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IOT项目——STM32

news 2025/10/20 7:17:58

IOT项目——STM32

- - 第一部分：STM32F103C8T6 芯片介绍
  - - 核心特性
    - 常见开发板
  - 第二部分：开发环境搭建与使用
  - - 方案一：使用VSCode进行开发（强烈推荐）
    - 方案二：使用PyCharm进行开发
  - 总结与快速入门指南

好的，我们来详细介绍一下STM32F103C8T6这款经典的MCU，并讲解如何在PyCharm和VSCode中搭建开发环境。

第一部分：STM32F103C8T6 芯片介绍

STM32F103C8T6是意法半导体推出的基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，因其极高的性价比和强大的生态，被誉为"单片机界的性价比之王"或"国民MCU"。

核心特性

内核：
- ARM Cortex-M3，最高主频 72MHz。
- 性能可达1.25 DMIPS/MHz。
存储：
- 64KB 的Flash存储器（实际使用中，部分批次可解锁至128KB，但设计时应以64KB为准）。
- 20KB 的SRAM。
丰富的外设：
- GPIO： 37个快速I/O口，大部分兼容5V电平。
- 定时器： 2个看门狗定时器，4个16位定时器（2个高级控制定时器，用于电机/PWM控制）。
- 通信接口：
  - 3个USART（通用同步/异步收发器）
  - 2个I2C
  - 2个SPI
  - 1个CAN 2.0B
  - 1个USB 2.0全速设备接口
- ADC： 2个12位ADC，共10个通道。
- DMA： 7通道DMA控制器，减轻CPU负担。
封装与供电：
- LQFP48封装。
- 供电电压：2.0V ~ 3.6V。

常见开发板

最著名的就是 “Blue Pill”（蓝色药丸） 开发板，它核心就是STM32F103C8T6，并引出了所有IO口，配有3.3V LDO和USB串口电路，极大方便了学习和开发。

应用领域：

工业控制
消费电子设备
无人机飞控
3D打印机控制器
物联网节点设备
机器人关节控制

第二部分：开发环境搭建与使用

与ESP32类似，STM32也有多种开发框架，主要分为：

STM32CubeIDE / 标准外设库：意法半导体官方方案，寄存器/库函数操作，控制力最强，性能最优。
Arduino框架：通过STM32CubeProgrammer和Arduino Cores，使STM32可以用Arduino语法开发，对初学者友好，库生态丰富。
PlatformIO：一个跨平台的嵌入式开发工具，可以集成Arduino和HAL库等多种框架。

我们将重点介绍在PyCharm和VSCode中配置Arduino框架和HAL库框架的开发环境。

方案一：使用VSCode进行开发（强烈推荐）

VSCode通过PlatformIO插件，为STM32开发提供了无与伦比的便利性。

步骤 1：安装必要软件

安装VSCode。
安装PlatformIO IDE插件。

步骤 2：创建新项目（以Arduino框架为例）

打开PIO主页，点击 Create New Project。
Name：输入项目名。
Board：搜索 BluePill F103C8 或 Generic STM32F103C8。
Framework：选择 Arduino。
点击 Finish。

步骤 3：编写和上传代码

在 src/main.cpp 中编写代码。以下是一个LED闪烁示例（Blue Pill板载LED通常接在PC13）：

#include <Arduino.h>void setup() {pinMode(PC13, OUTPUT); // 初始化PC13为输出模式
}void loop() {digitalWrite(PC13, LOW);  // 点亮LED（Blue Pill是低电平点亮）delay(1000);digitalWrite(PC13, HIGH); // 熄灭LEDdelay(1000);
}

配置 platformio.ini：
```
[env:genericSTM32F103C8]
platform = ststm32
board = genericSTM32F103C8
framework = arduino; 设置上传协议，ST-Link/V2是常用调试器
upload_protocol = stlink; 启用串口监视器
monitor_speed = 115200
```
- 关键点：你需要一个下载器/调试器，最常见的是ST-Link V2。将ST-Link的SWDIO、SWCLK、GND、3.3V分别连接到Blue Pill的对应引脚。
- 替代方案：可以使用USB转TTL串口工具，通过串口上传（需要配置boot0跳线帽），但不如ST-Link方便稳定。
编译和上传：
- 点击底部状态栏的 → (Upload) 按钮。PlatformIO会自动编译并将程序烧录到芯片中。

使用HAL库开发（更专业）

在创建项目时，Framework 选择 STM32Cube。这样项目结构会基于HAL库。

#include "main.h"
#include "stm32f1xx_hal.h" // 自动包含对应的HAL头文件// 全局句柄定义
UART_HandleTypeDef huart1;// 系统时钟配置等由CubeMX生成
void SystemClock_Config(void);int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();// 初始化GPIO__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);while (1) {HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);HAL_Delay(500); // 使用HAL库的延时}
}// 时钟配置代码... (通常由工具生成)

这种方式更底层，需要对STM32的时钟树、外设有更深入的了解。你可以使用STM32CubeMX软件图形化配置引脚和时钟，然后生成代码，再将其导入到PlatformIO项目中使用。

方案二：使用PyCharm进行开发

与ESP32开发类似，PyCharm主要通过插件来支持STM32。

方法A：使用PlatformIO插件（推荐）

在PyCharm中安装PlatformIO插件。
创建和管理项目的流程与在VSCode中完全一样。这是PyCharm下最省心、功能最全的方案。

方法B：使用STM32CubeIDE + PyCharm作为代码编辑器

这是一种混合开发模式，利用了STM32CubeIDE强大的初始化和调试能力，以及PyCharm卓越的代码编辑能力。

安装STM32CubeIDE：意法半导体官方推出的免费IDE，基于Eclipse，集成了CubeMX、编译和调试功能。
使用STM32CubeMX创建工程：
- 打开STM32CubeMX，选择STM32F103C8Tx。
- 图形化配置时钟、引脚、外设。
- 在 Project Manager 标签页，设置 Toolchain / IDE 为 Makefile。
- 生成代码。
用PyCharm打开工程：
- 用PyCharm打开上一步生成的工程文件夹。
- 你可以享受PyCharm的代码补全、导航和重构功能来编辑代码。
编译和调试：
- 编译：在PyCharm的终端中执行 make 命令。
- 上传/调试：回到STM32CubeIDE中，使用其集成的GDB调试器连接ST-Link进行程序烧录和调试。

这种方法比较"Geek"，适合那些喜欢PyCharm但又离不开STM32CubeMX强大配置和调试功能的开发者。

总结与快速入门指南

给新手的建议：

硬件准备：
- 一块 STM32F103C8T6 “Blue Pill” 开发板。
- 一个 ST-Link V2 下载调试器（必备，比串口下载方便太多）。
- 若干杜邦线。
软件选择：
- 追求简单、快速上手： VSCode + PlatformIO + Arduino框架。这是最平滑的入门方式。
- 希望深入理解STM32，进行专业开发： VSCode + PlatformIO + HAL库框架，并配合STM32CubeMX进行图形化配置。
- PyCharm忠实用户： PyCharm + PlatformIO插件，流程与VSCode方案一致。
第一步（VSCode + PlatformIO + Arduino）：
- 按上述步骤创建项目，复制LED闪烁代码。
- 用ST-Link连接Blue Pill（SWDIO -> DIO, SWCLK -> CLK, GND -> GND, 3.3V -> 3.3V）。
- 在 platformio.ini 中设置 upload_protocol = stlink。
- 点击上传，观察PC13的LED开始闪烁。