寒假学习笔记_cnt2:标准定时,定时时间为 1s。

这个是是B站江科大的笔记

看图，将外设的模块用库函数配置好即可，把信号电路打通

在STM32中，所有的GPIO都是挂载在APB2外设总线上的

GPIO外设是按照GPIOA等，每个GPIO外设有16个引脚，0-15

模块内包括寄存器和存储器，寄存器就是一段特殊的存储器，内核通过APB2总线对寄存器进行读写，完成输出电平和读取电平功能，每一位对应一个引脚，输出写1对应引脚输出高电平，输入相同，读取为一，端口为高电平，STM是32位寄存器，所以内部寄存器都是32位的，端口只有16位，低16位有对应的端口（引脚，IO口），高16位没有用到，驱动器用来增加信号驱动能力，寄存器如名，只存储数据，要进行点灯等操作，用驱动器。

1.保护二极管，当电压过大时候保护二极管导通，使得电流不流向输入部分

电压过小也导通，不会从内部汲取电流

1. 上拉和下拉电阻，上面导通，下断为上拉输入，下拉输入同理，如果都断开，为浮空输入（目的，给输入提供默认电平，对于数字断开，输入不是高就是低，假想输入啥都不接，输入处于浮空状态，输入电平容易受外界干扰而改变，避免不确定，加上电阻（上拉时，引脚悬空，还有上拉电阻保证引脚的高电平（上拉默认高电平的输入方式）））类比弹簧，上拉下拉电阻较大，不影响正常的输入

2. 施密特触发器，对输入电压进行整形，大于某值，变成高电平，小于某值，变为低电平

（原因，数字信号实际情况下会产生各种失真，没有他，有可能因为干扰导致误判，避免信号抖动现象），通过整形的波形可以直接写入输入数据寄存器了，然后用程序读取输入寄存器对应某一位的数据，知道端口的输入电平

3. 片上外设，1.模拟输入，连接到ADC上，ADC需要接收模拟量，所以线接在施密特触发器前面，另一个是复用功能输入，连接到其他需要读取端口的外设上的，比如窜口的输入引脚，读取数字量，所以在触发器后面

输出部分（IO口对外输出）

数字部分可以由输出数据寄存器或片上外设控制，通过数据选择器连接到输出控制部分

选择输出数据寄存器控制，就是普通的IO口输出，写寄存器的某位控制对应的端口，

左边有未设置清除寄存器，单独操作某一位，不影响其他位，因为输出数据寄存器同时控制16个端口，并且这个寄存器只能整体读写，想单独控制，用特殊方式。

1读寄存器，用按位与和按位或方式更改，最后改完后写回去2设置位设置寄存器，对某一位置1，寄存器对应位写1即可，不需要操作写0，内部有电路自动更改，帮我们完成了更改的步骤，某一位清0，位清除时候对应位为写1即可 3 位带操作，STM中专门分配有一段地址区域，映射了RAM和外设寄存器所有的位。库函数用的是读写位设置和位清除

输出控制到两个MOS管，电子开关，信号来控制开关的导通和关闭，开关将IO口接到VDD或VSS，可以选择推挽，开漏，关闭三种输出方式

推挽时候，均有效，1时为P，P通N断，输入接到VDD，输出高电平，0时候，P断N通，接到VSS，输出低电平，这个模式下高低电平都有较强的驱动能力，叫做强推输出，推挽输出下，STM对IO口有绝对控制，高低电平都有它说的算

开漏下，P没用，其他相同，1时候下管断开，输出断开，高阻模式，0时相同，只有低电平有驱动能力，作为通信协议的驱动模式，例如I2C引脚，避免个个设备相互干扰，开漏也可以输出五V电平信号，外接5V外设，1时候高阻模式，由外部上拉电阻拉高到5V，兼容电平设备

关闭，引脚配置为输入模式，MOS管无效，输出关闭，电平由外部信号控制

模拟输入，GPIO无效，引脚直接接入片上外设（ADC）

一个断开可以有多个输入，只能有一个输出

位设置，高16位是清除，低16位是进行位设置（1起到影响，0不起影响）

单一设置或清除，可以分开用寄存器

一般使用低电平驱动

去波电容主要是为了保证电路的稳定

上拉下拉工作能力逻辑（电阻看成弹簧，阻值越小，拉力越强，高度相当于电路中的电压）

弱上拉，强上拉指的是电阻阻值大小，也就是弹簧弹力大小

按钮是输入单片机模式，按下按钮，接地，为低电平，按钮没按下的时候，悬空，所以要上拉输入模式

开启ahb时钟，初始化（外设都有）（定义结构体变量，结构体赋值，调用函数，函数自动读取结构体的值，将外设参数配置好，写入gpio配置寄存器），函数控制

按位或本质是二进制

GPIO_WriteBit写入为1

中断系统是管理和执行中断的逻辑结构，外部中断是产生中断的外设之一

中断：在主程序运行过程中，出现了特定的外设的中断触发条件（中断源）（对外部中断而言，引脚发生了电平跳变，对定时器而言，可以说定时的时间到了，对串口通信来说，可以是接受到了数据）发生中断触发条件，情况比较紧急，希望中断条件满足时候，CPU暂停当前正在运行的程序，转而去处理中断时间程序（外部中断来了，想要计次，变量++，串口来了，接收的数据转存起来），处理完成后又返回原来被暂停的位置继续运行（提高程序效率，例如没中断系统，防止外部中断被忽略或者串口数据被覆盖，主程序不断查询，不能干别的事情，没有定时器中断，主程序只能靠DELAY函数，才能实现定时的功能，有了中断后，主程序可以安心执行其他事情，有中断时候再去处理，类比闹钟）

中断优先级（紧急程度，根据需要，自己设置）：当有多个中断源同时申请中断时，CPU会根据中断源的轻重缓急进行判断，优先响应更加紧急的中断源（事件比较紧急，优先级设置高一些，不紧急，优先级低一些，更好安排中断事件，防止紧急的事情被别的中断耽误）

中断嵌套（中断再次中断，叫做中断嵌套，照顾非常紧急的中断，根据中断优先级决定）：当一个中断程序正在运行时，又有新的更高优先级的中断源申请中断，CPU再次暂停当前的中断程序，转而去处理新的中断程序，处理完后依次进行返回（执行中断时候，又有更高优先级的外设的中断条件被满足，打断，执行新的中断）

断点（外设的中断条件满足后被暂停的地方）中断程序执行前会对程序现场进行保护，中断程序执行后，会还原现场，保证主程序中断后回来还能继续运行）

中断程序在主函数里面，不需要我们调用，中断来临时候，硬件自动调用

程序中中断函数地址由编译器分配，不固定，但是中断跳转，由于硬件限制，只能跳到固定的地址执行程序，为了让他跳转到不固定的中断函数哩，需要在内存中定义地址列表，列表地址固定，中断发生后，跳到这个固定的地址。在固定位置，由编译器，在加上一条跳转到中断函数的代码，这样中断跳转就可以跳转到任意的位置了，中断地址列表，叫做中断向量表，相当于跳板（延申，编译器做好了）

STM中有丰富的中断资源，包括（EXTI外部中断,TIM定时器,ADC模数转换,USART串口,SPI,I2C,RTC实时时钟)

NVIC（嵌套中断向量控制器（在STM32中统一分配优先级，管理中断的东西））：内核外设，是CPU的小助手，（STM32中中断很多，如果全接到CPU上，要引出很多线，设计很麻烦，

且若有很多中断或者中断产生拥堵，CPU很难处理，毕竟CPU是用来运算的，把分配任务放到NVIC中。NVIC有很多输入口，有多少中断线路，都可以接过来。

然后NVIC只有一个输出口，NVIC根据每个中断优先级分配中断的先后顺序，之后通过一个输出口告诉CPU该处理哪个中断，CPU不在需要知道中断先后顺序的分配任务（类比医生看病人，如果只有医生，医生还有知道先看谁，后看谁，影响效率，故设置叫号系统，来病人统一取号，根据病人等级，分配优先级，叫号系统看排队病人，优先叫紧急的，最后输出给医生一个个排好队的病人）

抢占优先级高的可以进行中断嵌套，响应优先级高的可以进行优先排队，抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队（解释：同样类比病人看病，对于紧急的病人，有两种形式的优先，一种是上一个在看病，外面虽然排了很多人，但他可以直接插队，等上一个病人看完后就进去看病，叫做响应优先级，若病人更紧急，有一个人正在看病，可以直接进去看病，让上一个病人先等下，等他看好后在到上一个，这种是中断嵌套，决定是不是可以中断嵌套的优先级叫做抢占优先级，高的可以进行中断嵌套。）

每个中断有16个优先级，为了把优先级再区分为抢占和响应，需要对16个优先级分组

值越小，优先级越高，不存在先来后到，任何时候，都是优先级高的先响应

分组方式（0,4)（1,3)（2,2)（3,1)（4,0),分组方式在程序中是自己选择的，选好后主要抢占和响应的取值范围

EXTI：（EXTERN INTERRUPT）外部中断（第一个病人）

EXTI可以检测指定GPIO口的电平信号，当其指定的GPIO口产生电平变化时，EXTI将立即向NVIC发出中断申请，经过NVIC裁决后即可中断CPU主程序，使CPU执行EXTI对应的中断程序（简化，引脚电平变化，申请中断）

支持的触发方式：上升沿（电平从低到高瞬间触发中断）/下降沿（电平从高到低瞬间触发中断）/双边沿（都可以）/软件触发（引脚啥事没有，程序执行一句代码，就能触发中断）

支持的GPIO口：所有GPIO口，但相同的PIN不能同时触发中断（PA0和PB0不能同时用GPIO——PIN一样的，只能选一个作为中断引脚）

通道数：16个GPIO_PIN（主要），外加PVD输出、RTC闹钟、USB唤醒、以太网唤醒(蹭网）

外部中断能从低功耗的停止模式下唤醒STM32）

触发响应方式：中断响应（申请中断，让CPU执行中断程序）/事件响应（当检测到电平变化，可以触发中断，也可以触发时间，选择事件，外部中断信号不会通向CPU，通向其他外设，触发其他外设的操作。

很明显，外部中断是对于GPIO输入模式下而言

GPIO有16个引脚，进来16条线，AFIO数据选择器，3个GPIO外设的16个引脚选择一个连接到后面的EXTI，所以相同的PIN不能触发中断，PA0PB0PC0经过选择后只能有一个接到EXTI0通道上，经过EXTI电路后，分为两种输出，上面接NVIC，触发中断，下面接其他外设，（在重复引脚上，需要通过标志位来区分哪个是中断进来的）

服用你功能引脚重隐射，将默认复用功能，变为重定义功能

NVIC上路中断，下路触发事件，触发中断首先会置一个挂起寄存器，相当于是中断标志位，读取寄存器判断是哪个通道（线）触发的外设（与门，开关控制），通过总线访问寄存器

使用外部中断特性，对STM32中，想要获取的是外部驱动的很快的突发信号

第一步，配置RCC，把涉及到的外设时钟都打开，不打开时钟，外设无法工作

第二步，配置GPIO，选择端口为输入模式

第三步，配置AFIO，选择使用的一路GPIO，连接到后面的EXTI

第四步，配置EXTI，选择边沿触发方式，选择触发响应方式(外设都有结构体初始化方式）

第五步，配置NVIC，给中断选择一个合适的优先级

通过nvic，外部中断信号就能进入cpu，cpu收到中断信号，跳转到中断函数执行中断程序

EXTI和NVIC时钟默认是打开的，NVIC是内核的外设，内核的外设都不需要开启时钟，RCC管的都是内核外的外设

STM32中中断函数名称固定，一个对应一个中断

中断函数里先进行一个中断标志位的判断，确保是想要的中断源触发的函数

中断程序结束后，调用清除中断标志位的函数，因为只要中断标志物置1

陈序就会跳转到中断函数，不清除，一直申请中断

*****优先记忆定时 比如做时钟，秒表，一些程序算法），也可以看出定时器本质是计数器，当计数器输入为一个准确可靠的基准时钟的时候，对基准时钟计数的过程，实际上就是记时的过程

（例如对72MHZ记72个数，就是1US，72000个，1MS）

16位计数器（用来执行计数定时的一个寄存器，对时钟计数，每来一个时钟，计数器加一）、预分频（对计数器的时钟进行分频，让这个计数更加灵活）、自动重装寄存器（计数的目标值，想要计多少个时钟申请中断）的时基单元，在72M计数时钟下可以实现最大59.65S的定时（计数器和预分频器最大65536，相除取倒数为最大定时59.65S

不仅具备基本的定时器中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能（基本结构通用，所以扩展了很多功能）

根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型

对72MHZ计72个数就是1MHZ，也就是1US的时间，计72000个数，那就是1KHZ也就是1MS的时间

59.65S =65536 X 65536X 1/72M/(中断频率倒数)，

STM32的定时器支持级联的模式：一个定时器的输出当做另一个定时器的输入最大定时时间就是59.65S X 65536 X 65536

一个芯片有很多定时器

预分频器（PSC）：对输入的基准频率提前进行一个分频的操作（0是一分频

实际分频系数 = 预分频器的值 + 1，最大可以写65535即65536分频

计数器（CNT）：对预分频后的计数时钟进行计数，计数时钟（本质是波，有频率）**每来一个上升沿，计数器加1，也是16位，值可以从0~65535，当计数器的值自增（自减）到目标值时，产生中断，完成定时

自动重装寄存器（存储目标值的寄存器）：也是16位，存储我们写入的计数目标（固定的），当计数值等于自动重装值时，就是计时的时间到了，就会产生一个中断信号，并且清零计数器，计数器自动开始下一次的计数计时，计数值等于自动重装值产生的中断一般叫做“更新中断”，此更新中断就会通往NVIC，再配置好NVIC的定时器通道，定时器上的更新中断（也是一个病人）就会得到CPU的响应了，产生对应的事件叫做“更新事件”，更新事件不会触发中断，但可以触发内部其他电路的工作

从基准时钟，到预分频器，再到计数器，计数器自增，同时不断地与自动重装寄存器进行比较，当计数器和自动重装寄存器的值相等时，即计时时间到，这时会产生一个更新中断和更新事件，CPU响应更新中断，就完成了定时中断的任务了。

主从触发模式（STM32的特色）

内部硬件在不受程序控制下实现自动运行，可以减去CPU负担

使用DAC，会用DAC输出一段波形，隔一段时间触发DAC，让他输出下一个电压点（正常思路:先设置定时器产生中断，隔一段时间在程序中调用代码手动触发一次DAC转换，然后DAC输出,结果，会导致主程序处于频繁被中断的状态，影响运行和其他中断的响应，所以定时器设置了一个主模式）

使用定时器的主模式，可以把定时器的更新事件映射到触发输出TRGO（TRIGGER OUT）的位置，TRGO直接接到DAC的触发转换引脚上，自动触发DAC，这样定时器的更新就不需要再通过中断来触发DAC转换了（实现硬件自动化，这就是主模式的作用）

