDG）通常被用来监测由外部干扰或不可预见的逻辑条件造成的应用程序
背离正常的运行序列而产生的软件故障。

1、使能WWDG时钟

WWDG 不同于 IWDG，IWDG 有自己独立的 40Khz 时钟，不存在使能问题。而 WWDG
使用的是 PCLK1 的时钟，需要先使能时钟。

__HAL_RCC_WWDG_CLK_ENABLE(); //使能窗口看门狗时钟

2、设置窗口值，分频数和计数器初始值

HAL_StatusTypeDef HAL_WWDG_Init(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg);//WWDG_HandleTypeDef 结构体定义
typedef struct
{WWDG_TypeDef *Instance;WWDG_InitTypeDef Init;
}WWDG_HandleTypeDef;//WWDG_InitTypeDef 结构体类型
typedef struct
{uint32_t Prescaler;//预分频系数uint32_t Window;//窗口值uint32_t Counter;//计数器值uint32_t EWIMode ; //是否启用 WWDG 早期唤醒中断
}WWDG_InitTypeDef;

3、使能中断通道并配置优先级

HAL_NVIC_SetPriority(WWDG_IRQn,2,3);//抢占优先级 2，子优先级为 3
HAL_NVIC_EnableIRQ(WWDG_IRQn); //使能窗口看门狗中断

4、写对应的中断服务函数

通过该函数来喂狗，喂狗要快，否则当会引起软复位。

//中断服务函数
void WWDG_IRQHandler(void);
//喂狗
HAL_StatusTypeDef HAL_WWDG_Refresh(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg);

5、重写中断处理回调函数

void HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback (WWDG_HandleTypeDef* hwwdg);

4.3、定时器中断使用（重要）

1、首先使能要使用的定时器

__HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE(); //使能 TIM2 时钟

2、初始化定时器

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Init(TIM_HandleTypeDef *htim);//TIM_HandleTypeDef 类型结构体
typedef struct
{TIM_TypeDef *Instance;            //寄存器基地址TIM_Base_InitTypeDef    Init;      //初始化HAL_TIM_ActiveChannel    Channel;    //通道DMA_HandleTypeDef    *hdma[7];    //DMA功能HAL_LockTypeDef Lock;            //状态标识符__IO HAL_TIM_StateTypeDef State;//状态标识符
}TIM_HandleTypeDef;//TIM_Base_InitTypeDef 结构体
typedef struct
{uint32_t Prescaler;//预分频系数uint32_t CounterMode; //计数方式uint32_t Period;//自动装载值 ARRuint32_t ClockDivision;//时钟分频因子uint32_t RepetitionCounter;
} TIM_Base_InitTypeDef;

3、使能定时器

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Start_IT(TIM_HandleTypeDef *htim);

4、中断优先级设定

中断优先级配置我们都会放在该回调函数内部：

void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim);//使用
void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim->Instance==TIM2){__HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE(); //使能 TIM2 时钟HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn,1,3);//设置中断优先级，抢占优先级 1，子优先级 3HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn); //开启 ITM2 中断}
}

5、中断服务函数

void HAL_TIM_IRQHandler(TIM_HandleTypeDef *htim);

如需回调函数，则使用需要重写该函数：

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);

来自正点原子视频学习总结。