STM32HAL 快速入门（一）：点灯前的准备 —— 从软件安装到硬件原理

前言

大家好，这里是 Hello_Embed。嵌入式开发的 “Hello World” 是点灯 —— 通过控制单片机引脚的高低电平，让 LED 亮灭。要实现这个功能，前期准备必不可少：从软件安装到硬件原理理解，每一步都很关键。本文就来详细说说点灯前的准备工作，为后续实战打下基础。

一、准备工作：软件与资料

首先需要安装必要的开发工具，具体包括：

• Keil5 ARM：用于编写和编译 STM32 程序的 IDE；
• STM32CubeMX：图形化配置工具，可快速生成初始化代码；
• ST-Link 驱动：用于将程序通过 ST-Link 下载到开发板。
  相关安装教程和资料，在 B 站的韦东山和江协科技的视频中都有详细讲解。笔者使用的硬件是江协科技视频配套的开发板，虽然与韦东山 “HAL 快速入门与项目实战” 课程中使用的瑞士军刀开发板不同，但核心芯片（STM32F103C8T6）是一致的，不影响学习。

二、原理图：看懂 LED 与引脚的连接

要控制 LED，首先得通过原理图找到它与单片机引脚的连接关系。

完整原理图与 LED 部分解析

附开发板完整原理图如下：

我们重点看 LED 的连接：

从局部原理图可知：

• LED 的左端接高电平（VCC），右端串联限流电阻后，标注为 “PC13”；
• “PC13” 表示该端连接到 STM32 芯片的PC13 引脚（P 代表端口，C 是端口号，13 是引脚号）。

LED 亮灭的原理

根据连接关系，LED 的亮灭由 PC13 引脚的电平决定：

• 当 PC13 输出高电平（3.3V） 时，LED 两端电压差为 0（VCC 与 PC13 都是高电平），LED 不亮；
• 当 PC13 输出低电平（0V） 时，LED 两端产生电压差（VCC 到 0V），电流流过 LED，LED 点亮。

三、芯片引脚与命名：认识 STM32F103C8T6

要控制引脚，得先了解芯片的引脚分布和命名规则。

引脚与核心功能

STM32F103C8T6 芯片有 48 个引脚，引脚名如 “PB1、PB2” 等：

其中：

• “P” 表示通用引脚，“B” 是端口组（类似 “端口 C”“端口 A”），“1”“2” 是组内引脚编号；
• 不同引脚有不同功能，可通过芯片手册查询（如 “VDDA” 接高电平，“VSSA” 接地。
  
  这款芯片有48个引脚，有了引脚编号与引脚名我们就能根据芯片手册查找其具体作用。

型号命名规则（C8T6）

• C：表示 48 引脚（其他如 T-36 引脚、R-64 引脚、V-100 引脚）；
• 8：表示 Flash 存储空间为 64KB（B 代表 128KB）；
• T：表示封装类型为 LQFP；
• 6：表示工作温度范围为 - 40~85℃。

四、单片机工作机理：控制引脚的底层逻辑

单片机要控制引脚（如 PC13），需要经过几个关键步骤，这与它的内部结构有关。

单片机的核心组成

STM32 集成了 CPU、RAM、Flash（存储程序）、GPIO（通用输入输出）、USB 控制器等模块，其中 GPIO 是控制引脚的核心。

控制引脚的步骤（以点灯为例）

1. 使能 GPIO 模块：单片机默认关闭未使用的模块以节能，需先通过寄存器使能 GPIO 模块（如端口 C 的时钟）；
2. 引脚功能选择（多路选择）：STM32 引脚可复用（如既接 GPIO，也可接 IIC、USB 等），需配置为 GPIO 功能；
3. 配置 GPIO 方向：设置为输出模式（因为要控制 LED 亮灭，需要输出高低电平）；
4. 输出电平：通过寄存器设置 PC13 为低电平（点亮 LED）或高电平（熄灭 LED）。

/O 口电路图（辅助理解）

STM32 的 I/O 口内部电路体现了上述步骤：

• 引脚信号可作为输入（连接模拟输入、TTL 模块等）或输出（GPIO 输出、其他功能输出）；
• 配置寄存器相当于控制电路中的开关，决定引脚的功能和方向。

结尾

本文梳理了点灯前的准备工作：安装必要软件（参考韦东山、江协科技的资料）、看懂 LED 与 PC13 引脚的连接、了解芯片命名和引脚功能，以及控制引脚的底层步骤。这些知识是后续编写代码的基础。
下一篇笔记，Hello_Embed 将带大家用 HAL 库实际编写点灯程序，记得提前安装好软件和驱动哦～