通用定时器中还支持向下计数（从重装值开始，向下自减，减到0后，返回重装值并申请中断）和中央对齐模式（0开始到重装值，申请，然后向下自减，减到0，申请中断）

上面部分，内外时钟源选择和主从触发模式结构，通用定时器可以选择外部时钟，第一个是TIMX——ETR引脚，即PA0上接一个外部方波时钟时钟，配置极性选择，边沿检测和预分频器电路，配置输入滤波，对外部时钟进行整形

TRGI，触发输入来使用，触发重模式。（当外部时钟1使用，一种是ETRF，另一种是ITR，主模式输出TRGO可以通向其他定时器，通向其他定时器，就接到了其他定时器的ITR引脚上，ITRO到ITR3分别来自其他四个定时器的TRGO输出，实现定时器级联

选择TL1F——ED，连接输入捕获单元的CH1引脚，从CH1引脚获得时钟，加ED表示边缘）

外部时钟输入引脚可以是ETR引脚，其他定时器，CH1引脚边延，CH1.2引脚，一般用ETR引脚）

定时器主模式输出（电路可以把内部事件映射到TRGO引脚上） 基本定时器中，将更新事件映射到TRGO，用于触发DAC，这也是一样，把其他事件映射到TRGO引脚上，用于触发其他定时器，DAC或者ADC。

右边电路是输出比较，有4个通道对应CH1-4的引脚，用于输出PWM波形，驱动电机

左边输入捕获，有4个通道对应CH1-4的引脚，可以测输入方波频率等，中间是捕获比较寄存器，输入捕获和输出比较共用的，因为它两不能同时使用，所以寄存器是共用的，引脚也是共用的。

右边记时时间到，产生更新中断后的信号去向，中断信号在状态寄存器里置一个中断标志位

，通过中断输出控制（很多地方都要申请中断，需要允许，不需要静止，中断输出控制就是中断输出的允许位），到NVIC申请中断

模块打通，通入信号，定时器就可以工作了

4. 开启时钟（打开基准时钟和外设时钟）2.选择时基单元的时钟源3.配置时基单元（结构体就能配置好）4.配置，使能更新中断即中断输出控制到nvic 5.配置nvic，打开通道，分配优先级 6.运行控制7。使能计数器

使能后开始计数，更新时候产生更新中断，在写中断函数

更新事件和更新中断（置更新标志位，初始化好了，立刻进入）一起

时基单元

第一行是预分频器的输入时钟，内部时钟一般是72MHZ，时钟不断运行，第二个计数器使能，高电平计数器正常运行，低电平计数器停止，第三个，预分频器时钟输出，计数器时钟输入

开始是计数器未使能，计数器不运行，前半段预分频器为1，相同，后半段，为2，变成一半，第三个计数器寄存器也跟随时钟上升延不断自增，FC后变为0，重装值为FC，当数值相同，下一个来临时候，计数值才清零，同时产生更新事件，一个工作流程

下三行：缓冲寄存器（这个是真正起作用的寄存器，预分配控制寄存器只是供我们读写用的）：某个时刻把预分频器由0改成了1，当计数计到一半的时候改变了分频值，这个变化不会立即生效，而是会等到本次计数周期结束时，产生了了更新事件，预分频器的值才会被传递到缓冲寄存器里面去，才会生效。中途改变，计数频率仍然不变

预分频器内部也是靠计数器来分频的，值为0，计数器一直为0，输出原频率，值为1，0101计数，回到0的时候输出一个脉冲，这样就变成了二分频，值和分配系数有1的偏移

举个例子来说，如果我们想改变ARR寄存器中的值，但是当前的定时还没有结束，在这时如果未设置影子寄存器，那么设定的值会立即生效。而如果设置了影子寄存器，那么新的值会在当前计数周期结束之后生效。

第三行，计数器时钟，分频系数为2，频率是上面的一半

计数器在时钟内每个上升延自增，到0036溢出，知道下一个上升延来才置零，计数器溢出，产生更新事件脉冲，置一个更新中断标志位，只要为1，就回去申请中断，中断响应后，需要在中断程序中手动清零。如同预分频器，计数器也有缓存寄存器（带阴影都有影子寄存器这样的缓存机制，影子寄存器才是真正起作用的。引入影子寄存器为了同步，防止发生错误

计数器计数频率：CK_CNT = CK_PSC / (PSC + 1)

计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1) =*** CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)

算溢出时间取倒数

时钟树（STM32中产生和配置时钟，并把配置好的时钟发送到个个外设的系统）

时钟是外设的基础，所以时钟也是最先需要配置的东西（程序中主函数之前韩慧执行一个SYSTEMLNIT函数用来配置时钟树。）

中间SYSCLK是系统时钟72MHZ，时钟产生电路有4个震荡源，分别是内部8MHZ高速RC震荡器，外部4-16MHZ晶体震荡器，晶振，一般是8MHZ，外部32.768KHZ晶振，给RTC提供时钟

内部40KHZ低速RC振荡器，给看门狗提供时钟。上面高速晶振提供系统时钟（AHB，APB2，APB1），内部外部都有8MHZ晶振，都可以用，外部更稳定，一般用外部。

在函数中，他会选择内部8MHZ为系统时钟，然后启动外部时钟，进入PLL锁相环进行倍频，8倍频9倍，等锁相环稳定后，选择锁相环输出为系统时钟，外部出现问题，可能会导致时钟慢了10倍，CSS时钟安全系统，切换时钟，检测外部时钟运行状态，一旦外部失效，自动切换到内部，保证系统时钟运行，防止系统时钟卡死出事。

时钟分配电路，系统时钟进入AHB总线，AHB有预分配器，分频为1，进入APB1，分频为2

.无论什么定时器，他们内部的基准时钟都是72MHZ。与门进行输出控制，控制位写的是外部时钟使能，这就是RCC_APB2PERIPHCLOCKCMD的作用，打开时钟，就是在这个位置写1，让左边的时钟能够通过与门输出给外设

定时器输出比较部分，产生PWM波形，用于驱动电机

OC（OUTPUT COMPARE）输出比较

输出比较可以通过比较CNT（计数器计数自增）和CCR（输入捕获，输出比较共用的）捕获比较寄存器值的关系，（>=<)来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出电平不断跳变的具有一定频率和占空比的PWM波形（主要作用）

每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道（输出比较，CNT与CCR比较，对输出电平进行操作，可以同时输出4路PWM波形，有各自CCR寄存器，但他们共用一个CNT计数器

级定时器的前3个通道额外拥有死去生成和互补输出的功能

PWM（脉冲宽度调制）数字输出信号，由高低电平组成的连续变化电平信号，使用PWM波形是为了等效的实现一个模拟信号的输出（数字输出端口只有0和1，按道理只能有完全亮或灭，怎么控制亮度，让LED不断亮灭，当频率足够大时，LED不会闪烁，而是呈现中等的亮度，调节时间比例，不同的亮度，电机控速也是一样，用一个很大的频率，通电断电，使得电机速度为一个中等的速度）必须要是惯性系统，高低跳变的数字信号，可以等效为中间这个虚线所表示的模拟量）

频率表示完整高低电平变化周期的时间，PWM频率越大，等效模拟信号越平稳，消耗越大。

占空比，高电平占一个周期的时间，决定PWM等效出来的模拟电压大小，等效关系一般是线性的。

分辨率，占空比变化步距（变化的精细程度）

具体分析，1.CNT与CCR比较结果，输出比较电路，通过TIM-CH1输出到GPIO引脚上

当CNT>=CCR时候，给输出模式控制器传一个信号，输出模式控制器改变他输出OC1RDF（REF参考信号）的高低电压，ETRF输入（不需要了解），REF前往主模式控制器（可以把REF映射到主模式的TRGO输出上），主要还是下面这路，极性选择，写0，信号往上走，信号电平不反转，写1往下走，非门取反，输出反转的信号，这就是极性选择，就是选择是不是要把高低电平反转一下，然后输出使能，选择要不要输出，最后到OC1引脚（CH1），

输出模式控制器如何工作，什么时候给REF高电平，什么时候低电平。

输入CNT，CCR大小关系，输出REF的高低电平

切换输出比较后当什么状态时候会发生的事情

冻结模式中，比如正在输出PWM波，突然想暂停输出，就可以设置这个模式，且高低电平也维持为暂停时刻的状态，保持不变

置有效电平就是高电平，无效电平就是低电平

电平反转，方便输出频率可调，占空比为50的PWM波形。

PWM模式1和2，一般只使用PWM1向上计数，PWM2是PWM1的取反，只是改变极性

输出模式可以设置极性，最终输出之前也可以设置极性

REF是频率可调，占空比也可调的PWM波形，最后通过极性选择输出使能，到达IO口，完成PWM波形的输出

等于30瞬间跳变为低电平，所以在0-29是高电平，周期对于计数器的一个溢出更新周期

0-99，CNT记了一百个数，CCR变化范围取决于ARR的值，ARR越大，CCR的范围越大，对应分辨率就越大（分频加1，计数+1）

PWM频率为更新频率

通道初始化好oc1通道上就可以输出pwm波形，但波形最终要借用gpio口才能输出，oc1通道借用pa0gpio口，重定义，改变引脚对应的复用关系，此时用复用开漏，推免输出，用片上外设控制，复用是同名功能不同。

Tim——cmd运行控制，开启时钟

定时器输入捕获功能

IC（INPUT CAPTURE）输入捕获

输入捕获模式下，当通道输入引脚出现指定电平跳变（上升或者下降，可以通过程序配置）瞬间，当前CNT的值将被锁存（读取CNT，并写入CCR中）到CCR中，可用于测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数

这四个是边沿信号输入引脚，一旦有边沿，输入滤波和边沿检测器就会检测到，让输入捕获电路产生动作，作用和外部中断差不多，都是检测电平跳变，然后执行动作（外部中断执行的动作是像CPU申请中断，这里电路执行的动作是控制后续电路，让当前CNT的值，锁存到CCR中，对比输出比较，一个引脚是输出端口，一个引脚是输入端口

每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输入捕获通道

可配置PWMI（PWM的INPUT）模式，同时测量频率和占空比

可配合主从触发模式，实现硬件全自动测量

主从和PWMI模式结合，测量频率占空比就是硬件全自动执行，软件不用干预，也不要中断，需要测量时候增加读取CCR即可

频率测量：(STM测频率而言，只能测量数字信号，需要车辆正弦波，要搭建信号处理电路，把正弦波转换成数字信号，处理成高低电平，然后在输入给STM32

测频法：在闸门时间T内，对上升沿计次，得到N，则频率

测频法：自定一个闸门时间T，通常设置为1S，在1S时间内，对信号上升沿计次，从0开始计，每来一个上升沿，计次+1，每来一个上升沿，其实就是来了一个周期的信号，在1S时间内，来个几个周期，频率就是多少HZ，（频率的定义：1S内出现了多少个重复的周期），这是一种直接按频率定义来测量的方法，闸门时间也可以是2S，计次值除2，就是频率

测频法测量的是一个闸门时间的多个周期自带一个均值滤波，如果在闸门时间内波形频率有变化，得到的其实是这一段时间的平均频率，测频法测量时间慢，测量结果是一段时间的平均值，值比较平滑

测周法：两个上升沿内，以标准频率计次，得到N，则频率

测周法：捕获信号的两个上升沿，测量之间持续的时间，使用一个已知的标准频率的计次时钟，来驱动计数器，从一个上升沿开始计，计数器从0开始，一直计到下一个上升沿，停止，计一个数的时间是1/FC，计N个数时间就是N/FC，N/FC就是周期，再取个倒数，就得到频率的公式，FX = FC/N

测周法只测量一个周期，就能出一次结果，出结果的速度取决于待测信号的频率，一般来说测周法结果更新更快，但是由于他只测量一个周期，所以结果值会受噪声的影响，波动比较大。

测频法适合测高频信号，测周法适合测量低频信号

例如：定了1S为闸门周期，结果1S内一个上升沿都没有，但不能认为频率是0，计次N很少时，误差会非常大，所以测频法适合测量高频率的信号，测周法适合低频信号，低频信号，周期比较长，计次就会比较多，有助于减少误差。如果待测频率太高，那么一个周期内只能计一两个数，如果待测信号再高一些，甚至一个数也计不到，不能认为频率无穷大

N越大，误差越无所谓

中界频率：测频法与测周法误差相等时的频率点（测频法和测周法的N相同）

计数次数越多，±1误差对结果的影响越小

待测频率<中界频率，测周法合适

待测频率>中界频率，测频法合适

***P17异或门（接到了通道123）：当输入引脚的任何一个引脚有电平翻转时，输出引脚就产生一次电平翻转

输入信号来到输入滤波器（对信号进行滤波，避免高频的毛刺信号误触发）和边沿检测器（可以选择高电平触发，或者低电平触发）（当出现指定电平，，边沿检测会触发后续电路

有两套滤波和边沿检测电路，第一套电路：经过滤波和极性选择得到TI1FP1，输入给通道1的后续电路，第二套电路：经过另一个滤波和极性选择得到TI1FP2，输入给下面通道2的后续电路，同理下面TI2的信号进来，也经过两套滤波和极性选择，得到TI2FP1和TI2FP2，其中TI2FP1输入给上面，TI2FP2输入给下面，两个输入信号进来可以选择各走各的，也可以选择进行交叉，让CH2引脚输入给通道1，或者CH1引脚输入给通道2，这样做的目的可以灵活切换后续捕获电路的输入，通过数据选择器进行灵活选择，可以把一个引脚的输入，同时映射到两个捕获单元，这是PWMI的经典结构，

例如，第一个捕获通道，使用上升沿触发，用来捕获周期，第二个通道，使用下降沿触发，用来捕获占空比，两个通道同时对一个引脚进行捕获，就可以同时测量频率和占空比，这就是PWMI模式。

一个通道灵活切换两个CH引脚，和两个通道同时捕获一个引脚

TRC是为了无刷电机的驱动（也可以作为捕获信号的输入）

输入信号进行滤波和极性选择后，来到预分频器，预分频器，每个通道各有一个，可以选择对前面的信号进行分频，分频之后的触发信号就可以触发捕获电路进行工作了，每来一个触发信号，CNT的值就会向CCR转运一次，转运的同时，会发送一个捕获事件，这个事件会在状态寄存器置标志位，同时也可以产生中断，如果需要再捕获期间处理事情就可以开启这个捕获中断

例如：配置上升沿触发捕获，每来一个上升沿，CNT转运到CCR一次，因为CNT计数器是由内部的标准时钟驱动的，所以CNT的数值，可以用来记录两个上升沿之间的时间间隔，这个时间间隔就是周期，再取个倒数就是测周法测量的频率了，

每次捕获后要把CNT清0，下次再上升沿（上升沿也占一格）再捕获的时候取出的CNT才是两个上升沿的时间间隔，可以用主从触发模式，自动来完成。

引脚进来先经过一个滤波器，输入为TI1，就是CH1的引脚，输出TI1F，是滤波后的信号，FDTS是滤波器的采样时钟来源

数字滤波器：由一个事件计数器组成，记录到N个事件后会产生一个输出的跳变，简单来说滤波器的工作原理就是，以采样频率对输入信号进行采样，当连续N个值都为高电平，输出才为高电平，连续N个值都为低电平输出才为低电平，如果信号出现高频抖动，导致连续采样N个值不全都一样，那输出就不会变化，这样就可以达到滤波的效果，采样频率越低，采样个数N越大，滤波效果就越好。

