初学者入门：认识STM32单片机

本教程含有较多专业词汇，大部分时候，不完全理解并不影响继续往下阅读，大家只需要了解大致的概念即可。当然，也鼓励大家多查百度和多问chatgpt，让自己学会的更多。

什么是单片机？

单片机，就是把中央处理器CPU、存储器、等计算机的功能部件，和定时器、I/0（输入输出接口）、串口等外设集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

单片机的特点：

1.体积小，集成度高，电源功耗低

2.控制功能强，易拓展外设

3.价格便宜，性价比高

STM32是意法半导体（ST）推出一款32位的单片机。STM32具有超低的价格、超多的外设、丰富的型号、优异的实时性、极低的开发成本等优势。

既然大家已经了解单片机了（bushi） ，那我们就一起走进STM32的世界吧！

如下图，是STM32的系统结构原理图，是不是一脸懵，那就别看下面这个先

让我们简化并翻译一下：

各部分功能如下：

1. CPU：包含运算器，控制器及若干寄存器，是单片机的控制和指挥中心。

2. ROM（STM32中称为FLASH）：用于存放程序和数据，为只读储存器。更改（擦除）和写入程序都较为麻烦，需要遵守FLASH相关的协议。可以认为是计算机的硬盘。

3. RAM（STM32中称为SRAM）：用于存放运算的中间结果、数据暂存及数据缓冲等。可以随机读入或读出，读写速度快，读写方便；但是断电或复位会丢失数据。可以认为是计算机的内存。

4. 总线矩阵：总线矩阵用于主控总线之间的访问仲裁管理，提高了各部件交流的效率。

5. 寄存器：虽然图里面没有寄存器，但是后续会经常提到它。寄存器可以看成储存0和1的一个指定名字和功能的地址。如果我们要在某个引脚输出一个低电平，我们只要往相的引脚对应的寄存器写一个1，即可实现.

6. GPIO：通用型输入输出（接口），意思是你可以随意使用它输出或输入0和1，甚至以115200次每秒的速度翻转或接收0和1。

7. 注意：上面的所有东西，都集成在了单片机的芯片上，因此说单片机集成度高，是真的很高。

虽然大家大致了解了STM32单片机的结构，但肯定还不清楚自己将要如何操控这个精妙装置。接下来，让我们一起了解一个程序如何实现整个运算过程。

一. 假设一个客户需求

1. x=3   y=x+5 

2. 先计算出y的值，若y大于0则点亮位于GPIO_ PA0(也就是单片机上的A0接口)处的LED

看起来很简单，但这是了解单片机运行原理的一个非常重要的案例：

二. 配置初始化文件

什么？你说你想直接把代码写了跑起来？

单片机还在睡觉呢，或者他脑袋里还想着上一个程序。

你输入单片机的每一个程序，都必须要用很多很多的篇幅告诉它，脑干怎么指挥全身（各种CPU指令）、心脏该怎么跳动（配置时钟树）、血液该怎么流动（定义各种宏以方便数据传输），因为每次输入新程序进去都完全擦除ROM再重写，所以每个程序都必须包含初始化的内容。不然，它当场给你表演一个原地睡觉（卡死）。

配置初始化文件的方法有两种：

1. 基于STM32库函数的开发

STM32库函数的开发,可以避免大家对着数据手册查并操作各种寄存器，而是直接用库的函数来实现各种参数的初始化和功能。

如果你想点亮一个led。你需要准备好一个包含整个单片机初始化的内容的源代码，如下图所示（不用细看，我也也不熟）。

然后再复制粘贴一个GPIO_init（初始化GPIO接口）的函数进去，然后再改成相应的序号。当然，如果你想启动串口、定时器、ADC等其他功能，也需要把相应的初始化代码块一个个塞进去，如下图所示（不用细看，不是重点）。

(上图：GPIO，PB5和PE5的初始化代码块)

然后再在主函数中输入相应的代码（见下一节），我们的程序才能完成。

使用标准库开发有助于大家更了解底层的代码和寄存器的使用，可以保证基础更加的扎实。但是对新手来说不够友好。

2. 基于STM32Cubemx（下面那个蓝蓝的软件，你们的好帮手）的HAL库开发

如果按照上面的方法，那当我们遇到下面问题的时候，可能就有些棘手：

我们手上有STM32f103c8t6单片机的启动文件，但是此次项目要求我们用STM32f427IIH单片机，且要求你打开CAN1、CAN2、USART1、USART2、TIM23456、和十路的PWM，并按照需求配置参数。那我们可要忙的屁股着火螺旋起飞啰，而且不好检查参数是否正确。

