一、专栏简介
" I- I  u) l& }6 ]) n% w$ W6 z本专栏介绍如何利用库函数进行STM32单片机开发，主要针对的单片机型号为STM32F103ZET6。总结来说，“速成”体现在以下方面
• 在讲述基础知识后会有相应的实例或者模板程序
9 D$ [  i+ N" L+ |• 学习完后会有小项目练习
" h" E3 L9 R7 B+ Y2 O" s6 l  m4 f$ I6 @• 专栏基础知识部分内容精简，对于“速成”选手更加友好

) ?. p, g  B5 e) ]( b2 c
其次专栏还有以下内容
* `* Z; E' s- t• 简单介绍编程规范和程序架构
3 ?+ u9 c' N7 C# V6 D• 专栏不断更新一些外设的使用方法并提供例程
8 u. G( `, k# Q/ v

2 P1 N, K# f& w3 c# o, d5 u二、前期准备
前期准备主要有物品以及相关软件的准备。首先是物品，单片机选用的是普中科技的一款核心板，主控芯片为STM32F102ZET6，是下面的样子

STM32F103ZET6

* i" D8 Q" v2 I* R* \图片上是带有LCD屏幕排母的，有一种是不带的，因为本人开发时经常使用LCD，所以买了带排母的，在某宝和聚诚科技购买的，不带彩屏169RMB。学习过程中除了单片机以外还需要购买调试器，ST-LINK，用来下载程序和调试。USB转TTL（可以直接搜索TTL），用来做串口通信时使用，也可以用来下载程序，但是不可以调试。对于前期学习来讲，这些物品就足够啦。
. j9 t" c+ @% v: w/ N; K5 S/ j

- o- E: d- j$ M7 {+ z除了物品之外还需要提前准备一些软件和驱动。比如Keil5，CH340（串口驱动），ST-LINK的驱动，这些都是需要安装的。其他的类似于下载软件，串口调试助手都是不需要安装的，本人用的是普中科技提供的一些常用辅助开发软件，小伙伴们可以自己动手找一下，没有找到的话私信留一下邮箱，注明需要常用辅助开发软件，后续会邮件发送。
* v4 s; A9 u( O/ {) I5 {1 |8 n, t
5 X% m# D1 |4 k; q( _- }
三、编程规范以及程序架构简介
- _, m4 b+ I5 l) }5 |# S8 H1. 编程规范
! Z6 v: a! b2 j! }9 g( @对于新手来讲，编程规范以及代码架构也非常重要，有一个良好的编程规范和代码架构，可以提高开发效率，方便问题排查以及后续的程序维护。这里介绍的编程规范很简单，要求不严格。主要有以下几点
3 H0 Z& F1 l& K: f7 i4 p

• 变量定义 变量定义时最好是能够体现该变量所属的外设模块，该变量是否为全局变量，静态变量或者指针变量。变量首字母小写，后面的单词首字母大写。举例如下
" D, E' u1 a7 M

/ m" N" r6 B5 d/ [& V) q8 F

1. // 以ADC模块为例，需要定义一个存储AD值的变量，举例说明变量命名方式
   ! V% E9 l  C9 T4 }& j0 F  b
2. 
   
3. // 局部变量
   0 w+ y9 V* N# V- X8 }
4. u32 adValue = 0;
   7 s/ E0 |! h, P
5. 
   ) Z  a- {) X' {6 m% }$ m  @9 ^$ S, t+ H5 j
6. // 全局变量
   ' s" [4 q5 v& f5 S* n
7. u32 gAdcAdValue = 0;   // 加一个g表示是全局变量
   7 V. u4 s/ s7 u
8. 
   
9. // 全局静态变量
   
10. static u32 gsAdcAdValue = 0;   // 加一个s表示静态变量
    
11. 
    
12. // 指针变量
    
13. u32 *gpAdcAdValue = (u32*)0x2000800;   // 加一个p表示为指针变量

复制代码

. F. f. g& y3 S& g. M
• 注释 函数注释举例如下
5 D$ \, T6 K2 Y& V8 S$ l9 u

1. /*
   # A+ P2 N# A( ]) {- k4 d( a
2. *==============================================================================
   
3. *函数名称：
   
4. *函数功能：
   ) s- }5 C* r4 b  n6 b" P
5. *输入参数：
   ( ^9 j" A6 p) X5 ]" X
6. *返回值：无
   4 Y6 ~% A2 [0 k( v; p; P
7. *==============================================================================
   
8. */

复制代码

3 A! a; i4 }1 P* X+ I& U7 ?( K5 ^
对于程序语句注释，如果过长可以在程序上方加注释，如果不是很长可以在程序语句后面空三格输入注释。

- W- B4 Q* X$ O. v* U
• 函数命名 函数命名要体现函数所属的层级以及函数的功能，关于层级会在代码架构的部分详细说明，这里只说一下函数命名方式。
* y! L) a' [2 o, p

1. // 这里以ADC模块的读取AD值函数为例，说明函数命名方式
   
2. void Med_Adc_ReadAdValue (void)
   