主从触发模式：（主模式、从模式和触发源选择三个功能的简称）

主模式：将定时器内部的信号映射到TRGO引脚，用于触发别的外设。

从模式：接收其他外设或者自身外设的一些信号，用于控制自身定时器的运行，也就是被别的信号控制。

触发源选择：选择从模式的触发信号源，也可以认为是从模式的一部分，触发源选择，选择一个指定的信号得到TRGI，TRGI去触发从模式，从模式可以在上述列表里，选择一项操作来自动执行。

三个东西对应三个函数，调用函数，给个参数就行了

例如：让TI1FP11信号自动触发CNT清零，触发源选择可以选择TI1FP1，从模式执行的操作，就可以选择执行RESET的操作，这样TI1FP1的信号就可以自动触发从模式，从模式自动清零CNT，实现硬件全自动测量。手册14.4.2

选择定时器级联，就可以选择一个定时器主模式输出更新信号到TRGO，另一个选择上一个定时器触发从模式

只使用了一个通道，目前只能测量频率，配置好时基单元，启动定时器，CNT就会在预分频之后的时钟驱动下，不断自增，这个CNT就是测周法用来计数计时的，经过预分频之后的时钟频率就是，驱动CNT的标准频率FC，(标准频率 = 72M/预分频系数)，下面输入捕获通道1的GPIO口，输入一个上面的方波信号，经过滤波器和边沿检测，选择TI1FP1为上升沿触发，之后输入选择直连的通道分频器选择不分频，当TI1FP1出现上升沿之后，CNT的当前计数值转运到CCR1里，同时触发源选择，选择TI1FP1选择为触发信号，选中TI1FP1为触发信号，从模式选择复位操作，TI1FP1的上升沿也同样会通过上面的触发源选择那一路，取触发CNT清零，注意是先转运CNT的值到CCR里去，再出发从模式给CNT清零或者是非阻塞的同时转移，CNT的值转移到CCR，同时0转移到CNT里面去，不能是先清零CNT，再捕获，否则捕获值都是0了。

例如：左上角图，信号产生一个上升沿，CCR1 = CNT，就是把CNT的值转运到CCR1里面去，这是输入捕获自动执行的让CNT = 0，清零计数器（从模式自动执行的），在一个周期之内，CNT在标准时钟的驱动下，不断自增，并且由于之前清零过了，所以CNT就是从上升沿开始，从0开始计数一直++，指导，下一次上升沿来临，然后执行相同的操作，CCR1 = CNT，CNT = 0，第二次捕获时CNT，继续执行操作，这个电路工作时，始终保持为最新一个周期的计数值N，当我们想要读取信号时，只需要读取CCR1等到N，在计算FC/N即可

CNT的值有上线（65535）

如果信号频率太低，CNT的计数值可能会溢出

想使用从模式自动清除CNT，只能用通道1和通道2，对于通道3和通道4，就只能开启捕获中断，在中断里手动清零了。（这样做程序会处于频繁中断的状态，比较消耗软件资源）

PWMI模式，使用了两个通道捕获一个引脚，可以同时测量周期和占空比，TI1FP1配置上升沿触发，触发捕获和清零CNT，TI1FP2，配置为下降沿触发，通过交叉通道，去触发通道2的捕获单元，

例如：左上角图，最开始上升沿，CCR1捕获，同时清零CNT，之后CNT一直++，在下降沿这个时刻，触发CCR2捕获，这时CCR的值就是高电平期间的计数值，CCR2捕获不会触发CNT清零，CNT++，直到下一次上升沿，CCR1捕获周期，CNT清零，这样执行，CCR1就一整个周期的计数值，CCR2就是高电平期间的计数值，用CCR2/CCR1，就是占空比。这是PWMI模式使用两个通道来捕获频率和占空比

看手册P14.3.5

图里每个部分都对应一个结构体参数，按流程来配置

定时器的编码器接口

ENCODER INTERFACE编码器接口

编码器接口可接收增量（正交）编码器的信号，根据编码器旋转产生的正交信号脉冲，自动控制CNT自增或自减，从而指示编码器的位置、旋转方向和旋转速度。

一个编码器有两个输出，一个A相，一个B相，接入STM32定时器的编码器接口，编码器接口自动控制时基单元中的CNT计数器，进行自增或者自减，例如CNT初始值为0，编码器右转CNT++，右转产生一个脉冲，CNT就加一次,左转CNT--，

左转产生一个脉冲，CNT就减一次。编码器接口（相当于带有方向控制的外部时钟）同时控制CNT的计数时钟和计数方向，CNT的值就表示了编码器的位置，每隔一段时间取一次CNT的值再把CNT清零，每次取出来的值就带表示了编码器的速度，编码器的测速实际上就是测频法测正交脉冲的频率，CNT计次（计次是针对上升沿而言的，每来一次上升沿，计数器加1），每隔一段时间取一次计次。本质就是测频法，只不过编码器接口计次更高级，能根据旋转方向，不仅能++，还能--计次，是一个带方向的测速

也可以用外部中断来接编码器（用软件资源来弥补硬件资源）

每个高级定时器和通用定时器都拥有1个编码器接口（四个定时器只能接四个编码器，实在不行用外部中断来接编码器，用软件弥补硬件（例如PWM，我可以直接来个定时中断，中断里手动计数，手动反转电平。比如输入捕获，可以来个

外部中断，然后在中断里手动把CNT取出来，放在变量里。编码器接口也可以来个外部中断，然后在中断里，手动++或--）

D两个输入引脚借用了输入捕获的通道CH1和通道CH2

对于需要频繁执行，操作简单的任务，一般会设计一个硬件模块来自动完成

当编码器的旋转轴转起来时，A相和B相就会输出方波信号，转的越快，方波的频率越高，方波的频率就代表了速度，取出任意一相的信号来测量频率，就能知道旋转速度，但是只有一相的信号无确定旋转方向。要方向还要有另一个线的辅助。

正交信号：当正转时，A相超前B相90度，反转时，A相滞后B相90度。（精度更高，可以抗噪声

正转时，第一个时刻，A相上升沿，对应B此时是低电平，第二个时刻，B相上升沿，对应A相高电平，第三个时刻，A相下降沿，对应B相高电平，B相下降沿，对应A相低电平。

反转时，第一个时刻，B相上升沿，对应A相低电平，第二个时刻A相上升沿，对应B相高电平，第三个时刻，B相下降沿，对应A相高电平，第四个时刻，A相下降沿，对应B相低电平。

当A、B相出现这些边沿时，对应另一相的状态，正转和反转正好是相反的

编码器接口的设计逻辑是：首先把A相和B相的所有边沿作为计数器的计数时钟，出现边沿信号时，就计数自增或者自减，是增还是减，由另一项的状态来确定

编码器接口的两个引脚，借用了输入捕获单元的前两个通道，编码器的输入引脚就是定时器的CH1和CH2两个引脚，信号的通路就是，CH1通过这里，通向编码器接口，CH3和CH4和编码器接口无关，其中CH1和CH2的输入捕获滤波器和边沿检测，编码器接口也有使用，但是后面的是否交叉，预分频器和CCR寄存器，与编码器接口无关，这就是编码器接口的输入部分，编码器接口的输出部分，相当于从模式控制器，控制CNT的计数时钟和计数方向，输出过程就是如果产生边沿信号，并且对应另一相的状态为正转，则控制CNT自增，否则控制CNT自减，此时计数时钟和计数方向都处于编码器接口托管的状态（不会使用），计数器的自增和自减，受编码器的控制。

编码器接口的基本结构：

输入捕获的前两个通道，通过GPIO口接入编码器的A、B相然后通过滤波器和边沿检测极性选择，产生TI1TP1和TI2FP2，通向编码器接口，编码器接口通过控制预分频器控制CNT计数器的时钟，同时，编码器接口还根据编码器的旋转方向，控制CNT的计数方向，编码器正转时，CNT自增，编码器反转时，CNT自减，一般设置ARR为65535，最大量程，将无符号数转为有符号数

工作模式：

编码器接口的工作逻辑：TI1FP1和TI2FP2接的就是编码器的A、B相，在A相和B相的上升沿或者下降沿触发计数，向上计数还是向下计数取决于边沿信号发生时，另一相的电平状态（相对信号的电平）

配置流程：

第一步，RCC开启时钟，开启GPIO和定时器的时钟

第二步，配置GPIO，配置为输入模式

第三步，配置时基单元，预分频器选择不分频，自动重装，一般给最大65535

第四步，配置输入捕获单元，只需要配置滤波器和极性两个参数

第五步，配置编码器接口模式，调用一个库函数即可

第六步，调用TIM_CMD启动定时器

如果需要测量编码器的速度：每隔一段固定的闸门时间，取出一次CNT，然后把CNT清零

输入模式如何选择，看外接模块默认输出，外接输出高电平，配置上拉，输出低电平，配置下拉，保持一致，默认高电平是习惯的状态

ADC（ANALOG-DIGITAL CONVERTER）模拟-数字转换器

ADC可以将引脚上连续变换的模拟量转换成内存中储存的数字变量，建立模拟电路到数字电路的桥梁，STM主要是数字电路，只有高低电平，没有几V的概念，想读取电压值，就要通过ADC模数转换器来实现

（DAC数模转换，与PWM相比，PWM无功率损耗，且更加简单常用）

ADC读取引脚上的模拟电压，转换为一个数据，存在寄存器里，再把这个数据读取到变量里来，就可以进行显示、判断、记录等操作

12位（分辨率，位数越高，量化结果就越精细，对应分辨率就越高）

逐次逼近型ADC，1US转换时间（从AD转换开始，到产生结果，需要花1US的时间，对应最大AD转换频率为1MHZ），

输入电压范围：0-3.3V，转换结果范围：0~4095，ADC的输入电压要求在芯片的负极和正极之间变化，最低电压是负极0V，最高电压是正极3.3V，经过ADC转换之后最小值是0，最大值是4095，0V对应0,3.3V对应4095，中间都是一一对应的线性关系。乘除系数即可

18个输入通道，可测量16个外部和2个内部信号源，外部信号源就是16个GPIO口，在引脚上直接模拟信号就行了，不需要任何的额外电路引脚就能直接测电压，2个内部信号源是内部温度传感器和内部参考电压，温度传感器可以测量CPU的温度，用ADC读取，内部参考电压是一个1.2V左右的基准电压，这个基准电压不随外部供电电压变化而变化，如果芯片的供电不是标准的3.3V测量外部引脚的电压就可能不对，这时可以读取基准电压进行校准，这样就可以得到正确的电压值了。

规则组和注入组两个转换单元，这个是STM32 ADC的增强功能，普通AD转换流程是，启动一次转换，读一次值，然后再启动，在读值，这样的流程，但是STM32的ADC可以列一个组，连续转换多个值，一次性启动一个组，连续转换多个值，并且有两个组，一个是用于常规使用的规则组，一个是用于突发事件的注入组。

模拟看门狗自动检测输入电压范围，此ADC一般可以用于测量光线强度、温度，经常会要求光线高于某个阈值、低于某个阈值，或者温度高于某个阈值，低于某个阈值时，执行一些操作，高于某你个阈值，低于某个阈值的判断，就可以用模拟看门狗来自动执行，模拟看门狗可以检测指定的某些通道，当AD值高于它设定的上阈值或者下阈值时，就会申请中断，就可以在中断函数中执行相应的操作，这样就不用手动读值，再用IF判断了

STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2,10个外部输入通道，最多只能测量10个外部引脚的模拟信号

逐次逼近型ADC的内部结构

这个图是ADC0809的内部结构图，它是一个独立的8位逐次 逼近型ADC芯片，

（以前性能不行，需要外挂一个ADC芯片才能进行AD转换），左边IN0~到IN7，是8路输入通道，通过通道选择开关，选中一路，输入到比较器上方进行转换，下面部分是地址锁存和译码，就是想选中哪一路，就把通道号放在这三个引脚上，然后给一个锁存信号，上面对应的通路开关就自动拨好了，相当于可以通过模拟信号的数据选择器，因为ADC转换是一个非常快的过程，给个开始信号，过个几个US就转换完成了，所以想转换多路信号，那不必设计多个AD转换器，只需要一个AD转换器，然后加一个多路选择开关，想转换哪一路，拨一下开关，选中对应通道，然后再开始转换就行了，这就是输入通道选择的部分，这个ADC0809只有8个输入通道，STM32内部的ADC是有18个输入通道，对应的是18路输入的多路开关，（怎么知道电压对应编码数据是多少呢，用逐次逼近方法比较）输入信号选好后，到电压比较器，它可以判断两个输入信号电压的大小关系，输出一个高低电平指示谁大谁小，它的两个输入端，上端是待测的电压，另一个是DAC的电压输出端，DAC是数模转换器，给一个数据，就可以输出数据对应的电压，DAC内部是适应加权电阻网络来实现的转换，将外部输入的未知的电压和一个已知输出的电压，两个同时输入到电压比较器，进行大小判断，如果DAC输出的电压比较大，就调小DAC数据，如果DAC输出的电压比较小，就增大DAC数据，直到DAC输出的电压和外部通道输入的电压近似相等，这样DAC输入的数据就是外部电压的编码数据了，这就是DAC的实现原理，电压调节的过程是逐次逼近SAR来完成的，为了最快找到未知电压的编码，通常会使用二分法进行寻找，（用二进制，二分法对应每一位的位权，从高到低依次判断是1还是0，八位判断八次），AD转换结束后，DAC输入数据就是未知电压的编码，输出到锁存缓存器，EOC（END OF CONVERT）是转换结束信号，START是开始转换，给一个输入脉冲，开始转换，CLOCK是ADC时钟，因为ADC内部是一步一步进行判断的，所以需要时钟来推动这个过程，下面VREF+和VREF-是DAC的参考电压，例如给一个数据255，是对应5V还是3.3V就由参考电压决定，这个DAC的参考电压也决定了，ADC的输入范围，所以他也是ADC参考电压，左边是整个芯片电路的供电，VCC和GND，通常参考电压的VCC是一样的，会接在一起，参考电压的负极和GND也是一样的，也接到一起，一般情况下ADC输入电压的范围就和ADC的供电是一样的。

