【经验分享】STM32：从菜鸟到牛人就这么简单~

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STMCU小助手发布时间：2022-3-13 22:02

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文章简介:	STM32：从菜鸟到牛人就这么简单~

为什么使用STM32而不是8051？是因为51的频率太低，无法满足计算需求？是51的管脚太少，无法满足众多外设的IO？是51的功耗太大，电池挺不住？是51的功能太弱，而你要使用SPI、I2C、ADC、DMA？是51的内存太小而你要存储的东西太多？

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当你需要使用STM32某些功能，而51实现不了的时候，那STM32自然不需要学习，你会直接去寻找STM32某方面的使用方法。比如要用spi协议的网卡、要使用串口通信、要使用rtos等等……

从菜鸟到牛人的学习步骤

我们假定大家已经对STM32的书籍或者文档有一定的理解。如不理解，请立即阅读STM32的文档，以获取最基本的知识点。
英文好的同学，请不要以为你很牛，可以只看英文文档。毕竟你是中国人，你最熟悉的，理解最好的还是中文。看英文的速度还是比看中文慢一些，我们要的是最短的时间，而不是追求短时间内记住所有细节。当然，如果是一篇论文，建议看英文原版还是有好处的。
STM32处理器进入国内市场时候，ST官方（或者第三方）的推广工作做的非常好。翻译了大量的英文文档，迎合了国内的很多工程师的思维。
学习的时候，关注两个比较重要的文档：《STM32F103xxx参考手册》，《STM32固件库使用手册》。这是针对有充足的时间、精力的同学，建议去下载需要查阅的文档，以获取更多信息。
阅读《STM32F103xxx参考手册》，一定要注意，不需要全部阅读——没有时间的。建议选读，但是前几章必读。存储器和总线架构、电源控制、备份寄存器、复位和时钟控制，通用和复用功能I/O，中断和时间等等前几章一定要花时间阅读。
后面章节，讲述的是具体的功能模块设计。如果我们用到哪个模块，就可以去阅读哪个模块。比如在使用AD的时候，就需要去阅读第10章ADC。其他不举例。相信每个初学者都有自己的研究方向和判断。
阅读《STM32固件库使用手册》，主要是为了简化编程。STM32给我们提供了一个非常好的固件函数库，我们只要去调用即可。当然，我们也可以不去碰这些固件库——传说使用它会使得代码效率变低，是有道理的。网络上也出现了很多网友自己写的代码，没有使用带固件库函数。如何取舍，在于您的选择。
这里我主要强调的是，阅读《STM32固件库使用手册》的时候，前面几章也是必须阅读的。比如第一章文档和库规范中的命名规则，编码规则，这些都是需要注意的。第二章是最关键的，希望大家熟读。第二章描述了固件库的架构，我们如何去使用固件库的步骤等。有了第二章的基础，我们就可以借助固件库写出自己的代码了。第四章开始之后，就可以根据大家的需要来阅读。实际上，后续的章节，都是描述某个模块有什么什么函数，每个函数如何使用等。
关于后面的章节，建议对GPIO库函数、中断部分库函数、复位和时钟设置的库函数要比较熟悉，因为平时经常会用到。
以上提到的这两个文档，已经足够您看的了，呵呵。希望您能从中获取大量的STM32基础知识。

设定一个不错的两周入门计划

（1）这里所谓的“入门”，指的是能理解并掌握一些常用的STM32外设，真正想掌握一款处理器，两周根本说明不了什么问题。只能说，你已经有所了解了。但是，这对我们初学者来说已经足够了。
（2）这里所谓的“两周”，根据每个人的时间安排不同而不同。
如果您每天有充足的时间学习，那么可以规定自己尽快地能独立地进行简单的STM32开发。
如果您每天只有业余时间来学习STM32，建议根据您的具体情况安排时间。毕竟计划时间如果安排太紧，反而收不到良好的效果，只能进入恶性循环，这是我们要避免的。
但是建议，不管您有无充足的时间，都必须给自己做一个计划！！
这里列出一个思路，仅供参考。
步骤一，安装完STM32学习的软件，比如J-Link、Keil for ARM（MDK）、ISP（如果需要从串口下载的话）。这些软件安装的详细步骤，可以参考我们推出的相应教程进行。
步骤二，挑选部分例程的HEX，比如LED灯的例程HEX文件，下载到芯达STM32开发板中，观察两个LED灯的闪烁情况。这部分的操作，可以参考我们推出的相应的教程进行。
实际上，以上两个步骤，是为了熟悉要使用的工具软件而已。属于找感觉的阶段。其实我们还没开始STM32的学习呢！
步骤三，准备几个常用的文档，比如《STM32的用户手册》，《STM32固件库使用手册》等文档。用于平时查阅。这些文档，在光盘中的芯片手册目录中均可找到。
步骤四，开始查看例程的编写，看看例程是如何写的，自己可否修改下例程，达到自己想要的效果呢？
步骤五，Ucos-II的移植，是否需要试一下？
恭喜你，至此，你已经可以自如进行独立的开发了。最后一步，给自己一个目标（项目），把它实现出来！
再次强调，以上只是一个学习STM32的思路，供大家参考。下面列出了前面关键的步骤，希望大家能尽快入门。

第1步：熟悉调试软件
对初学者来说，我们至少需要安装两个软件：J-Link驱动软件、MDK（就是原来的Keil）软件。
这两个软件在安装软件的过程可以查看神舟开发板用户手册，这里不再重复，大家可以参考我们推出的教程《如何安装J-Link驱动软件》以及《如何安装MDK（Keil）软件》。如何验证自己已经熟悉调试软件的操作了呢？很简单，神舟STM32开发板光盘里附带了很多HEX格式的文件，可以选择一些HEX文件，来观察运行结果。
该步骤要达到的目标：熟悉调试软件，如烧写HEX出现问题，可简单判别问题所在，并独立解决。