3. {
   
4.     // 函数内容
   
5. }

复制代码

0 U+ I6 m7 g  l+ X
9 R4 a, B% G8 i( t2 q这里med指示该函数位于功能层，属于ADC模块，作用是读取AD值。

  H6 R4 ]7 t7 h1 k7 q
* j; `6 [5 t; n; B  `• if，while等语句的使用 使用if或者while等语句时，需要在括号前面加一个空格，如下
; Q* q2 ~$ \8 O; J4 ~6 e; ]1 F

1. if (gAdcAdValue == 0)
   - T" B+ P( N# p  v, @
2. {
   . d4 m0 {+ q- t9 R& I9 Y1 Z) B
3.     // 程序语句
   / O, T' H1 G8 e, E3 v7 g
4. }

复制代码

• 四则运算 四则运算符号前后需要加空格，包括等于号等符号。如下

1. c = a * b;

复制代码

8 K& |; M& D- R) _& _
2. 程序架构
该程序架构是本人在工作期间学习的，个人感觉还是有助于提高开发效率，方便后续维护的。主要思想是将一个模块的程序分成三部分，每一部分是一个新建的文件夹，下面都是其他模块相同层级的文件。
* ?& E9 C& w  x( |4 [+ M
- \5 I5 ~; U0 @$ G1 a
• Drv 驱动层 该层主要是写一些模块的初始化程序，例如GPIO的初始化，ADC的初始化等。
) o8 j9 C) f4 L5 F) |• Med 功能层 该层主要是完成一些功能性的操作，比如读取AD值，点亮LED等。Med层的函数可以包含Drv层的函数。
• App 业务层 该层主要是完成一些业务，比如在点亮LED的基础上实现流水灯，比如显示电压值等。

* q( T+ N# s* l" s# L
四、STM32F103ZET6简介
STM32F103ZET6是由意法半导体（ST）生产的一款单片机，32指32位。STM32也可以成为32位微处理器。STM32F103ZET6的主时钟频率为72MHz，512KB的FLASH，64KB的SRAM。常用到的有GPIO，中断，ADC，TMR，UART，DMA等。

, e9 X& M; e" M& f* |  L
五、程序模板
- i8 n1 `2 y8 P. _) H在使用Keil5编程时，针对一个外设需要新建对应的.c和.h文件。这里以LED模块为例，简单介绍一下本人的常用模板


; M5 c3 l9 z# m' `.c文件

1. #include "LED.h"   // LED头文件

复制代码

: b, T. a4 h* I! V- C) r5 R7 A  J
需要注意的是一定要空出来一格，否则编译会报警告。
5 d, p- V* _  ^0 O; {) j, Q- }4 A
8 \8 O2 P7 \; Y" o2 d" Y5 H

文件最后未空一行的警告

.h文件
4 Y2 G9 b2 G+ z

1. #ifndef _LED_H
   
2. #define _LED_H
     R3 u  C  O/ N+ M, ]
3. 
   , O5 p2 G6 P/ E! j" D
4. #include "sys.h"   // STM32库文件
   9 S5 Z! P  F5 F
5. 
   8 X9 i5 N+ `) g
6. #endif

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2 E# N& t0 K* o; {) h
$ Q' G' U" m5 b+ {) {.h文件最后也要空出一行，否则也会有警告。
# [) @$ K+ v; p$ e( A$ O

新建完之后需要将这两个文件添加到工程中。


对于.c文件，右键工程文件夹，选择“Manage Project Items”打开。

: P2 t# \  o2 G# B! T
2 n5 y+ {, F9 `  l1 Y. `点击“Add Files”将新建的.c文件加入到对应的文件夹下。
( H" `: ?: i% _7 ~. ~5 A( ~

7 Z0 M7 e; g' C% c4 m9 S3 Q

添加.c文件

0 L! W& k8 j' n1 B: l) q
# y$ m5 J" A1 \6 k3 ^4 i$ |6 u& ^
对于.h文件，点击魔术棒，选择“C/C++”，点击三个小点选择对应文件夹即可。
  j  {+ G' h; J; O# s4 \" P

! b5 \5 p0 X: }0 ]; A5 G

添加.h文件

8 g: q" v4 H3 h0 g( A) h. M

- n0 X/ K+ a4 ~/ p1 \+ K六、ST-Link调试
6 X7 q/ @' H6 p5 [在开发过程中学会使用Debug调试，能够帮助我们更快地定位问题。这里简单介绍一下利用ST-Link和普中核心板Debug调试方法。

; _9 Q8 K, M9 U& Q' v
6.1 硬件连接
首先将ST-Link与核心板连接起来，ST-Link的引脚如下

7 |5 K4 S$ n: [/ w' f+ P* B# t
3 \% O  O; K! [3 X. ?* ^* n

ST-Link引脚

0 V) o) x! l6 O* t. `
核心板上并没有给ST-Link预留单独的接口，而是跟JTAG一起。
' Y6 h8 @1 D, e9 l
* W" ^+ B- Z0 B8 _
其原理图和硬件图如下

6 {; M( ?2 S* Q) u) p: Z: f
7 a* m* H" Z" fJTAG原理图
) b  }9 c! ~- W

JTAG硬件图

* E5 c. [2 V3 Y3 ]3 s; _
/ {. `. I) J1 [% i2 A( }由原理图可知，ST-Link的“SWCLK”连接核心板的“JTCK”，“SWDIO”连接核心板的“JTMS”，“RST”接“RESET”。