STM32的ADC：

左边是ADC的输入通道、包括16个GPIO口，IN0~IN15，和两个内部的通道，一个是内部温度传感器，另一个是VREFINT（V REFERENCE INTERNAL），内部参考电压，总共是18个输入通道，然后到达模拟多路开关，可以指定想要的通道，右边是多路开关的输出，进入到模数转换器，进行逐次比较，转化结果会放在数据寄存器中，读取寄存器就能知道ADC转换的结果了，对于普通的ADC，多路开关一般都是只选中一个的，就是选中某个通道、开始转换、等待转换完成、取出结果，这是普通的流程，但是STM32就可以同时选中多个，在转换的时候，还分成了两个组，规则通道组和注入通道组，规则组可以一次最多选中16个通道，注入组最多可以选中4个通道，就像是去餐厅点菜，普通的ADC是，你指定一个菜，老板给你做，然后做好了送给你，而这里是，你指定一个菜单，这个菜单最多可以填16个菜，然后直接递个菜单给老板，老板就按照菜单的顺序依次做好，一次性给你端上来，这样的话就可以大大提高效率，当然菜单也可以只写一个菜，这样这个菜单就简化成普通模式了，对于这个菜单也有两种，一种是规则组菜单，可以同时上16个菜，但是规则组只有一个数据寄存器，就是桌子比较小，最多只能放一个菜，如果上16个菜，前15个菜都会被挤掉，只能的到第16个菜，所以对于规则组转换来说，如果使用这个菜单的话，最好配合DMA来实现，DMA是一个数据转运小帮手，它可以在每上一个菜之后，把这个菜挪到其他地方去，防止被覆盖，规则组虽然可以同时转换16个通道，但是数据寄存器只能存一个结果，如果不想之前的结果被覆盖，那在转换完成之后，就要尽快把结果拿走，注入组，相当于是餐厅的VIP座位，在这个座位上一次最多可以点4个菜，并且数据寄存器有4个可以同时上4个菜，对于注入组而言，就不用担心数据覆盖的问题了，这就是规则组和注入组的介绍，一般情况下，使用规则组就足够了，如果要使用规则组的菜单，那就配合DMA转运数据，这样就不用担心数据覆盖的问题了。

对于规则组，左下角是触发的部分，对于STM32的ADC触发开始转换的信号有两种，一种是软件触发，就是在程序中手动调用一条代码，就可以启动转换了，另一种是硬件触发，就是触发源，触发源主要是来自定时器，有定时器的各个通道，还有TRGO定时器主模式的输出，（定时器可以通向ADC、DAC这些外设，用于触发转换），ADC经常需要过一个固定时间段转换一次，比如每隔1MS转换一次，正常的思路就是，用定时器，每隔1MS申请一次中断，在中断里手动开启一次中断，这样也是可以的，但是频繁进中断对程序是有一定影响的，如果有很多中断都需要频繁进入，那将会影响主程序的执行，并且不同中断之间，由于优先级的不同，也会导致某些中断不能及时的到响应，如果触发ADC的中断不能及时响应，那ADC的转换频率就会产生影响，所以对于需要频繁进中断，并且只在中断里只完成了简单的工作的情况，一般都会有硬件的支持，可以给TIM3定一个1MS的时间，把TIM3的更新事件选择为TRGO输出，然后再ADC这里，选择触发信号TIM3的的TRGO，这样TIM3的更新事件就能通过硬件自动触发ADC转换了，整个过程不需要进中断，节省了中断资源，这就是定时器触发的作用，也可以选择外部中断引脚来触发中断，都可以在程序中配置，左上角是VREF+、VREF-、VDDA和VSSA，VREF+、VREF-这两个是ADC的参考电压，决定了ADC输入电压的范围，VDDA和VSSA是ADC的供电引脚，一般情况下VREF+要接VDDA，VREF-要接VSSA，STM32没有VREF+、VREF-的引脚内内部已经和VDDA和VSSA接在一起了。VDDA和VSSA是内部模拟部分的电源，例如ADC、RC震荡器、锁相环等，在STM32中VDDA接3.3V，VSSA接GND，所以输入电压的范围就是0~3.3V，右边的ADCCLK是ADC的时钟，也就是ADC0809中的CLOCK，是用于驱动内部逐次比较的时钟来自ADC预分频器，ADC预分频器来源于RCC，APB2时钟72MHZ，然后通过ADC进行分频，得到ADCCLK，ADCCLK最大是14MHZ，对于ADC预分频器，只能选择6分频，结果是12MHZ和8分频结果是9MHZ，上面的是DMA请求，用于触发DMA进行数据转运，再上面是两个数据寄存器，用于存放转换结果，在上面是模拟看门狗，它们可以存一个阈值高限和阈值低限，如果启动了模拟开门狗，并且指定了看门的通道，那么看门狗就会关注它看门的通道，一但超过这个阈值范围，就会乱叫，就会在上面申请一个模拟看门狗的中断，最后通向NVIC，对于规则组和注入组，它们转换完成后，也会有一个EOC转换完成的信号，EOC是规则组完成的信号，JEOC是注入组完成的信号，这两个信号会在状态寄存器置一个标志位，读取这个标志位，就能知道是不是转换结束了，同时这两个标志位也可以去到NVIC，申请中断，如果开启了NVIC对应的通道，它们就会触发中断。

ADC基本结构图

左边是输入通道，16个GPIO口，外加两个内部的通道，然后进入AD转换器，AD转换器里有两个组，一个是规则组，一个是注入组，规则组最多可以选择16个通道，注入组最多可以选择4个通道，转换的结果有放在AD数据寄存器中，其中规则组只有1个数据寄存器，注入组有4个数据寄存器，下面是触发控制，提供开始转换的的START信号，触发控制可以选择软件触发和硬件触发，硬件触发主要是来自于定时器，当然也可以选择外部中断的引脚，右边是来自RCC的ADC时钟CLOCK，ADC逐次比较的过程就是由此时钟推动，上面可以布置一个模拟看门狗用于检测转换的结果的范围，如果超出设定的阈值，就通过中断输出控制，向NVIC申请中断，规则组和注入组在转换完成后会有个EOC信号，会置一个标志位，也可以通向NVIC，右下角是开关控制，在库函数中，就是ADC_CMD函数，用于ADC上电的。

双ADC模式：就是ADC1和ADC2一起工作，可以配合组成同步模式，交叉模式等等模式，交叉模式就是ADC1和ADC2交叉的对一个通道进行采样，这样可以提高采样率。

规则组的四种转换模式

单次转换、非扫描模式

表为菜单，有16个空位，分别为序列1到序列16，可以点菜，写入你要转换的通道

在非扫描模式下，这个菜单只有第一个序列1的位置有效，这时菜单同时选择一组的方式就退化成简单的选中一个的方式了，我们可以在序列1的位置指定我们想转换的通道，比如通道2，然后就可以触发转换，ADC就会对这个通道2进行模数转换，过一小段时间后，转换完成，转换结果放在数据寄存器里，同时给EOC标志位置1，整个转换过程就结束了。判断这个标志位，如果转换完了，就可以在数据寄存器中读取结果了。如果想再启动一次转换，那就需要再触发一次。转换结束，置EOC标志位，读结果。如果想换一个通道转换，那在转换之前，把第一个位置通道2改成其他通道，然后再启动转换。

连续转换、非扫描模式

非扫描模式，所以菜单列表就只用第一个，与上次单次转换不同的是，它在一次转换结束后不会停止，而是立刻开始下一轮转换，然后一直持续下去，这样就只需要触发一次，之后就可以一直转换了。这个模式的好处就是，开始转换之后不需要等待一段时间，它一直都在转换，不需要手动开启转换了。也不用判断是否结束，想要读AD值的时候，就直接从数据寄存器取就行。

单次转换、扫描模式

这个模式也是单次转换，所以每触发一次，转换结束后，就会停下来，下次转换就得再触发才能开始，他是扫描模式，这就会用到这个菜单列表了，可以在菜单里点菜，比如第一个菜是通道2，第二个菜是通道5，等等，这里每个位置是通道几可以任意指定，并且也是可以重复的，初始化结构体里还有个参数，就是通道数目，因为这16个位置可以不用完，只用前几个，那就需要再给个通道数目的参数，告诉他，我有几个通道，这里指定通道7，那它就只看前7个位置，然后每次触发之后，它就依次对前7个位置进行AD转换，转换结果都放在数据寄存器中，为了防止数据被覆盖，就需要用DMA及时将数据挪走，7个通道转换完成后，产生EOC信号，转换结束，然后再触发下一次，就又开始新一轮的转换，这就是单次转换，扫描模式的工作流程。

连续转换、扫描模式

在上一次模式的基础上，可以在一次转换完成后，立刻开始下一次的转换。在扫描模式的情况下，还可以右边一种模式，叫间断模式，它的作用是，在扫描的过程中，每隔几个转换，就暂停一次，需要再次触发，才能继续

触发控制：

这个表就是规则组的触发源，在这个表里有来自定时器的信号，还有来自引脚或者定时器的信号，具体是引脚还是定时器，需要AFIO重映射来确定，最后是软件控制位，也就是软件触发，这些触发信号可以配置右边的寄存器来完成，库函数直接给一个参数就行。

数据对齐

这个ADC是12位的，它的转换结果就是一个12位的数据，但是这个数据寄存器是16位的，所以就存在一个数据对齐的问题，分为两种对齐方式，数据右对齐，和数据左对齐，数据右对齐就是12位的数据向右靠，高位多出来的几位就补0，第二种是数据左对齐，是12位的数据向左靠，低位多出来的几位就补0，我们一般使用的都是数据右对齐，这样读取这个16位寄存器，直接就是转换结果，如果选择左对齐，直接读的话，得到的数据会比实际的大，因为数据左对齐实际上就是把数据左移了4次，二进制的数据，数据左移一次，就等效于把这个数据乘2，左移4次，就相等于把结果乘16了，所以直接读会比实际值大16倍，左对齐的作用就是，不需要高分辨率时，就可以选择左对齐再把后面的低4位去掉，这个12位的ADC就退化成8位的ADC了。

转换时间

AD转换的步骤：采样，保持，量化，编码

STM32 ADC的总转换时间为：TCONV = 采样时间（采样保持花费的时间，采样时间越大，越能避免一些毛刺信号的干扰）+12.5个ADC周期（量化编码花费的时间）

例如：当ADCCLK = 14MHZ，采样时间为1.5个ADC周期，TCONV = 1.5 + 12.5 = 14个ADC周期 = 1US

校准

ADC有一个内置自校准模式。校准可大幅减小因内部电容器组的变化而造成的准精度误差。校准期间，在每个电容器上都会计算出一个误差修正值（数字值），这个码用于消除在随后的转换中每个电容器上产生的误差

建议在每次上电后执行一次校准

启动校准前，ADC必须处于关电状态超过至少两个ADC时钟周期。

校准是固定的只需要在ADC初始化最后加几条代码即可

硬件电路

电位器的两个固定端，一端接3.3V，另一端接GND，这样中间的滑动端就可以输出一个0~3.3V可调的电压输出了，这里可以接ADC的输入通道例如PA0口，当滑动端往上滑时，电压增大，往下滑时，电压减小，电阻的阻值不能给太小，因为它是直接接在电源正负极上的，阻值太小，这个电阻就会很费电，再小可能就发热冒烟了，一般要接K欧级的电阻

中间是传感器输出电压的电路，一般来说，光敏电阻、热敏电阻、红外接收管、麦克风都可以等效为一个可变电阻，电阻阻值没法直接测量，可以通过和一个固定电阻串联分压，来得到一个反应电阻值电压的电路，传感器阻值变小，下拉作用变强，输出端电压就下降，传感器阻值变大时，下拉作用变弱，输出端受上拉电阻的作用，电压就会升高。固定电阻一般选择和传感器电阻相近的电阻，这样可以得到一个位于中间电压区域比较好的输出

右边的电路是一个简单的电压转换电路，如果我想测量一个05V的VIN电压但是ADC只能接收03.3V的电压，那就可以搭建一个简易转换电路，使用电阻进行分压，上面阻值17K，下面组织33K，加一起是50K，中间的电压就是3.3V，就可以进入ADC转换了，这就是简单的电压转换电路

数据手册11

ADC初始化步骤

第一步，开启RCC时钟，包括ADC和GPIO的时钟，ADCCLK的分频器，也需要配置一下

第二步，配置GPIO，把需要用到的GPIO口配置成模拟输入的模式

第三步，配置多路开关，把左边的通道接入到右边的规则组列表中

第四步，配置ADC转换器，在库函数里，用结构体来配置，配置这一大块电路的参数

第五步，调用ADC_CMD开启ADC，也可以进行一下校准，减小误差

想要软件触发转换，会有函数可以触发，如果想读取结果也会有函数可以读取结果

序列中写入通道

DMA（DIRECT MEMORY ACCESS）直接存储器存取（可以直接访问STM内部存储器，包括运行内存SRAM，程序存储FLASH和寄存器等），主要是用来协助CPU，完成数据转运的工作

DMA可以提供外设（外设寄存器，一般是外设的数据寄存器DR，DATA REGISTER，比如ADC的数据寄存器，串口的数据寄存器）和存储器（运行内存（SRAM）和程序存储器（FLASH）是存储变量数组和程序代码的地方）或者存储器与存储器之前的高速数据传输，无须CPU干预，节省了CPU的资源（本质上都是存储器之间的数据转运）（特别指定了可以转运外设的存储器而言）

12个独立可配置的通道（数据转运的路径）：DMA1（7个通道），DMA2（5个通道），是数据转运的路径，从一个地方到另一个地方，就需要占用一个通道，如果有多个通道进行转运，可以个转个的，互不干扰

每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发，存储器到存储器的数据转运，一般用软件触发（使用软件触发，一股脑的以最快速度，全部转运完成），外设到存储器的转运一般用硬件触发

每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发

STM32F103C8T6 DMA资源：DMA1（7个通道）

存储器映像

有哪些存储器，被安排到了哪些地址上

计算机系统的5大组成部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备，运算器和控制器一般合在一起叫做CPU，计算机的核心关键部分就是CPU和存储器，存储器最重要的是存储器的内容和存储器的地址。

存储器分为两大类：ROM和RAM，ROM就是只读存储器，是一种非易失性、掉电不丢失的存储器，RAM就是随机存储器，是一种易失性、掉电丢失的存储器，ROM分为三块，第一块是程序存储器，FLASH，也就是主闪存，用途就是存储C语言编译后的程序代码，也就是下载程序的位置，运行程序一般也是从主闪存中开始运行的，系统存储器和选项字节，这两块存储器也是ROM的一种，掉电不丢失，实际上它们的存储介质也是FLASH，非主闪存FLASH，系统存储器是用来存储BOOTLOADER，BOOTLOADER程序一般是芯片出厂自动写入的，一般不允许修改，选项字节存的主要是FLASH的读保护、写保护，还有看门狗等等的配置，运行内存SRAM存储我们程序中定义变量、数组、结构体的地方，外设寄存器存储的是我们初始化各个外设，最终读写的东西，外设寄存器起始也是SRAM，存储内核外设NVIC和SYSTICK。

RESERVE，保留区，0X0000没有存储器，别名FLASH或者系统存储器 ，取决于BOOT引脚，程序从0开始执行，故把想执行的程序映射在0地址，映射在FLASH，从FLASH执行，映射在系统区从系统存储器映射BOOTLOMER，映射到SRAM，从SRAM启动，剩下0800开始的FLASH区，用于储存程序代码

DMA的框图

左上角是CORTEX-M3内核，里面包含了CPU和内核外设，剩下的所有东西都可以看成是存储器，所以总共就是CPU和存储器两个东西，FLASH是主闪存，SRAM是运行内存，各个外设都可以看成是寄存器，也是一种SRAM存储器，寄存器是一种特殊的存储器，一方面，CPU可以对寄存器进行读写，就像读写运行内存一样，另一方面，寄存器的每一位背后，都连接了一根导线，这些导线可以控制外设电路的状态，比如置引脚的高低电平，导通和断开、切换数据选择器，或者多位结合起来，当做计数器、数据寄存器，寄存器是连接软件和硬件的桥梁，软件读写寄存器，就相当于在控制硬件的执行，

