一、专栏简介
; n( o9 k  j7 {' U+ Z! _* n) _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
( `& r- c% ?7 j' N" ~• 在讲述基础知识后会有相应的实例或者模板程序
' `3 @) L3 k5 L• 学习完后会有小项目练习
• 专栏基础知识部分内容精简，对于“速成”选手更加友好
7 F/ b3 R2 ]6 C. w) J
; z  [7 V8 y% y+ d: E6 {
( S7 G8 X# r  I: k; i9 A其次专栏还有以下内容
• 简单介绍编程规范和程序架构
• 专栏不断更新一些外设的使用方法并提供例程
6 J3 f1 }2 e; _( h7 C8 I

  {- J2 f* T  l$ j/ _二、前期准备
; j$ s. I! p( i- W( X7 _6 t& v. C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
% O: J# ^$ p# R/ h

STM32F103ZET6

, T) _4 R+ U: _$ A& S
* D6 N  ]' n" V( P8 y4 M* M( E, |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。
. R( O+ h8 W) B7 ]
2 t. E$ W4 A" l  u
* E' A! O7 l: B/ v; G% d* f5 n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。


三、编程规范以及程序架构简介
1. 编程规范
; s' K3 B6 N! v4 b% [: o+ h3 j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
5 m: A0 G6 S0 }  x  {# s

• 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

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
   # p8 Z/ \& e: i& P6 q  P. L
2. 
   
3. // 局部变量
   
4. u32 adValue = 0;
   ; n# H0 ]3 _& E- E0 K! t
5. 
   % M  L8 G) M8 }, `" L& P$ V! y
6. // 全局变量
   
7. u32 gAdcAdValue = 0;   // 加一个g表示是全局变量
   ; p, f$ f5 x$ @9 ^
8. 
   $ M+ O0 B9 U  \  y9 s" `
9. // 全局静态变量
   
10. static u32 gsAdcAdValue = 0;   // 加一个s表示静态变量
    ' V% q4 G5 ^( [6 O
11. 
    1 L" `( R* e: U0 R8 i* H0 q
12. // 指针变量
    / B  K$ n+ q- W% L1 s. A
13. u32 *gpAdcAdValue = (u32*)0x2000800;   // 加一个p表示为指针变量

复制代码

, Q! O! m$ P+ L
. p& g) T: c. m. P' m, Y+ v• 注释 函数注释举例如下

1. /*
   
2. *==============================================================================
   
3. *函数名称：
   
4. *函数功能：
   
5. *输入参数：
   ( L2 r# U3 F# A( ], v
6. *返回值：无
   
7. *==============================================================================
   
8. */

复制代码

) O( L% `  c7 @" Z( p  v% S# ]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。


• 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。

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

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。
! k/ y- {3 b& _$ u- `$ _9 r

# G# \* e# F. P& g# E" N! u• 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
  n- T" m- B4 K8 A1 C+ z, f

1. if (gAdcAdValue == 0)
   . g/ |! ^/ M' R, c# g
2. {
   8 T, t3 }# T/ P) p) [3 r4 `
3.     // 程序语句
   4 T/ N( g% z- [& r
4. }

复制代码

2 U' z  w$ p6 Z8 `$ p6 p1 j
• 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
0 N+ e. f) l+ ]# o9 I9 i! Y

1. c = a * b;

复制代码

: f8 Q! N* v0 s& C0 G7 Q' R
, s' D6 d: r/ _3 e0 H6 T2 c2. 程序架构
  n" H$ X/ N. V( G* @+ J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。
  j3 X! X, J7 I: E$ N

: P9 F/ ~! N% ]& f# z: U• 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。
  p. G& U6 q' g' s1 l& C• 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。
3 z' a% I% X) y! _• 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。


: }: i: u" ^9 M/ S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。
& C6 }0 d- E$ d$ U( g8 Y8 p1 _- _
% n) n  {! F3 p
; w- \% r3 {, ?: Y7 @五、程序模板
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
  V0 K( K. c5 h+ `2 I% I& M$ @
- F2 j! a' z+ }; G- d. [( u- i
5 ]( e8 C* Z$ k; A5 E.c文件
, ^! R8 m9 e7 p8 B

1. #include "LED.h"   // LED头文件

复制代码

9 `7 Z8 b. c" e: [* r1 S需要注意的是一定要空出来一格，否则编译会报警告。

2 \4 G7 j6 t3 r( ~

文件最后未空一行的警告

$ g7 s; [. H9 t6 X$ l5 ^, M6 h.h文件

1. #ifndef _LED_H
   . U$ |4 G( l6 s, R1 n! S
2. #define _LED_H
   " T, t0 A  @4 k1 \, e: G
3. 
   + R1 s& N2 A/ m
4. #include "sys.h"   // STM32库文件
   . ?, B; N; W# a4 B' F% q/ c# a3 K0 K
5. 
   