% N. F8 v$ S. }7 z! O
. R: w$ K) c# M/ C6 fVCC不要接，接好ST-Link后再单独给核心板供电。


6.2 Keil配置
% b4 O/ G* m7 f6 e  s硬件连接好后开始配置Keil5，关于ST-Link驱动的安装这里就不再做介绍了。

, }  a0 i( h% ^1 G1 R
- D: c6 e7 J9 ^8 y" N; l% Y! `• 首先确定ST-Link驱动是否正常


% c: |3 E) Q2 N( d" o

确认ST-Link驱动是否安装正常

% P6 q5 c2 S/ ~% m
9 J/ z# }" B- M2 R0 H, Z  }- ^• 配置Debug 点击魔术棒，选择Debug，下图处选择“ST-Link Debugger”。

  G, H( U; R9 m7 ]; ]. Y

Debug配置

然后再点击“Settings”，在“SWIO”右侧不显示“no target connected”就说明ST-Link连接正常。点击“Flash Download”

3 X; D6 N- x1 p9 K! e

Flash Download

/ A2 O6 S! F" G
+ D: ^5 B+ _/ K5 K+ ~
9 m. i; C3 g8 Y: N按照图示配置，“Programming Algorithm”只要选择符合芯片型号的即可，需要注意的是，只能保留一个。

1 y1 U$ \  W) }! i% V$ |) l
  P, r* e! S7 ~9 x; P6 }

Flash Download配置

  X1 `! f3 V/ x
0 I, c, u5 ?3 z; I- ^2 W8 p
8 R1 q' A, W8 Z1 D8 F按照下图配置“Utilities”。
, K6 r; y; i: n" X! N9 e

* m) T# N% l: ^$ }

5 W" A! r: p) w, ^* L3 g8 R

配置Utilities

4 r0 [! b. g7 P& H
. Q" Q. a7 H/ i# n2 |; Y至此，Keil5关于ST-Link的内容配置完成，如果小伙伴遇到其他问题，可以多去看一些大佬们的博客。


8 E& O$ A7 q% `" b, G6.3 下载调试
配置完上面的内容后就可以使用ST-Link进行下载调试了。下载的话比较简单，编译完成后直接点击下图标注的图标，等到下载完成即可。

# d$ G" Q7 I; e& H

下载程序

% @" J- F8 g# w0 @7 q8 l1 w" b
调试时点击下图所示按钮，进入Debug调试。

" u" a( x6 |. K+ |* _; c2 I) Q
0 C2 S+ l$ `% k5 Z$ O, \) {

调试按钮

, L- }$ M2 q0 `  U$ M& b
# d* x* s$ q" }2 p; x% o下面简单介绍一下调试窗口中各个按钮的作用，其他更加详细的介绍需要小伙伴自行搜索，这里参考了这篇大佬的文章KEIL5中Debug调试。
/ p7 Y2 a" {1 ~; O% p) y
6 c% s- M# @# u& C7 V

4 P0 Z9 w7 J% }7 `7 ~$ B4 |

调试窗口按钮含义

3 G' U9 L# \4 E2 w
2 ?) c/ ~* ^+ k, {
- d' u4 t) b) Q  a, _. p: \第一部分从左到右
• 复位
/ J1 P: _" z! r! `• 全速运行
• 停止
- ]7 g5 `( H; h3 Q• 每点一次运行一行，遇到函数体会进入
• 每点一次运行一行，遇到函数体不进入，直接执行完到下一行
) u+ f  D- I* O• 快速执行当前函数剩余语句，然后跳出该函数体，准备执行下一条
• 直接运行到光标处


第二部分从左到右
0 r( A4 `3 x3 f. p$ T' q• 设置当前光标处为断点
• 失能当前光标处断点
• 失能全部断点
• 删除全部断点
& B+ s, ^5 L/ Q2 \' Q/ R
& Y7 D0 N9 Q- F2 t
# J( k" q; Q1 c( ^8 B0 l! T打断点的方法比较简单，直接在想要打断点的一行左侧点击一下，出现一个红点就表示已经添加了断点。断点的作用是能够让程序运行到断点处停止，有助于我们分析函数运行方式以及变量的变化。


: _. O. H! `9 c/ E. {

断点示意图

调试时可以查看某一个变量的值。选中想要查看的变量，右键

查看变量值

* t: J) e. I" K. H; N, y1 {& {

) @% z; i: `$ i4 r1 S: I& A/ I

此时就会出现一个窗口，能够查看该变量的值。
, ~; E: P& [: w5 X: E$ z
9 V* F/ d5 Z" r+ H7 }0 P

0 C) s/ \! P$ R5 _: Y4 u

查看变量值

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( x  r. ^: j* K# |2 Z. n
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