外设就是寄存器，寄存器就是存储器，使用DMA进行数据转运，都归类为一个问题，就相当于从某个地址取内容，再放到另一个地址去。

为了高效有条理地访问存储器，设计了一个总线矩阵，总线矩阵的左端，是主动单元，也就是拥有存储器的访问权，右边这些，就是被动单元，它们的存储器只能被左边的主动单元读写，主动单元内核有DCODE和系统总线，可以访问右边的存储器，其中DCODE总线是专门访问FLASH的，系统总线是访问其他东西的，由于DMA要转运数据，所以DMA也必须要有访问的主动权，主动单元除了内核、CPU剩下的就是DMA总线了，DMA1和DMA2都各自有一条总线，下面以太网外设自己也私有一个DMA总线，DMA1有7个通道，DMA2有5个通道，各个通道可以分别设置它们转运数据的源地址和目的地址，这样他们就可以独立的工作了，下面的仲裁器，虽然多个通道可以独立转运数据，但是DMA只有一条总线，所以所有的通道都只能分时复用这一条MDA总线，若产生冲突，由仲裁器可以根据通道的优先级决定哪个通道谁先用，在总线矩阵里，也有一个仲裁器，如果DMA和CPU都要访问同一个目标，那么DMA就会暂停CPU的访问，以防止冲突，不过总线仲裁器，仍然会保证CPU得到一半的总线带宽，使CPU也能正常工作，下面的AHB从设备，也就是DMA自身的寄存器，DMA作为一个外设，也会有自己相应的配置寄存器，连接上了总线右边的AHB总线上，所以DMA既是总线矩阵的主动单元，可以读写各种存储器，也是AHB总线上的被动单元，CPU通过AHB，就可以对DMA进行配置。DMA请求（就是触发）就是DMA的硬件触发源，比如说ADC转换完成、串口接收到数据需要触发DMA转运数据的时候，就会通过这条线路，向DMA发出硬件触发信号，之后DMA就可以执行数据转运的工作了，这就是DMA请求的作用。

DMA个个部分与作用总结：访问个个存储器的DMA总线，内部多个通道，可以进行独立的数据转运，仲裁器，用于调度个个通道，防止产生冲突，AHB从设备，配置DMA参数，DMA请求，用于硬件触发DMA数据转运。

FLASH是ROM只读存储器的一种，如果通过总线直接访问的话，无论是CPU，还是DMA，都是只读的，只能读取数据，而不能写入，如果DMA的目的地址，填写了FLASH的区域，那转运时就会出错。也可以配置FLASH接口控制器，对FLASH进行写入，先对FLASH进行擦除，再写入数据。

我们主要用的是数据寄存器，可以正常读写

DMA的基本结构图

数据转运两大站点，左边外设寄存器，右边是存储器站点，包括FLASH和SRAM，存储器一般特指FLASH和SRAM，不包含外设寄存器（一般直接称为外设）

DMA的数据转运可以从外设到存储器，也可以是从存储器到外设，也可以从存储器转运到存储器，外设和存储器两个站点，且FLASH是只读的。都有3个参数，第一个是起始地址，有外设端的起始地址，和存储器端的起始地址，这两个参数决定了数据时从哪里来，到哪里去的，第二个参数是数据宽度，这个参数的作用是，指定一次转运要按多大的数据宽度来进行，可以选择字节BYTE、半字节HALFWORD和字WORD，字节就是8位转运一个UINT8_T，半字节是16位UINT16_T，字是32位UINT32_T,例如ADC的数据，ADC的数据是UINT16_T，所以参数就要选择半字节，依次转运一个UINT16_T，第三个参数是地址是否自增，这个参数的作用是，指定一次转运完成后，下一次转运，是不是要把地址移动到下一个位置去，相当于是指针P++，比如ADC扫描模式，用DMA转运数据，外设地址是ADC_DR寄存器，寄存器这边，显然地址是不用自增的，如果自增下一次转运就跑到别的寄存器那里了，存储器这边地址就需要自增，每转运一个数据后，就往后挪个坑，要不然下次再转就把上次的覆盖掉了，这就是地址是否自增的作用，就是指定是否要转运一次就挪个坑。

要进行存到存转运，把其中一个存储器地址放到外设这个站点（起始地址），起始地址写FLASH或SRAM，就会到FLASH或SRAM找数据，虽然站点叫外设寄存器，但它只是个名字而已，并不是地址只能写寄存器地址，写FLASH会到FLASH里面找，没有限制，只是公司给他起的名字，也可以叫站点A，站点B

传输存储器：用来指定，我总共要转运几次，这个传输计数器是个自减计数器，比如写个5，那DMA就只能进行5次数据转运，转运过程中，每转运一次计数器的值就会减1，当传输计数器减到0之后，DMA就不会再进行数据转运了，之前自增的地址，也会恢复到起始地址的位置，以方便之后DMA新一轮的转运。传输计数器的右边的自动重装器的作用就是，传输计数器减到0之后，是否要自动恢复到最初的值。比如传输计数器给5，如果不使用自动红装器，那转运5次后，DMA就结束了，如果使用自动重装器，那转运5次，计数器减到0后，就会立即重装到初始值5，自动重装器决定了转运的模式，如果不重装，就是正常的单次模式，如果重装就是循环模式，如果你想转运一个数组，那一般是单次模式，转运一轮就结束了，如果是ADC扫描模式+连续转换那为了配合ADC，DMA也需要使用循环模式，这个循环模式和ADC的连续模式差不多。

DMA的触发控制，触发就是决定DMA在什么时机进行转运的，触发源，有硬件触发，和软件触发，具体选择由M2M（MEMORY TO MEMORY ）（存储器到存储器）这个参数决定，当给M2M位1时，DMA就会选择软件触发，这个软件触发不是调用某个函数一次就触发一次，而是，以最快的速度，连续不断地出发DMA，指一直到传输计数器清0，（与ADC和外部中断软件触发不太一样，认为是连续触发），软件触发和循环模式不能同时用，因为软件触发是想把传输计数器清零，循环模式是清零后自动重装，如果同时用，那DMA就停不下了，软件触发一般适用于存储器到存储器的转运，因为存储器到存储器的转运是软件启动不需要时机，并且想要尽快完成，当M2M位给0，那就是使用硬件触发了，硬件触发源可以选择ADC、串口、定时器等等，使用硬件触发的转运一般是与外设有关的转运，这些转运需要一定的时机，比如ADC转换完成、串口收到数据、定时时间到等等，当硬件达到这些时机时，传一个信号过来，来触发DMA进行转运。

当给DMA使能后，DMA就准备就绪，可以进行转运了。

DMA进行转运的条件：第一，开关控制，DMA_CMD必须使能，第二，传输计数器必须大于0，第三，触发源，必须有触发信号，触发一次，转运一次，传输计数器自减一次，当传输计数器等于0，且没有自动重装时，无论是否触发，DMA都不会再进行转运了，此时需要DMA_CMD，给DISABLE，关闭DMA，再为传输计数器写入一个大于0的数，再DMA_CMD，给ENABLE，开启DMA，DMA才能继续工作，写传输计数器时，必须要先关闭DMA，再进行，不能在DMA开启时，写传输计数器。

DMA请求

此图是DMA1的请求映像，下面是DMA的7个通道，每个通道都有一个数据选择器，可以选择硬件触发或软件触发，EN是开关控制，为1工作，EN不是控制位，而是决定数据选择器要不要工作。左边的硬件触发源，每个通道的硬件触发源都是不同的，如果想选择ADC1来触发必须选择通道1，如果想选择TIM2的更新事件来触发的话，那就必须选择通道2，每个通道的硬件触发源都不同，如果想使用某个硬件触发源的话，就必须使用它所在的通道（特定的意思）。如果使用软件触发那通道就可以任意选择，因为每个软件通道的选择是一样的。如果要使用ADC1，那就有个库函数ADC_DMACMD，必须使用这个库函数开启ADC1的这一路输出，它才有效，如果想要选择定时器2的通道3那也会有个TIM_DMACMD函数，用来进行DMA输出控制，触发源具体选择哪个，取决于你把哪个外设的DMA输出开启了，如果都开启了，那是一个或门，理论上三个硬件都可以触发，一般情况下，都是开启其中一个，这7个触发源，进入到仲裁器，进行优先级判断，最终产生内部的DMA1请求，（类似中断的优先级）默认优先级是通道号越小，优先级越高，也可以在程序中配置优先级

数据宽度与对齐

数据宽度不一样如何处理

第一列是源端宽度，第二列是目标宽度，第三列是传输数目，当源端宽度和目标宽度都是8位时，转运第一步在源端的0位置，读数据B0，在目标的0位置，写数据B0，之后就是把B1，从左边挪到右边，接着B2、B3，这是源端和目标都是8位的情况，操作也很正常，继续就是源端是8位，目标是16位，它的操作就是，在源端读B0，在目标写00B0，之后读B1写00B1，等等，意思就是如果目标宽度，比源端的数据宽度大那就在目标数据前面多出来的空位补0，之后8位转运到32位，也是一样的处理，前面空出来的都补0，当目标数据宽度，比源端数据宽度小时，比如由16位转到8位现象就是，读B1B0，只写入B0，读B3B2，只写入B2，把多出来的高位舍弃掉，意思就是如果你把小的数据转到大的里面，高位就会补0，如果把大的数据转到小的里面去，高位就会舍弃掉，如果数据宽度一样，那就没事。

数据转运+DMA

将SRAM中的数组DATAA，转运到另一个数组DATAB中，参数配置：外设地址是DATAA数组的首地址，存储器地址，给DATAB数组的首地址，数据宽度，两个数组的类型都是UINT8_T，所以数据宽度都是按8位的字节传输，两个站点的地址都自增，转运完成后DATAB数组的所有数据。就会等于DATAA数组。如果左边不自增，右边自增，，转运完成后，DATAB的所有数据都会等于DATAA[0]，如果左边自增，右边不自增，DATAB[0]等于DATAA的最后一个数，DATAB其他的数不变，如果左右都不自增，那就是DATAA[0]转到DATAB[0]，其他的数据不变。方向参数，是外设站点转运到存储器站点。传输计数器给7，不需要自动重装，触发选择部分选择软件触发（存到存，不需要等待时机，尽快完成即可），最后调用DMA_CMD，给DMA使能，转运7次后，传输计数器自减到0，DMA停止，转运完成，这里的数据转运是一种复制转运，转运完成后的DATAA的数据并不会消失。

ADC扫描模式+DMA

左边是ADC扫描模式的转运流程，触发一次，7个通道依次进行AD转换，然后把转换结果都放在ADC_DR寄存器里面，在每个单独的通道转换完成后，进行一次DMA数据转运，并且目的地址进行自增，防止数据被覆盖，DMA的配置，外设地址，写入ADC_DR这个寄存器的地址，存储器的地址，可以在SRAM中定义一个数组ADVALUE然后把ADVALUE的地址当做存储器的地址，之后数据宽度，因为ADC_DR和SRAM数组需要UINT16_T的数据，所以数据宽度都是16位的半字传输，外设地址不自增，存储器地址自增，传输方向，是外设站点到存储器站点，传输计数器和通道数一样，通道有7个，所以计数7次，计数器是否重装，看ADC的配置，ADC如果是单次扫描，那DMA的传输计数器可以不自动重装，转换一轮就停止，如果ADC是连续扫描，那DMA就可以选择使用自动重装，在ADC启动下一轮的转换的时候，DMA也启动下一轮的转运，ADC和DMA同步工作，触发选择

ADC-DR的值只有在单个通道转换完成后才会有效，所以DMA转运时机，需要和ADC单个通道转换完成同步，所以DMA触发要选择ADC的硬件触发，ADC扫描模式在单个通道完成转换后，不会置任何标志位，也不会产生中断（不太好判断完成时机是什么），但是会产生DMA请求，去触发DMA转运。一般来说DMA最常用的用途就是配合ADC的扫描模式，来解决ADC固有的缺陷（数据覆盖的问题），使得它两成为最常见的伙伴。

数据手册第10章，第二章

位段，映射了外设寄存器和SRAM全部的位，位短区相当于位寻址，所有位都分配了地址，操作地址，就相当于操作其中一个位。因为空间很大，所以存在位段，单独操作寄存器或SRAM的某一位，位段区是另找了一个地方，开辟了一段地址区域，

，

初始化DMA步骤：

第一步，RCC开启DMA的时钟,AHB总线的设别

第二步，直接调用DMA_INIT，初始化配置的参数，包括外设和存储器站点的起始地址、数据宽度、地址是否自增、方向、传输计数器、是否需要自动重装、选择触发源、通道优先级

第三步，DMA_CMD给指定通道使能，如果使用的是硬件触发，要在对应外设调用XXX_DMACMD，开启一下触发信号的输出，需要DMA的中断，就调用DMA_ITCONFIG，开启中断输出，再在NVIC中配置相应的中断通道，然后写中断函数就行了，如果传输计数器清0，再想给传输计数器赋值，就DMA失能、写传输计数器、DMA使能，就可以了

外设地址是固定的

USART串口

通信接口

通信的目的：将一个设备的数据传送到另一个设备，单片机有了通信的功能，就能与众多别的模块互联，极大扩展硬件系统（例如STM32中有他没有的功能

例如蓝牙无线遥控，MPU测量加速度等等，需要外挂芯片完成，外挂芯片数据都在STM32外面，如何才能获取数据呢，需要在两个设备中，连接上一根或多个通信线，通过通信线路发送或者接收数据，完成数据交换，从而实现控制外挂模块和读取外挂模块数据的目的）

通信协议：指定通信的规则，通信双方按照协议规则进行数据收发（例如考试传答案，与对方约定通信协议，咳嗽一声表示开始，1-A，2-B，挥手表示通信结束）

通信目的是进行信息传递，双方约定的规则就是通信协议。

TX（TRANSMIT EXCHANGE）数据发送脚，RX数据接收脚

SCL时钟，SDA数据

MOSI是主机输入数据脚 MISO是主机输出数据脚 CS片选，指定通信对象

CAN通信，CAN-H PR-L 差分数据脚，两个引脚表示一个差分数据

USB，引脚是DP和DM，也是差分数据脚（差分线组合成为一个数据线

数据按照协议规定在这些引脚上进行输入和输出，从而实现通信

全双工：通信双方能够同时进行双向通信，全双工，一般有两根通信线，发射接收互不影响。

半双共

单工：数据只能从一个设备到另一个设备（而不能反着来）

时钟特性（发送波形，高电平然后低电平，接收方如何知道你是10还是1100呢，这就需要一个时钟信号来告诉接收方，什么时候需要采集数据）时钟特性分为同步和异步（I2C和SPI有单独时钟线，所以他们是同步的，接收方可以在时钟信号的指引下进行采样，其他没有时钟线，所以需要双方约定一个采样频率（当成时钟），这就是异步通信，并且还要加一些帧头帧尾，进行采样位置的对齐。