第2步：GPIO编程
这是第一次接触固件库的编程，一定要硬着头皮去了解固件库。建议大家尽量去用固件库。而不是避开固件库自己写代码——这样只能在学习中才会发生。实际的项目中，代码成百上千个，如何一个一个自己写？调用固件库中的函数来完成，才是王者之道。

GPIO本身的编程实际上很简单

1、设置GPIO口的引脚为输入或者输出模式。我们在进行点灯代码的时候，一般设置为推挽输出模式。
2、操作寄存器，往寄存器里置1或者清零操作——这个步骤，固件库已经提供了专门的GPIO_SetBits函数和GPIO_ResetBits函数，我们只要去调用即可实现对IO口的置1和清零。
3、实现多种花样的LED闪动，使得自己熟悉GPIO的编程过程。
该步骤要达到的目标：熟悉调试软件，如烧写HEX出现问题，可简单判别问题所在，并独立解决。

第3步：开始全新的STM32深入研究
经过以上调试软件的熟悉和GPIO口的编程调试后，相信您已经对STM32有一定的了解。
至少知道如何利用STM32的固件库去写一个代码。在这个阶段，将要接触到串口编程、TFT液晶屏驱动编程、定时器编程、串行外设接口SPI编程、存储器编程、SD卡与文件系统移植、USB读写、UCOS移植等，有精力还可以研究其他外设。

GPIO的8种工作模式详解

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推挽输出
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5 j  K; b$ y2 Y- S可以输出高、低电平，连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两个互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源决定。

推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高。输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。
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开漏输出
输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平状态需要上拉电阻才行。适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强（一般20mA以内）。开漏形式的电路有以下几个特点：
1、利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经上拉电阻、MOSFET到GND。IC内部仅需很小的栅极驱动电流。
2、一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的，因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时，只能输出低电平，如果需要同时具备输出高电平的功能，则需要接上拉电阻，很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压，便可以改变传输电平。比如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。（上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的速度。阻值越大，速度越低功耗越小，所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。）
3、开漏输出提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大；反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。
4、可以将多个开漏输出连接到一条线上。通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系，即“线与”。可以简单的理解为：在所有引脚连在一起时，外接一上拉电阻，如果有一个引脚输出为逻辑0，相当于接地，与之并联的回路“相当于被一根导线短路”，所以外电路逻辑电平便为0，只有都为高电平时，与的结果才为逻辑1。
关于推挽输出和开漏输出，最后用一幅最简单的图形来概括：该图中左边的便是推挽输出模式，其中比较器输出高电平时下面的PNP三极管截止，而上面NPN三极管导通，输出电平VS+；当比较器输出低电平时则恰恰相反，PNP三极管导通，输出和地相连，为低电平。右边的则可以理解为开漏输出形式，需要接上拉。

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浮空输入
对于浮空输入，一直没找到很权威的解释，只好从以下图中去理解了

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由于浮空输入一般多用于外部按键输入，结合图上的输入部分电路，我理解为浮空输入状态下，IO的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定，如果在该引脚悬空的情况下，读取该端口的电平是不确定的。

上拉输入/下拉输入/模拟输入

这几个概念很好理解，从字面便能轻易读懂。

复用开漏输出、复用推挽输出

可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用IO口使用）

总结在STM32中选用IO模式

1、浮空输入GPIO_IN_FLOATING ——浮空输入，可以做KEY识别，RX1

2、带上拉输入GPIO_IPU——IO内部上拉电阻输入

3、带下拉输入GPIO_IPD—— IO内部下拉电阻输入

4、模拟输入GPIO_AIN ——应用ADC模拟输入，或者低功耗下省电

5、开漏输出GPIO_OUT_OD ——IO输出0接GND，IO输出1，悬空，需要外接上拉电阻，才能实现输出高电平。当输出为1时，IO口的状态由上拉电阻拉高电平，但由于是开漏输出模式，这样IO口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。可以读IO输入电平变化，实现C51的IO双向功能

6、推挽输出GPIO_OUT_PP ——IO输出0-接GND， IO输出1 -接VCC，读输入值是未知的

7、复用功能的推挽输出GPIO_AF_PP ——片内外设功能（I2C的SCL,SDA）

8、复用功能的开漏输出GPIO_AF_OD——片内外设功能（TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）

STM32设置实例

1、模拟I2C使用开漏输出_OUT_OD，接上拉电阻，能够正确输出0和1；读值时先GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0)；拉高，然后可以读IO的值；使用GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0)；

2、如果是无上拉电阻，IO默认是高电平；需要读取IO的值，可以使用带上拉输入_IPU和浮空输入_IN_FLOATING和开漏输出_OUT_OD；

通常有5种方式使用某个引脚功能

它们的配置方式如下：

1、作为普通GPIO输入：根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。

2、作为普通GPIO输出：根据需要配置该引脚为推挽输出或开漏输出，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。

3、作为普通模拟输入：配置该引脚为模拟输入模式，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。

4、作为内置外设的输入：根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时使能该引脚对应的某个复用功能模块。

5、作为内置外设的输出：根据需要配置该引脚为复用推挽输出或复用开漏输出，同时使能该引脚对应的所有复用功能模块。

注意如果有多个复用功能模块对应同一个引脚，只能使能其中之一，其它模块保持非使能状态。比如要使用STM32F103VBT6的47、48脚的USART3功能，则需要配置47脚为复用推挽输出或复用开漏输出，配置48脚为某种输入模式，同时使能USART3并保持I2C2的非使能状态。如果要使用STM32F103VBT6的47脚作为TIM2_CH3，则需要对TIM2进行重映射，然后再按复用功能的方式配置对应引脚。