一、专栏简介
# o# W+ G* A: G6 A- M5 A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
• 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

+ E) a; J, @+ g3 {" J
2 G) T9 ~$ l* a其次专栏还有以下内容
/ \1 X3 t0 y4 ]) g2 c• 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

2 Q1 M+ t  F$ k+ R8 N/ l" s: k
$ U/ X' U3 d" J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

2 F' Q* j* Q$ @

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。

8 a' F; g# ^" U1 S9 i; 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。

6 V, _/ f( @) E* ~3 E1 n+ n
三、编程规范以及程序架构简介
1. 编程规范
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
) U+ X& \+ A  b8 U
3 }, @; M9 K$ `& Y8 C
0 k5 N: S3 R, a/ i" H! `" i3 B* @• 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
. R" o8 F0 C' t+ Z0 H" c
" [+ r% Y7 {0 ^* j

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
   
2. 
   
3. // 局部变量
   ; L8 m+ X0 O5 [& ?' z# q0 \5 r/ ~
4. u32 adValue = 0;
   
5. 
   9 I* r3 j& C/ c( f) M
6. // 全局变量
   7 W; Q" ]2 t- v( }- s9 X8 k" Q% y
7. u32 gAdcAdValue = 0;   // 加一个g表示是全局变量
   - b" K4 v: W: Z, t
8. 
   
9. // 全局静态变量
   7 ?/ z% o, S4 M3 G
10. static u32 gsAdcAdValue = 0;   // 加一个s表示静态变量
    ( l, K  V# n6 O2 l+ C3 E1 o
11. 
    
12. // 指针变量
    ! S- m4 L! ?5 H( m
13. u32 *gpAdcAdValue = (u32*)0x2000800;   // 加一个p表示为指针变量

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8 E; x, k, j3 I5 C, m7 i- \* T5 o% l• 注释 函数注释举例如下

1. /*
   
2. *==============================================================================
   % t: |$ O+ @$ Z) |
3. *函数名称：
   
4. *函数功能：
   0 v2 {/ Q$ o# @! d& f
5. *输入参数：
   , o4 G1 U) p& M3 {& q
6. *返回值：无
   
7. *==============================================================================
   : d' M, w% C' b* X% J
8. */

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# n8 Q0 R* Q% ^% P8 g4 V
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。

0 T9 z5 @, e4 }5 z6 a! G
1 m4 `: k* w, _8 r! ~• 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. {
   9 v' _/ ]9 S7 W, [
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。


• 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

1. if (gAdcAdValue == 0)
   
2. {
   1 ]/ \- E: w, L' O: M
3.     // 程序语句
   
4. }

复制代码

( u# K6 v8 k1 q# p
) E  K4 A( w4 I2 z, A9 \: Z' n6 ^; Z• 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

/ ]$ B" g- \' G" A2 ?2. 程序架构
# Y. b. u  }5 l/ s9 Y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。
7 R" |1 E( y4 R$ z  G4 K: K
2 ^. _4 Q3 X$ s' p; L( Y, K0 S
• 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。
5 ?7 n0 o& D! f2 |! e* y7 n  U2 q( @. ?• 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。
! b( t6 h2 u" e- w* J
  K- O) R8 d! F( }% P, _
& y1 k' \) b/ s9 z( [四、STM32F103ZET6简介
/ ]. ^, D' H8 d" z; B7 pSTM32F103ZET6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。
( R) v9 e& g5 R# v1 u; }

五、程序模板
  f- p9 H9 L7 f: V1 ^+ B: A0 N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
, A" D7 w7 w( a* Y. @! n
( A) C8 M" s! P# M* I* m
4 G1 b. e) l/ [  v1 y.c文件

1. #include "LED.h"   // LED头文件

复制代码

& |9 G: H, U2 c4 a0 @
& |* }1 f& \" R$ ?2 \9 B  P2 h需要注意的是一定要空出来一格，否则编译会报警告。
; Y) Q+ ^) L/ ~. M. y& s. B

文件最后未空一行的警告

.h文件

1. #ifndef _LED_H
   
2. #define _LED_H
   
3. 
   & G8 [. o* S$ [" p: p) ^$ x
4. #include "sys.h"   // STM32库文件
   
5. 
   1 P  Q! ]% s" ^: Q8 B
6. #endif

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) |$ R$ q9 g) c4 T& l
.h文件最后也要空出一行，否则也会有警告。

. k/ |, Y7 ^# ]
新建完之后需要将这两个文件添加到工程中。
3 f: B# s% u) y. w- M# a
" p, f% N" {) J6 E& f
对于.c文件，右键工程文件夹，选择“Manage Project Items”打开。

9 y* u; X+ ?6 m/ l
点击“Add Files”将新建的.c文件加入到对应的文件夹下。

* H) I7 X% n& E9 q. ^2 P

, y$ P6 ]  e+ @3 G# ?