电平特性，单端信号即引脚的高低电平都是对GND的电压差，单端信号通信双方必须要共地，就是把GND接在一起。这里通信的引脚，前三个还需要加一个GND引脚，不接没法通信，之后CAN和USB是差分信号，靠差分引脚电压差来传输信号的，差分信号可以不用gnd，但是usb还是需要共地的，使用差分信号能极大的提高抗干扰能力，所以传播速度和距离会非常高，性能不错

设备，串口和usb属于点对点的通信（你跑到办公室和老师对话），中间三个可以在总线上挂载多个设备（老师在教室面对所有同学谈话），需要有寻址过程，以确定通信的对象

串口通信较简单，且单片机内会有串口口的硬件外设，使用方便，串口是点对点通信，两个设备之间。

Usb转串口模块，上面有芯片，信号是ch340，可以把串口协议变成usb协议。蓝牙串口也是一样，下面4哥是串口通信的引脚，上面芯片可以和手机互联，实现手机遥控单片机的功能

TX和RX是通信引脚，单端信号，它们的高低信号都是相对于GND的，严格上来说GND也算是通信线，串口通信的TX，RX，GND是必须要接的，vcc如果一个硬件没有供电（例如蓝牙串口，stm32有供电，蓝牙串口没有供电，需要把他们接在一起，stm通过线，向右边的子模块供电，注意供电电压，按照子模块要求

简单双向串口通信有两根通信线（发送端TX和接收端RX）

复杂一点的串口通信还有时钟引脚、硬件流控制的引脚

TX和RX要交叉连接

当只需单向的数据传输时，可以只接一根通信线（设备1到设备二，就接tx到rx的线），另一根不接

直接从单片机哩出来的一般是ttl电平，相同电平才能互相通信，当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片

差分信号抗干扰能力强，使用他，距离可达到上千米

硬件规定，一个硬件用tx发送高低电平，另一个用rx接收高低电平

串口参数及时序

如何用0和1构成我们想要发送的一个字节数据

串口数据帧的整体结构：串口中，每一个字节都装载在一个数据帧里面，每个数据帧都由起始位、数据位和停止位组成，数据位有8个，代表一个字节的8位，右边中还可以在数据位的最后加一个奇偶校验位，这样数据位总共就是9位，其中有效载荷时前8位，代表1个字节，校验位跟在有效载荷后面，占1位

波特率：规定串口通信的速率（串口一般使用异步通信，需要双方约定一个通信速率），例如每隔1S发送一位，接收方也要每隔1S接收一位，接收快了，就会重复接收某些位，如果接收慢了，就会漏掉某些位，发送和接收必须约定好速率，速率参数就是波特率，波特率本义是每秒传输码元的个数，单位是码元/S，或者直接叫波特(BAUD)，比特率是每秒传输的比特数，单位是BIT/S，或者叫BPS，在二进制调制的情况下，一个码元就是一个BIT，此时波特率就等于比特率，单片机的串口通信，基本都是二进制调制，也就是高电平表示1，低电平表示0，一位就是1BIT，（二进制数值相同）规定波特率为1000BPS，表示1S要发1000位，每一位的时间就是1mS，发送方每隔1mS发送一位，接收方每隔1mS接收一位，

高低电平是函数，瞬间发送,接受的是上升或下降沿

起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平（串口的空闲状态是高电平，没有数据传输的时候引脚必须置高电平，作为空闲状态）需要传输的时候先发送一个起始位，起始位必须是低电平，来打破空闲状态的高电平，产生一个下降沿（告诉接受设备，这一帧数据要开始了），如果没有起始位，当发送8个1的时候，数据线一直都是高电平，没有任何波动，这样接收方就不知道我是否发送数据，所以必须要有一个固定为低电平的起始位，产生下降沿，来告诉接受设备，为要发送数据了-----起始位固定为0，产生下降沿，表示传输开始

停止位；同理在一个字节数据发送完成后，必须要有一个停止位，这个停止位的作用是，用于数据帧间隔，固定为高电平，同时这个停止位也是为下一个起始位做准备的，如果没有停止位，那当为数据最后一位是0的时候，下次再发送新的一帧，就没法产生下降沿了-----停止位固定为1，把引脚恢复成高电平，方便下一次的下降沿，如果没有数据了，引脚也为高电平，代表空闲状态

数据位：表示数据帧的有效载荷，1为高电平，0位低电平，低位先行（比如发送0x0f，先变成二进制，然后从最低位开始发送，即11110000，依次放在发射引脚，如果要发射0x0f，按照波特率要求，

定时翻转，产生对应波形。

校验位：用于数据验证，是根据数据位计算得来的，串口使用奇偶校验位方法，奇偶校验可以用来判断数据传输是不是出错了，如果数据出错了可以选择丢弃或者要求重传，校验可以选择三种方式，无校验、奇校验和偶校验，无校验就是不需要校验位，波形就是上图左边的，起始位、数据位，停止位一共3个部分，奇校验和偶校验的波形就是上图右边的，起始位、数据位、校验位、停止位，总共4个部分，如果使用了奇校验，那么包括校验位在内的9位数据会出现奇数个1，如果传输 0000 1111，目前总共4个1，是偶数个，那么校验位就需要再补一个1，连同校验位就是0000 1111 1，总共5个1，保证1的个数为奇数，如果数据是0000 1110，此时3个1，是奇数个，那么校验位就补1个0，连同校验位就是0000 1110 0，总共还是3个1,1的个数为奇数，发送方，在发送数据后，会补一个校验位，保证1的个数为奇数，接收方在接收数据后，会验证数据位和校验位，如果1的个数还是奇数，就认为数据没有出错，如果在传输中，因为干扰，有一位由1变成0，或者由0变成1了，那么整个数据的奇偶特性就会变化，接收方一验证，发现1的个数不是奇数，那就认为传输出错，就可以选择丢弃，或者要求重传，这就是奇校验的差错控制方法。如果选择双方约定偶校验，那就是保证1的个数是偶数，校验方法也是同理，但是奇偶校验的检出率不是很高，例如，如果有两位数据同时出错，就特性不变，那就校验不出来了，就能校验只能保证一定程度上的数据校验，如果想要更高的检出率可以选择CRC校验，STM32内部也有CRC外设。

数据位：有两种表示方法，一种是把校验位作为数据位的一部分，另一种就是把校验位和数据位独立开，数据位就是有效载荷，校验位就是独立的1位，在串口助手里就是选择的把数据位和校验位分开描述的方法，总之无论是合在一起，还是分开描述，描述的都是同一个东西

第一个波形：这个波形是发送一个数据0X55时，在TX引脚输出的波形，波特率是9600，每一位的时间就是1/9600，大概是104US，没发送数据的时候是空闲状态高电平，数据帧开始，先发送起始位，产生下降沿，代表数据帧开始，数据0X55转为2进制，低位先行，就是依次发送1010 1010，然后参数是，1位停止，无校验，所以数据帧之后就是停止位，把引脚置回高电平，在STM32中，这个根据字节数据翻转高低电平，是由USART外设自动完成的，不用我们管，也可以软件模拟产生这样的波形，定时器定一个104US的时间，时间到之后，按照数据帧要求，调用GPIO_WRITEBIT置高低电平，产生一个一模一样的波形，也可以完成串口通信，在TX引脚发送就是置高低电平，在RX引脚接收就是读取高低电平，这也可以由USART外设完成，如果想软件模拟的话那就是定时调用GPIO_READINPUTDATABIT来读取每一位，接收的时候也需要一个外部中断，在起始位的下降沿触发，进入接收状态，并且对其采样时钟，然后依次采样8次，这就是接受的逻辑

总结，tx引脚输出定时翻转的高低电平，rx引脚接收

USART ：同步收发器（多了时钟输出模式，不支持时钟输入，为了兼容别的协议或者特殊用途设计的，不支持两个usatr直接进行同步通信，串口主要还是异步通信

）UART：异步收发器

USART (UNIVERSAL SYNCHRONOUS/ASYNCHRONOUS RECEIVER/TRANSMITTER)

通用同步，异步收发器

USART是STM32内部集成的硬件外设，可根据数据寄存器的一个字节数据自动生成数据帧时序，从TX引脚发送出去，也可以自动接收RX引脚的数据帧时序，拼接成一个字节数据，(串口通信的硬件支持电路，分为发送和接收，发送将字节数据转换为协议规定的波形，从tx引脚发送，接收部分自动接收rx引脚的波形，按照协议规定，解码为一个字节数据，存放在数据寄存器里）

配置好电路，直接读写数据寄存器，就能自动发送和接收数据了

自带波特率发生器，最高达4.5MBITS/S，配置波特率，就是就是一个分频器，比如APB2总线给个72MHZ的频率然后波特率发生器进行一个分频，得到我们想要的波特率时钟，在这个时钟下，进行收发，就是我们指定的通信波特率，

支持配置的参数：可配置数据位长度(8/9)、停止位长度(0.5/1/1.5/2)

可选校验位（常用无校验/奇校验/偶校验），可以通过配置寄存器完成，使用函数直接给结构体赋值也行。

支持同步模式（多了个clk的输出）、硬件流控制、DMA、智能卡、IRDA、LIN，硬件流控制：A设备有个TX向B设备的RX发送数据，A设备一直在发，发的太快了，B处理不过来，如果没有硬件流控制，那B就只能抛弃新数据或者覆盖原数据了，如果有硬件流控制，在硬件电路上，就会多出一根线，如果B没准备好接受，就置高电平，如果准备好了，就置低电平，A接收到了B反馈的准备信号，就只会在B准备好的时候，才发数据，如果B没准备好，那数据就不会发送出去，硬件流控制可以防止处理慢而导致数据丢失的问题，硬件流控制STM32也是有的，但是一般不用，串口也支持DMA数据转运，如果有大量的数据进行收发，可以使用DMA转运数据，减轻CPU的负担

STM32F103C8T6 USART资源：USART1、USART2、USART3，USART1是APB2总线的设备，USART2,3是APB1总线的设备，可挂

载很多设备

SW_RX、IRDA_OUT/IN这些是智能卡和IRDA通信的引脚（不用管）

发送和接收的字节数据存在串口的数据寄存器，数据寄存器分为发送数据寄存器TDR(TRANSMIT)，另一个是接收数据寄存器RDR(RECEIVE DR)，两个寄存器占用同一个地址，在程序上只表现为一个寄存器，就是数据寄存器DR(DATA REGISTER)，但实际硬件中，分成了两个寄存器，一个用于发送的TDR，一个用于接收的RDR，TDR是只写的,RDR是只读的，当进行写操作时，数据就写入到TDR，当进行读操作的时候，数据就是从RDR中读出来的，下面是两个移位寄存器，一个用于发送，一个用于接受，发送移位寄存器的作用就是，把一个字节的数据一位一位地移出去，正好对应串口协议的波形数据位，例如为在某时刻给TDR写入了0X55这个数据，在寄存器就是二进制存储,0101 0101,此时硬件检测到我写入数据了，就会检查移位寄存器是否有数据正在移位，如果没有，这个0101 0101就会立刻全部移动到发送移位寄存器，准备发送，当数据从TDR移动到移位寄存器的时候会置一个标志位，叫TXE(TX EMPTY)，发送寄存器空，检查这个标志位，如果置1了，就可以在TDR继续写入下一个数据了，当TXE标志位置1时，数据其实还没有发送出去，只要数据从TDR转移到发送移位寄存器了TXE就会置1，我们就可以写入新的数据了，然后发送移位寄存器就会在发生器控制的驱动下，向右移位，然后一位一位地，把数据输出到TX引脚，向右移位，正好与串口协议规定的低位先行是一致的，当数据移位完成后，新的数据就会在此自动地从TDR转移到发送移位寄存器里来，如果当前移位寄存器的移位还没有完成，TDR的数据进行等待，一但移位完成，就会立刻转移过来，TDR和移位寄存器的双重缓存，可以保证连续发送数据的时候，数据帧之间不会有空闲，提高了工作效率，简单来说就是数据一但从TDR转移到发送移位寄存器了，就立刻把下一个数据放在TDR等着，一但转移完毕，新的数据就会立刻跟上，这样做效率比较高。

接收端也是类似的，数据从RX引脚通向接收移位寄存器，在接收器控制器的驱动下，一位一位的读取RX电平，先放在最高位，然后向右移，移位8次后，就能接收板一个字节了，因为串口协议规定是低位先行，所以接受移位寄存器是从个高位往低位方向移动的，之后，当一个字节移位完成之后，这一个字节的数据就会整体地一下子转移到接收数据寄存器RDR里来，在转移的过程中也会置一个标志位，叫RXNE(RX NOT EMPTY)，接收数据寄存器非空，当检测到RXNE置1之后，就可以把数据读走了，同样也是两个寄存器进行缓存，当数据从移位寄存器转移到RDR时，就可以直接接受下一帧数据了，这就是USART外设整个的工作流程。发送需要加上帧头帧尾，接收需要剔除帧头帧尾，这些操作内部电路会自动执行。（大体就是数据寄存器和移位寄存器）

发送器控制：用来控制发送移位寄存器的工作的

接收器控制：用来控制接受移位寄存器的工作

硬件数据流控制（如果发送太快，接收来不及处理，会导致失去和覆盖数据的现象）：有两个引脚，一个是NRTS，一个是NCTS，NRTS(REQUEST TO SEND)是请求发送，是输出脚，也就是告诉别人，我当前能不能接受，NCTS(CLEAR TO SEND)是清除发送，是输入脚也就是接受别人的NRTS的信号的，前面的N是低电平有效，使用步骤：找另一个支持流控的串口它的TX接到我的RX，然后我的RTS输出一个能不能接受的反馈信号，接到对方CTS，当我能接收的是吧，RTS就置低电平，请求对方发送，对方的CTS收到后们就可以一直发，当我处理不过来时，比如接收数据寄存器一直没有读，又有新的数据过来了，代表我没有及时处理，那RTS就置高电平，对方CTS接收到之后，就会暂停发送，直到接受数据寄存器被读走，RTS置低电平，新的数据才会继续发送，反过来，TX给对方发送数据时我的CTS就接到对方的RTS，用于判断对方，能不能接收，TX和CTS是一对的，RX和RTS是一对的，CTS和RTS也要交叉连接，这就是流控的工作模式（一般不使用流控）

Sclk控制用于产生同步的时钟信号，配合发送移位寄存器输出，发送移位寄存器每移位一次，同步时钟就跳变一个周期，时钟告诉对方，我移出去一位数据了，看是否需要时钟信号来指导接受一下，这个时钟只支持输出不支持输入，两个USART之间，不能实现同步的串口通信，这个时钟信号的用途，第一个就是兼容别的协议，比如串口加上时钟之后，和SPI协议特别像，所以有了时钟输出的串口，就可以兼容SPI，这个时钟也可以做自适应波特率，比如接受设备不确定发送设备给的什么波特率，可以测量一下这个时钟的周期，然后计算得到波特率（需要另外写程序来实现这个功能）

唤醒单元：实现串口挂在多设备，串口一般是点对点的通信，点对点，只支持两个设备互相通信，想发数据直接发就行，而多设备，在一条总线上，可以接多个从设备，每个设备分配一个地址，先跟某个设备通信，就先进行寻址，确定通信对象，在定义数据收发，这个唤醒单元就可以用来实现多设备的功能，可以给串口分配一个地址，当我发送指定地址时，此设备唤醒开始工作，当我发送别的设备地址时，别的设备就唤醒工作，这个设备没收到地址，就会保持沉默，这样实现多设备的串口通信了。（不用）