因此，我们需要有更加高效、准确的方法：使用STM32Cubemx配置文件

打开STM32Cubemx，并经过操作，可以看到如下界面：

你可以直接生成相应芯片（此时为F427iih）的初始化和配置文件，非常的舒服。

接下来，直接用图形化界面即可设置好各种参数（可以跟着详细的文档做，一套做下来就能用了）

（上图：左边为希望使用的功能，中间为功能的参数配置，右边为图形化的功能展示）

当然，我也是从萌新走过来的，第一次看到上图也很害怕，感觉自己根本驾驭不了这个恐怖的机器。

下图是做出遥控小车的STM32f103c8t6和引脚图（仅供参考）。是不是感觉不算特别复杂？

什么？看起来还复杂。那我们只能通过我们自己的努力，慢慢熟悉这个软件。我也尽我的力把教程写的有趣一点，让大家愿意跟着一步一步走，收获更多的知识。

跑题了，当我们按下这个按钮

 我们就直接得到了一份结构规范的启动和初始化代码。（如下）

点几下鼠标，我们给单片机写的脑干、血液、心脏的程序就全部完成啦！

因此可以看出，STM32CubeMx是一个很便捷的图形化配置软件，可以快速配置、维护、修改工程。后续所有教程都将基于STM32Cubemx的开发。

三. 写代码

直接上干货

需求如下：

x=3   y=x+5

计算出y的值，若大于0则点亮位于GPIO_ PA0(也就是单片机上的A0接口)处的LED

代码是这个（基于HAL库编程）要写在主函数的无限循环中（为什么是无限循环呢，我们可以假设一个智能家居设备，即使你没按下按钮，他也会一直运行着，一直判断你是否按下按钮，或者监测一些其他的数据）

uint8_t x=3;      
uint8_t y=0;
 
while(1)
{
y=x+5;
if(y>0)
  GPIO_Writepin(GPIOA,GPIO_PIN_0,0);
}

代码很好读懂，定义x，y两个unsigned int类型的变量（HAL库有对数据类型单独进行宏定义，感兴趣的可以右击uint8_t并进入definition）

 然后做加法，然后判断，若y>0，输出低电平，电流从LED的正极流进PA0，LED点亮。

四. 编译代码

STM32是机器，他只听得懂机器语言（汇编语言），因此我们需要把我们上面写的给人看的代码变成汇编语言，大概是下面的效果(别细看 不考)

因此我们写完代码，要点一下编译按钮。

此时的内容不只是程序，而更应该称为 指令。

五. 烧录代码

我们用专门的烧录器将代码直接烧写至单片机的FLASH内，即完成了代码的烧录。注：一般烧录后需要按一下复位的按钮单片机才会开始运行。

Keil这个软件等于说自带烧录的环境，只需要按照教程选好型号即可将编译好的代码烧录进单片机。

六. 代码如何变成现实（略微介绍一下微机原理，感兴趣可以看）

汇编语言的代码烧写至FLASH内。

复位单片机！

单片机开始运行！

PC（程序计数器）从零开始累加，执行以下循环

1. 它数到n，FLASH里的n号指令被取出，拿去CPU执行。

2. 指令会涉及到一个地址，某个数字住在内存的一个房间里，房间的号码叫做地址。这一步只会将地址送去地址寄存器，并解出住在那的数字。

3. 那个数字被拿去CPU，进行计算，计算结果将以变量放在某处

这三步，每步的时间，在STM32f103c8t6单片机中，大约为一至两个机器周期，也就是10——40纳秒。

在第n=114514时，CPU收到指令，将一个1塞进一个叫GPIOA->BRR寄存器的某一位中

随着一个1塞进了那个位置，寄存器的电路所连接的一个三极管轰然导通，电流如泉涌一般沿着三极管导向了GND（可以理解为负极），如此，那个名为PA0的引脚变为了低电平，LED也随之点亮。

七. 总结

这就是我们如何点亮一个led的全过程，写的挺粗糙的。希望这篇教程能起到抛砖引玉的效果，让大家能通过此教程了解到单片机工作的原理，并有兴趣更进一步的深入学习，在之后的学习中事半功倍。

其他的教程，由于CSDN插入图片较为麻烦，因此我直接将生成的PDF文档放入免费的资源中，可以进入我的主页查找。

如下，包含IO、PWM控制舵机、电路搭建、电机控制的教程，代码和演示视频，都置于其中。

(80条消息) 基于STM32的机械臂遥控麦轮小车-之超级适合新手的教程-嵌入式文档类资源-CSDN文库

祝大家学业有成。