6. #endif

复制代码

7 e( S  V6 ?2 w! G2 b6 E4 S6 m) ?2 _- l.h文件最后也要空出一行，否则也会有警告。
/ r& e/ u6 x3 {0 O, E  [3 |

* k( {; o0 \! Q" ]( h新建完之后需要将这两个文件添加到工程中。
% i0 e; [& s1 E: C* c
2 c4 Y6 ~2 ~8 q2 L( O
& G; {0 W2 g7 A# S( [( F+ M对于.c文件，右键工程文件夹，选择“Manage Project Items”打开。


点击“Add Files”将新建的.c文件加入到对应的文件夹下。


' k& ?  O& e- T; [9 U( H* I# M# H

添加.c文件

4 r) x( p0 i6 H2 k2 H

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。

3 [3 y9 Y1 X. c

添加.h文件

- C( g( c3 I& v8 \6 @2 J6 |% B0 P
" n  A7 [* \5 D& }% r+ ]; I1 J
六、ST-Link调试
& z7 N! p. j6 O! l0 J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。
2 [& a* o' U! @6 Z9 D
( ]9 h* Z6 n* I/ g3 b( l6 c
) E& C0 E1 h1 P& `) W4 e6.1 硬件连接
4 a5 u. X. x. s/ P( Q) A" _首先将ST-Link与核心板连接起来，ST-Link的引脚如下
% {8 j7 Q" t5 C& {, M6 m

1 `6 W0 M: j% A0 l

ST-Link引脚

9 x0 W9 d0 c3 q2 c+ A: A/ b9 {
核心板上并没有给ST-Link预留单独的接口，而是跟JTAG一起。


其原理图和硬件图如下

JTAG原理图
. G3 X) y4 \3 H5 {7 V
: R- a- ]  S, m4 F: s

8 H' r. x* N* x- E/ m5 P

JTAG硬件图

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”。
9 `+ X0 ?9 c5 u7 d: b
# ]& \, L) Z) w( D9 L( X0 v* v
) X- V) c, @8 k1 E) P4 KVCC不要接，接好ST-Link后再单独给核心板供电。
+ w; E+ L+ B7 J& S3 [
( g+ N# r7 X; |5 s$ J& C& M
/ m1 Y! O. {% }( Z0 @, b, q6.2 Keil配置
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。


9 P$ P, d" ^* F• 首先确定ST-Link驱动是否正常

0 Y, s  A: j$ f

. B: |$ w/ l8 _9 J. u+ C. o

确认ST-Link驱动是否安装正常

+ e+ s& E$ }* X0 r. P

• 配置Debug 点击魔术棒，选择Debug，下图处选择“ST-Link Debugger”。
( z; K* o& S8 W

& @4 \# O' ?* k3 ]# @

0 U! T! Y5 Q9 O8 g8 Q/ Y# a1 q

Debug配置

1 ~6 u5 K. j6 ]- V) d* g: J

/ _2 [4 g$ F- M. O, A6 c  O5 G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”
6 [6 h: M% l1 l# n

/ D# U3 n: ~" w8 Y# H6 c

1 x% Y  L; b. v& }

Flash Download

' {3 b: R6 I3 j4 U" s4 G- p
+ X# c4 D, T4 u/ O& F1 r, b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。


) f1 Q3 V) F4 E4 e, u

. ~5 o: p' z9 @3 x" G, K

Flash Download配置

5 I9 c1 n5 y0 p5 G/ \. j% N% M

按照下图配置“Utilities”。
7 c. R  i( \6 g0 A& u/ ]5 B/ X

4 }6 b# n+ a1 m+ W8 s& V. W

配置Utilities

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。

, S0 h+ Q$ ~4 O+ k
6.3 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。

+ c* s/ e6 R  l+ b; [

3 ?; P" U5 r# Q, T. ]

下载程序

, x% f5 H' w- G: |
, L- A  J0 n- r4 D* G- [: S
调试时点击下图所示按钮，进入Debug调试。
7 \" P( ~' L- t7 C
$ n  W$ M1 F. @4 ~) B5 T

) P# Q2 J) y( F

调试按钮

, a+ Y2 J5 ?6 c. O' g
' h! z9 U. z; Q0 X7 q/ q$ v1 T( w
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。
/ z2 S' n4 t7 ^5 V/ V
# H% R/ N7 Q6 g5 K

3 c! _% H# g& a1 T& z, o6 i: h

调试窗口按钮含义

+ J8 T( x7 C0 t- Q6 n: N" K, y
  z% ]* ?4 f, [% W& U4 N+ ]; U
第一部分从左到右
• 复位
• 全速运行
5 C' }; _" ^/ }8 v* L6 A* Y• 停止
4 a; ~+ S& ]8 i2 b- Z4 ?9 E/ ?6 J• 每点一次运行一行，遇到函数体会进入
8 G! Z( M# A9 k0 t* I" T% h4 D• 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
7 P, Y1 h: w& y1 _6 i1 _1 _• 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

  z- A- W" n' l
; I3 m( N2 E8 B' Z$ D第二部分从左到右
• 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

" L" }0 z. w6 C9 Q, W) Y
* I( F7 {( e' @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。


" H) s& O* \$ }7 {

( S+ t. L" a2 q. q& ~- \/ j  a; P

断点示意图

9 Y  L6 a. n0 U
: Q8 o  l  F+ V1 z9 I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


! w* t( i, Y7 v* v) I

, [- Q" K% `  S8 d

查看变量值

7 q) y5 H& ]+ D7 W5 C

4 \5 }. ^, e/ t9 w( x6 m8 G此时就会出现一个窗口，能够查看该变量的值。
. F& J) \% G7 p& Y$ ]
9 j) \4 S3 V2 r6 F/ Z( P9 g

查看变量值

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4 A! n2 F8 M; Z7 T2 g+ u
  R# z% G8 X/ W$ A' [