中断输出控制：中断申请位就是状态寄存器的各种标志位，状态寄存器这里有两个标志位比较重要，一个是TXE发送寄存器空，另一个是RXNE接收寄存器非空，这两个是判断发送状态和接收状态的必要标志位，中断输出控制就是配置中断是不是能够通向NVIC

波特率发生器：其实就是分频器，APB时钟进行分频，得到发送和接收移位的时钟，时钟输入是发PCLKX(X=1或2)，因为USART1挂载在APB2，所以就是PCLK2的时钟，一般是72M，其他的USART都挂载在APB1，所以是PCLK1的时钟，一般是36M，之后时钟在进行一个分频，除以一个USARTDIV的分频系数，USARTDIV是一个数值，分为整数部分和小数部分，因为有些波特率，用72M除于一个整数的话，可能除不尽，会有误差，所以这里的分频系数是支持小数点后4位的，分频就更加精准，之后分频完还要再除个16，得到发送时钟和接收器时钟，通向控制部分，然后右边，如果TE（TX ENABLE）为1，就是发送器使能，发送部分的波特率就有效，如果RE（RX ENABLE）为1，就是接收器使能了，接收部分的波特率就有效。

复用，相同名字有不同功能

USART的基本结构

最左边的是波特率发生器，用于产生约定的通信速率，时钟来源是PCLK2或1，经过波特率发生器分频后，产生的时钟通向发送控制器和接收控制器，发送控制器和接收控制器用来控制发送移位和接收移位，之后由发送数据寄存器和发送移位寄存器这两个寄存器的配合，将数据一位一位的移出去，通过GPIO口的复用输出，输出到TX引脚，产生串口协议规定的波形，这个移位寄存器是向右移的，是低位先行，当数据由数据寄存器转移到移位寄存器时，会置一个TXE的标志位，通过判断这个标志位，就可以知道是不是可以写入下一个数据了，接收部分也是类似的，RX引脚的波形，通过GPIO输入，在接收控制器的控制下，一位一位地移入接收移位寄存器，移完一帧数据后，数据就会统一转运到接收数据寄存器，在转移的同时，置一个RXNE标志位，检查这个标志位，就可以知道是不是收到数据了，同时这个标志位也可以去申请中断，这样就可以在收到数据时，直接进入中断函数，快速的读取和保存数据，虽然有四个寄存器，但是在软件层面上，只有一个DR寄存器可以供我们读写，写入DR时，数据走上面这条路，进行发送，读取DR时，数据走下面这条路，进行接收，这就是USART进行串口数据收发的过程，右下角是个开关控制（配置完成后，用cmd开启外设）。

四种选择：9位字长（数据位长度），有校验或无校验，8位字长有校验或者无校验，最好选择9位字长，有校验或者8位字长无校验，这样每一帧的有效载荷都是1字节，

STM32的串口可以配置停止位为0.5、1、1.5、2，这四种参数的区别，就是停止位的时长不一样，1位停止位，这时停止位的时长就和数据位的一位，时长一样，1.5停止位就是数据位一位，时长的1.5倍，2个停止位，那停止位时长就是2倍，0.5个停止位，时长就是0.5倍，一般选择1位停止位。

串口的输出TX比输入RX简单很多，输出就定时翻转TX引脚高低电平就可以，输入不仅要保证采样频率和波特率一致，还要保证每次输入采样的位置，要正好处于每一位的正中间，只有在每一位的正中间采样，这样高低电平读进来，才是最可靠的，如果采样点过于靠前或者靠后，那有可能高低电平正在翻转，电平还不稳定，或者稍有误差，数据就采样错了，输入最好还要对噪声有一定的判断能力，如果是噪声，最好能置个标志位提醒一下，STM32设计的输入电路，上图展示的是USART的起始位侦测，当输入电路侦测到一个数据帧的起始位后，就会以波特率的频率，连续采样一帧数据，同时，从起始位开始，采样位置就要对齐到位的正中间，只要第一位对齐了，后面都是对齐的，为了实现这些功能对输入的电路对采样时钟进行了细分，它会以波特率的16倍频率进行采样，也就是在一位地时间里，可以进行16次采样，它的策略是最开始，空闲状态高电平，那采样就一直是1，在某个位置突然采集到一个0，那么就说明在这两次采样之间，出现了下降沿，如果没有任何噪声，那之后就应该是起始位了，在起始位，会进行连续16次采样，没有噪声的话，这16次采样，肯定都是0，实际电路有噪声，即使出现下降沿了，后序也要再采样几次，以防万一，这个接收电路还会再下降沿之后的第3次、5次、7次，进行一批采样，在第8次、9次、10次，再进行一批采样，且这两批采样，都要要求每3位里面至少有2个0，没有噪声就全是0，满足情况，如果有轻微的噪声，导致3位里面，只有两个0，另一个是1，也算是检测到了起始位，但是在状态寄存器里会置一个NE（NOISE ERROR），噪声标志位，提醒一下，数据收到了，但是有噪声，如果3位里面只有一个0，就不算检测到了起始位，这时电路就忽略前面的数据，重新开始捕捉下降沿，这就是STM32的串口，在接收过程中，对噪声的处理，如果通过了这个起始位侦测，那接收状态就由空闲，变为接收起始位，同时，第8、9、10次采样的位置，就正好是起始位的正中间，之后接收数据位时，就都在第8、9、10次，进行采样，这样就能保证采样位置在位的正中间了，这就是起始位侦测和采样位置对齐的策略

内部是16位波特率的采样时钟

用库函数方便，系统帮我们选

串口初始化：

第一步，开启时钟，把需要用的USART和GPIO的时钟打开

第二步，GPIO初始化，把TX配置成复用输出，RX配置成输入

第三步，配置USART，直接用一个结构体，就可以配置好所有参数

第四步，如果只需要发送的功能就直接开启USART，如果需要接收的功能，还需要再配置中断，在开启USART之前，加上ITCONFIG和NVIC的代码就可以了

数据包的作用是：把一个个单独的数据给打包起来，方便进行多字节的数据通信，例如，陀螺仪传感器，需要用串口发送数据到STM32，陀螺仪的数据，X轴为一个字节、Y轴为一个字节、Z轴一个字节，一共3个数据需要连续不断的发送，当我像这样XYZXYZXYZ连续发送的时候，接受方不知道这个数据哪个对应Y，哪个对应X，哪个对应Z，因为接收方可能从任意的位置接收，所以可能出现数据错位的现象，我们需要一种方式把数据进行分割（最高位当标志位），把XYZ这一批数据分割开来，分割成一批批数据包，这样在接收的时候，就知道了，数据包第一个数据就是X，数据包第二个数据就是Y，数据包第三个数据就是Z，这就是数据包的任务，就是把同一批的数据进行打包和分割。

串口数据包，通常使用的是额外添加包头包尾的这种方式，一批数据规定4个字节，前面加包头（例0xff），后面加包位（0xfe），接收到包头，知道数据包来了接下来的四个数据，就当成数据包的第1.2.3。4个数据，存在一个数组，接到0xfe，置一个标志位，告诉程序接收到了一个数据包，新数据过来，再重复

防止数据包包头包尾和数据重复的方法，第一种，限制载荷数据的范围，在发送的时候对数据进行限幅，第二种，尽量使用固定长度的数据包，第三种，增加包头包尾的数量，并且让它尽量呈现出载荷数据出现不了的状态。

文本数据包字节经过编码和译码（不用担心重复问题）

串口收发Hex数据包传输直接，解析数据非常简单，比较适合模块发送原始数据

串口收发文本数据包数据直观，容易理解，非常灵活，适合输入指令进行人机交互的场合，例如蓝牙at。cnc和3d打印机最常用的g代码，解析效率低

数据包的收发流程

数据包的发送（定义数组和字符串，调用send函数）

数据包的接收

其他可以套用

过程，收到字节，程序进行中断，拿到之后，就得退出中断，拿一个数据都是独立的过程，数据包具有前后关联性，包头后是数据，数据后是包尾，要有不同的处理逻辑。需要设计一种能够记住不同状态的机制，在不同状态执行不同的操作，同时还要进行状态的合理转移，这种程序设计思维叫做“状态机”。

第一个状态是等待包头，第二个状态是接收数据，第三个状态是等待包尾，每个状态需要一个变量来标志一下，类似于置置标志位，标志位只有0和1，状态机是多标志位的一种方式

执行流程是最开始S = 0，收到一个数据，进中断，根据S = 0，进入第一个状态的程序，判断数据是不是包头FF，如果是FF，则代表收到包头，之后置S = 1，退出中断，结束，这样下次再进中断，根据S = 1，就可以进行接收数据的程序了，在第一个状态，如果收到的不是FF就说明数据包没有对齐，应该等待数据包包头的出现，这时状态仍然是0，下次进中断，就还是判断包头的逻辑，直到出现FF，才能转到下一个状态，之后出现了FF，就可以转移到接收数据的状态了，这时再收到数据，就可以直接把它存在数组中，另外再用一个变量，记录收了多少个数据，如果没收够4个，就一直是接收状态，如果收够了，就置S = 2，下次进中断时，就可以进入下一个状态了，最后一个状态就是等待包尾，判断数据是不是FE，这样就可以置S = 0，回到最初的状态，开始下一个轮回。不是fe，进入重复等待包尾状态，知道真正接收到包尾，防止因数据和包头重复造成的错误

（编程思路）状态机使用的基本步骤：先根据项目要求，画几个圈，考虑好各个状态在什么情况下会进行转移，如何转移，画好线和转移条件，最后根据图来进行编程，例如，做个菜单，按什么键，切换什么菜单，执行什么程序。

输入模式不分普通或者复用，一个线可以有一个输出，但可以有多个输入，输入外设和gpio都可以用CRTL+ALT+空格，联想参数

TX引脚产生数据对应引脚，rx引脚接受并根据通行协议转换数据

Hex原始数据显示，选择文本模式显示字符串，即编码后的形式

传递数组用指针

数据包作用，把一个个单独数据给打包起来，方便我们进行多字节的数据通信

，实际应用中需要把多个字节打包为一个整体进行发送

例如mpu6050发送xyz，接收方不知道数据哪个对应x，y，z，从任意位置接受

，出现数据错位的现象，研究方式，把数据进行切割，分成数据包，再接收的时候，就知道xyz

数据包任务就是把同一批数据进行切割和打包，使用固定包长，包头包尾固定，就可以知道哪个数据是载荷数据

接受数据包，每收到一个字节，程序都会进行一遍中断，中断函数里，我们可以拿到这个字节，拿到之后退出中断，每拿到一个数据都是一个独立的过程，数据包有前后关联性，包头之后是数据，数据之后是包尾

包头数据和包围状态都需要有不同的处理逻辑，设计一个能记住不同状态的机制，不同状态不同操作，同时还要进行状态的合理转移，状态机，使用状态机来接受一个数据包

三个状态，等待包头，接受数据，等待包尾，每个状态用变量标记一下，类似于置标志位，进中断推进数据进行

I2C总线（Inter IC Bus）（对比串口，串口是从tx引脚到rx引脚发送数据流，以字节为单位，组合多个字节，变成数据包）（读写寄存器控制电路，至少要定义两个字节数据，一个是指定寄存器地址，一个是这个地址下存储器存的内容，写入内容就是控制电路，读取内容就是获取电路状态，问题，单片机读写自己的寄存器，可以直接通过内部数据总线来实现，直接用指针操作，不用我们担心）但是模块寄存器在单片机外面，不可能把单片机内部数据总线拉出来控制，解决办法，设计通信协议，在单片机和外部模块连接少量的几根线，实现单片机读写外部模块寄存器的功能，利用数据包，是基于对话形式完成的通信，整个过程不需要同时发送或者接收，导致始终存在一条数据线处于空闲状态，浪费资源，i2c，删掉一根线，把全双工变成半双工，增加应答机制，每发送一个字节，对方都要给我应答，同时一根线上能接多个模块，单片机可以指定和任意一个模块通信，同时在通信时候，其他模块不能对正常的通信进行干扰，把协议改成同步，加一条时钟线指导对方读写，存在时钟线，对时间要求不像异步通信那么高，单片机也可以随时暂停传输，去处理其他事情（暂停同时，时钟线也暂停了，双方能定格在暂停的时刻，过一段时间继续，不会对传输造成影响，降低单片机对硬件电路的依赖）就是一种设计方案）

在单片机和外部模块连接少量的几根线，实现单片机读写外部模块寄存器的功能，实现指定位置读写，实现了读写，就实现了对外挂模块的完全控制

两根通信线：SCL（Serial Clock）串行时钟线、SDA（Serial Data）串行通信线（一根线用来发送和接收）

同步，半双工

带数据应答

支持总线挂在多设备（一主多从（单片机作为主机，主导i2c总线的运行，所有外部模块都是从机，只有被主机点名后才控制i2c总线，未经允许，会发生冲突（类比老师上课））、多主多从（总线上任何一个模块都可以主动跳出来当主机，）

硬件规定，电路然后连接，端口输入输出模式是什么样子，软件规定，时序如何定义，字节如何传输，高位先行还是低位先行，时序由哪些部分构成。

主机权力很大，任何时候都是主机完全掌控scl线，空闲状态下，主机可以主动发起对sda的控制

只有在从机发送和接收数据时候，主机才会转交sda控制器给从机

从机可以是姿态传感器，oled，存储器，时钟模块等，从机权力小，对于scl线任何时候只能被动的读取，从机不允许控制scl线，对于sda，不允许主动发起对sda的控制，只有主机读取从机或者从机应答的时候，从机才能短暂的获取sda的控制权。

从机scl和sda连在主机拉出的线

I2c时序基本单元

空闲状态时候，scl和sda都处于高电平，无设备，由外挂上拉电阻拉高到高电平

开始，打破总线状态

起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平，从机捕获到scl高电平，sda下降沿信号时候，进行复位，等待主机使用，sda下降沿完成后，主机scl拽下来，拽下来，一方面是占用总线，另一方面方便基本单元的拼接，保证除了开始和结束，每个时序单元scl都是低电平开始，低电平结束

终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平，即scl放手到高电平，sda再放手，会到高电平，产生上升沿，触发终止条件，之后scl和sda都是高电平，回归初始状态

从机不允许产生起始和终止，所以在总线空闲状态，从机必须双手放开，不允许碰总线

Sda线，由于是半双工，主机发送时候输出，接收时候输入，从机sda也相同，如果总线时序每协调好，可能会导致电源短路，所以采用开漏输出，禁止所以设备强上拉输出，导致所以设备只能输出低电平而不能输出高电平，避免引脚浮空，在总线外面添加上拉电阻

开漏加弱上拉，避免短路和引脚的频繁切换，使得引脚同时具有输入和输出功能（类比拉杠子scl和sda是杠子，为了防止有人向上推杠子，有人向下拉杠子，规定所有人不能推杠子，只能往下拉或者放手，然后外加弹簧向上拉，低电平向下拉，弹簧打不过，输出高电平，放手，弱上拉的高电平，但是不影响数据传输造成冲突。想要输出，拉杆子或放手，控制杠子变化，像输入，直接放手，观察杠子高低，开漏模式下，输出高电平相当于断开引脚，输入之前可以直接输出高电平。）