添加.c文件

# f' Y! T4 C& M+ r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。

1 q) a4 x3 r5 G) W) @/ B

( O2 |' t) k0 n( {; D. Z

添加.h文件

* }# ?- F4 A% T, `! m8 {# P
六、ST-Link调试
! i( |6 g& q3 I% s! @4 f6 u7 h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。


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
/ u8 W2 u3 V1 Q1 Z

% b8 D( }3 N' j0 q8 o# x4 S

, Y7 K2 [  ~6 C- ]" v/ L# n) }! ^

ST-Link引脚

: s# s! A/ k- b! Y* E核心板上并没有给ST-Link预留单独的接口，而是跟JTAG一起。
3 s1 o, Z/ b% Y; S* c5 B, Z. O
$ S# Z% |% ?/ @. ?8 k
其原理图和硬件图如下
6 ]  c  L: |  x+ K: F

% `, K- P: Q6 H
JTAG原理图

3 E9 N% K/ Y6 z6 Y* F

JTAG硬件图

+ z! ]( q) `, p2 W' y2 m9 H
) k, Z! g; P  z( G4 I) ?# ?0 l
7 m1 a" x) `+ b( r; P1 z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”。
7 Z% z, B3 R% j! c6 N- q
% N( @5 X% Q/ y; k2 f$ p4 V$ ~
9 x$ d) E3 N9 c% CVCC不要接，接好ST-Link后再单独给核心板供电。

% B9 k2 ~1 a1 i
  @3 G/ k1 K+ I$ Y6.2 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。
; w- _% |. t* J8 ]1 U' [
2 B1 r' s7 d2 ]3 m% x0 f1 j
• 首先确定ST-Link驱动是否正常

  G( i+ ~" [3 n! K- t2 o! i

0 U4 v. {7 N, A  S% N" @6 B" K) ?: C

确认ST-Link驱动是否安装正常

( I4 p  V: w( s) F
* C  n, }) ~( D, r  M- F# p• 配置Debug 点击魔术棒，选择Debug，下图处选择“ST-Link Debugger”。
! z7 B( h6 a) K' N: g& Z6 @6 [
. m4 Z  p- N. g0 h
, X5 T8 I( N: }3 t) \+ b' ]

+ C. E, Y; [7 k! a! q

Debug配置

' \6 G/ g; Y5 G+ Y0 c( _
- M( K$ O7 x' f1 H
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”

; i" Z; W. w4 D# W  P$ ~

Flash Download

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。


8 G/ q( P# [# e

! u/ }" C+ ~* A# ~' D6 E

Flash Download配置

3 k" M6 l1 P' o" F/ ]7 a

5 H5 b5 k, G7 b  r2 ~5 S1 N# O按照下图配置“Utilities”。


7 V" a2 w( \$ V7 Q. A2 A3 R& s

& h' l; Y- X2 y! 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。

% F  P6 m% i" g
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。

7 q- R- S, ]  v* K! J

% M9 I" k- ]5 p9 e

下载程序

调试时点击下图所示按钮，进入Debug调试。

调试按钮

" s" |2 s! u* t2 y" U" @  t
1 e: J9 B  ]. p! X, r: N) [
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。

% c% X( N2 g+ _& m

# w3 g8 e* ^" {) }7 o! u" D9 j( o

调试窗口按钮含义

; E2 j" P+ D: _8 Q, A$ }
; e& T) S: v2 t4 v" p4 k* C
$ l4 v9 p, B0 I. X/ p第一部分从左到右
• 复位
4 d1 X. b0 h7 h. s• 全速运行
0 ~7 F, W2 I; q0 \$ s- g• 停止
; w2 g3 ]% w" j7 }4 O5 T5 g• 每点一次运行一行，遇到函数体会进入
% o& R' i% ?) g• 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
• 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
% Q: A2 E, V1 y/ K) f• 直接运行到光标处
$ V& g8 L: H  z# r; @
: \, \# [! x: @+ e
* \- a/ S8 [' e3 a9 c第二部分从左到右
: C5 G) |: K% d& S* D4 N• 设置当前光标处为断点
; }% p8 ]! R5 {• 失能当前光标处断点
• 失能全部断点
• 删除全部断点
4 p5 {0 P- |: R2 k/ N4 B0 b: N

( c- F$ I9 Q5 y" W3 u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。

断点示意图

8 K1 L9 @% H' |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
& ^; b* s* j" C* T3 g
  |7 g* {6 u3 K! ^4 i* C4 i
5 \& e# r% Y( w8 `. h

查看变量值

此时就会出现一个窗口，能够查看该变量的值。
% K: H  V9 U$ W5 P& _

" T0 W9 z- Q4 o: I0 H7 r& n- C

" M6 R- f( r) N& Y; Q+ M5 ^

查看变量值

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; l. [' ]$ {# y0 K0 R+ `, \+ A
4 V' u. N. k2 D- |, C+ U. H6 W