线与，只要有一个或多个设备输出低电平就为低电平，所有为高，才是高电平，利用模式，执行多主机下的时钟同步和总线仲裁

发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次即可发生一个字节，主机拉低SCL，把数据放在SDA上，主机松开SCL，从机读取SDA的数据（高位先行）在SCL低电平期间，主机如果想要发送0，就拉低SDA到低电平，如果想要发送1，就放手，SDA回弹到高电平，在SCL低电平期间允许改变SDA的电平，当这一位放好后，主机就松手时钟线，SCL回弹到高电平，在高电平期间是从机读取SDA（主机发送）的时候，SCL高电平期间，SDA不允许变化，SDA处于高电平时从机需要尽快读取SDA，一般是在上升沿的时刻，从机已经读取完成了，主机在放手SCL一段时间后，就可以继续拉低SCL传输下一位，主机需要在SCL下降沿之后尽快把数据放在SDA上，主机有时钟的主导权，不需要着急，只需要在低电平的任意时刻把数据放在SDA上就行了，数据放完之后，主机再松手SCL，SCL高电平从机读取这一位，在SCL的同步下，依次进行主机发送和从机接收，循环8次就发送了8位数据，也就是一个字节。

拉低scl，放数据在sda，松开scl，从机读取sda

时钟线进行同步，主机字节发送一半，突然进入中断，不操作scl和sda，时序在中断位置不断拉长

Scl和sda电平暂停变化，传输暂停，中断结束后，主机回来继续操作，传输不会出问题，同步时序的好处，发送单元中，scl和sda都有主机掌控，从机只能被动读取

接收一个字节：SCL低电平期间，从机写入数据到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机再接收之前，需要释放SDA，释放SDA就相当于切换为输入模式或可以这样理解：所以设备都始终处于输入模式，发送时候主动拉低，被动接收时候，先释放sda，不去董，以免影响别人发送（原因，总线是线与，任何设备拉低，总线就是低电平，接收的时候还拽着sda不放手，别人无论发什么数据，总线都是低电平，无法发送，所以要释放sda）。

接收发送非常相似，区别发送是scl低电平期间主机给sda写数据，scl高电平中间时候从机读sda数据，

接收是scl低电平从机给sda写，scl高电平主机读sda（主机在接收之前，需要释放SDA）释放完后，从机取得sda控制权，从机要发送1，放手，sda回到高电平

可以当成发送一位和接收一位，这一位作为应答，发送接收都是在主机视角上考虑的

发送应答：主机在接收完一个字节之后，在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答

理解：主机发送一个字节，然后问有没有人收到，主机要把sda放手，有人收到，把sda拽下来，主机高电平读取数据，发现有人给他拽下来，说明有人收到，如果主机发现松手后，sda回弹，没人回应

接收应答：主机在发送完一个字节之后，在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA，把权力给从机）应答后从机放开sda

从机发送数据，得到主机应答，从机接着发送，如果从机没得到主机应答，从机认为主机不想要，从机释放sda，交出sda控制权，防止干扰后续操作

主机在起始条件之后，要先发送一个字节叫一下从机名字，所有从机都会收到第一个字节，与自己的名字（地址）比较，如果一样，相对应的从机就会响应主机的读写操作，在同一条I2C总线里，挂在的每个设别地址必须不一样，防止主机叫一个地址有多个设备都响应。

从机设备地址，在I2C协议标准里分为7位地址和10位地址，相当于每个设备的名字

每个I2C设厂时，厂商都会为它分配一个7位的地址、芯片手册

MPU6050的地址是：1101 000

一般不同型号的设备地址都是不同的，相同型号的设备地址都是相同的

如果相同型号的设备挂在在同一条总线上，可以利用设备的地址的可变部分，一般器件地址的最后几位是可以在电路中改变的，例如MPU6050地址的最后一位，由板子上的AD0引脚确定，AD0引脚接低电平，那它的地址就是1101 000，AD0引脚接高电平那它的地址就是1101 001，AT24C02地址的最后三位都可以分别由这个板子上的A0、A1、A2引脚确定

指定地址写，都是对从机的操作，主机输出字节

对于指定设备（Slave Address从机地址），在指定地址（Reg Address寄存器地址）下写入数据（Data）

空闲状态下两个总线都是高电平，主机需要给从机写入数据的时候，在SCL高电平期间，拉低SDA，产生起始条件，在起始条件之后紧跟的时序，必须是发送一个字节的时序，字节的内容必须是从机地址+读写位，（从机地址是7位，读写位是1位加起来就是1个字节8位）（发送从机地址：确定通信的对象），（发送读写位：确认接下来是要写入还是读出，0：写入，1：读出），紧跟着的单元是接收从机的应答位(Receive Ack,RA),这个时刻主机需要释放SDA，如果从机应答，从机会立即拉低SDA，应答位产生后，从机释放SDA，从机交出SDA的控制权，同样的时序再来一遍，第二个字节数据就会送入指定数据的内部，一般第二个字节是寄存器地址或者是指令控制字，第三个字节是想要往寄存器地址中写入的值，如果主机不想发送数据了，要产生停止条件，在产生停止条件之前，先拉低SDA，会后续的上升沿做准备，然后释放SCL，再释放SDA，产生SCL高电平期间SDA的上升沿

此数据帧的作用是：对于从机地址为1101000的设备在其内部0x19地址的寄存器中，写入0xAA这个数据

当前地址读，主机接收从机

对于不指定设别（Slave Address），在当前地址指针指示的地址下，读取从机数据（Data）

在SCL高电平期间，拉低SDA，产生起始条件，主机首先发送一个字节，来进行从机的寻址和读写标志位，图示波形代表，本次寻址的目标是1101000的设备，读写标志为1，表示主机接下来想要读取设备，发送一个字节后，接收从机应答位，代表从机收到了第一个字节，把SDA的控制权交给从机，主机调用接收一个字节的时序，进行接收操作，从机接收到了主机的允许，可以在SCL低电平期间写入SDA，主机在SCL高电平期间读取SDA，主机在SCL高电平期间依次读取8位，就接收到了从机发送的一个字节数据0000 1111也就是（0x0F），没有指定地址这个环节（主机进行寻址时，一旦读写标志位给1，下一个字节立马变成读的时序，来不及指定），0x0F，（在从机中所有寄存器被分配到了一个线性区域中，会有个单独的指针变量，指示着其中一个寄存器，这个指针上电一般默认0地址，每写入一个字节或者读出一个字节后，这个指针就是自动自增一次，移动到下一个位置），从机返回的是当前指针指向的寄存器的值

指定地址读

对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下读取从机数据（Data）

（复合格式），把写数据部分去掉，把前面一段设置地址，还没有指定写什么的时序追加到当前地址读时序前面，得到指定地址读的时序。前面是指定地址写，只指定了地址，没来得及写，后面是当前地址读，写了地址，在读，加起来就变成指定地址读了

指定从机地址是1101000 读写标志位是0，代表要进行写的操作，经过从机应答后，在发送一个字节第二个字节0001 1001，用来指定地址，这个数据就写入到从机的地址指针里了，从机接收到这个地址后，它的寄存器指针就指向了0x19这个位置，不给从机发要写入的数据，而是再来个起始条件，起始条件后，重新寻址并且指定读写标志位，此时读写标志位为1代表开始读，继续主机接收一个字节，这个字节数据就是0x19地址下的数据。

先开始，写入地址，停止，写入地址回存在地址指针里面，地址不会因为时序的停止而消失，在开始，读当前位置，停止。官方规定是一整个数据针，开始，重复开始，停止，两条拼接成一条

上面介绍的都是对一个字节的操作

写多个字节：最后一部分重复几次，发送一个字节和接收应答，第一个数据就写入0x19的位置（写入一个地址后地址指针会自动+1，变成0x1A）第二个数据就会写到0x1A的位置，第三个数据写入的是0x1B的位置，时序变成在指定位置写，按顺序写入多个字节

读也是，读地址指针也会自增，就可以连续读出一片区域的寄存器，读完后，要给从机发个非应答

，应答时候不把sda拉低，从机读到sda为1，知道主机没应答，从机收到非应答，就知道主机不想要继续，从机释放总线，把sda控制权交还给主机，给应答的话从机回发送下一个数据，想停止，被sda拽住，不能变成高电平。

总结：给应答从机发，给非应答，从机不发

硬件连接线路，软件操作线路，以此来实现指定地址写寄存器和指定地址读寄存器，主机就能完全掌控外挂模块，这就是i2c协议的内容，即使外挂芯片寄存器不在stm中，仍然可以通过通信协议，实现读写外挂芯片寄存器的功能

产品说明书，了解芯片原理，参数和硬件电路

可以分别测量xyz

（通过数据融合得到姿态角）欧拉角：飞机机身相对于初始XYZ轴的夹角，反应了飞机的姿态，

飞机头下倾或者上仰，轴夹角叫做俯仰，左右翻滚，轴夹角叫做滚转，机身水平，机头像右或者左转向，夹角叫做偏航，欧拉角表达了飞机此时的姿态，单个传感器不能得到准确的欧拉角，只有进行数据融合，综合多种传感器，取长补短，才能得到精确稳定的欧拉角

获得欧拉角需要多个数据，常用的数据融合算法：互补滤波、卡尔曼滤波等

加速度计本质是弹簧计，测量加速度a，找单位质量物体

正方体六个面所测的力就是加速度，例如只有芯片放在地球上，只有底面受到压力所以，xy输出为0，z输出1个g，自由落体，所有面不受力，xyz为0，但是加速的时候夹角改变

加速度计有静态稳定性，不具备动态稳定性

角动量守恒，保持旋转轴方向不变，外部动，内部旋转轴不动，平衡环连接处产生角度偏差，连接处放电位器，测量电压可以得到角度，mpu6050测量的是角速度，绕xyz旋转的角速度，角速度积分为角度，陀螺仪有动态稳定性，不具有静态稳定性，两种互补，进行动态滤波

0x68或者《1位变成0xd0融入读写位的从机地址

Xcl，扩展脚，当六轴不够用时候，MPU6050 XCL和SDA是扩展使用，通常是外接磁力计或者气压计，接上后，主机接口可以直接访问扩展芯片数据，把扩展芯片数据读取到mpu6050上

Dmp进行数据融合和姿态解算

主机从机执行逻辑不同，一般只关注主机

软件i2c只用gpio的读写即可，不用看库函数

第一步，scl，sda初始化为开漏输出 第二部，scl和sda置高电平

开漏输出仍然可以输入，输入时候，先输出1（释放sda，松手），输出0，读取都是0，外部为一被线与变成0，然后读取输入数据寄存器就行了

高电平空闲状态

然后完成i2c的六个基本单元

开始，先确保scl和sda释放,先拉低sda，再拉低scl

手动反转来完成高低电平，做个定义来简便，端口号替换名字

用宏定义，可以把整个函数换一个名字

宏定义再套函数，容易理解，方便加软件延时

先释放sda，再释放scl，然后在拉低，兼容起始条件和重复起始条件

为了确保结束时候释放sda能产生上升沿，时序单元开始时，先拉低sda，在释放scl和sda

除了终止条件scl是高电平，所有单元都会保证scl以低电平结束，方便个个单元的拼接（scl低电平，主机写入数据给sda，sda变换数据，从机读取sda，scl高电平，保证数据稳定，sda不允许变化

BITACTION把数据转换成非0即1

函数本身自带时间，拉高，从机读取

Scl低电平变化数据，高电平读写数据（数据不变），读写分离的操作，低电平定义为写的时间，高电平定义为读的时间

如果scl高电平期间，非要动sda，破坏游戏规则，这个条件就是起始和终止条件，起始和终止与数据传输过程不同，scl高电平的时候，sda变化。且一开始sda就是高电平，处于空闲状态（主机释放sda）

发送和接收应答是发送接收字节的简话，一部分

低电平时候主机将应答放到sda上，高电平从机读取应答

Scl默认低电平，接收应答，函数进来是scl低电平，主机释放sda，防止干扰，同时从机把应答位放到sda上，scl高电平，，主机读取，scl低电平，进入下一个时序单元

可能会认为主机释放sda，然后读取sda，读取为1，没意义

解释：i2c引脚是开漏输出加弱上拉，主机（代码）输出1，并不是强制sda为高电平，而是释放sda，i2c在通信，主机释放sda，从机也会起作用（而不是在旁边看戏），从机如果在的话，有义务把sda拉低，故即使主机把sda释放，再读取，读到的值也可能是0，读到0有从机，读到1，无从机

I2c是在通信，通信是有从机的，主机不断驱动scl时钟时，从机有义务去改变sda的电平，主机每次循环读取sda，读取到的数据是从机控制的

只有自己写自己读，还要通信干什么，要明白我们在通信，通信是有时序的，有些引脚电平，之前读和之后读，读的值不同

协议规定，开始后，主机必须发送一个字节，内容是从机地址+读写选择

发送后，从机接收应答（看看从机有没有接收）位，看看从机有没有接收到数据

接收应答后，继续发送一个字节，用来写入寄存器地址（mpu6050默认是睡眠模式），地址存在mpu6050当前地址指针中，用于指定具体读写哪个寄存器

再发送一个字节，指定我要写入寄存器地址下的数据

要写多个字节，for循环多执行第三次操作

发送一个字节，要进行接收应答

建好时序，建外设模块（实现指定地址读写，当前地址读）

模块建立在i2c通信上，包含底层函数，类似继承

指定地址写对应模块寄存器，先拼装时序

指定地址读对应模块寄存器，前面部分和指定地址写一样，用来从机地址+读写选择

发送后，从机接收应答（看看从机有没有接收）位，看看从机有没有接收到数据

接收应答后，继续发送一个字节，用来写入寄存器地址（mpu6050默认是睡眠模式），地址存在mpu6050当前地址指针中，用于指定具体读写哪个寄存器

（即设置mpu6050当前地址指针）然后转入读的时序，重新指定读写位

即重新开始，写地址|0x01，接收应答后，sda控制权交给从机，从机发送字节，主机接收字节，然后给从机发送应答。0给应答，1不给应答（主机收回sda控制权），要继续读就发送应答

读写寄存器，寄存器也是存储器，只不过存储器只能读和写，数据无实际意义，而寄存器的每一位数据都对应了硬件电路的状态，寄存器和硬件外设电路是可以互动的，可以通过寄存器来控制电路

用指针进行变量的地址传递，多返回值

结构体，变量打包，统一进行传递

Mpu6050当初小球放在正方体里面测量受力

最底层i2c协议程（引脚怎么配置，时序什么时候高电平，什么时候低电平-》驱动层（如何读写，配置寄存器，如何读取数据）驱动相关--》主函数应用层

通信协议时序很重要，理解时序，可以按照规定，反转通信引脚的高低电平，反转产生的时序波形满足了规定，通信双方就能理解并解析这个波形，实现通信

硬件用i2c（软件灵活，硬件不太行）