STM32的概述与开发环境的搭建
一. STM32的概述
stm32F1系列是来自ARM公司具有突破性的以ARM Cortex-M3为内核的32为微处理器,内核为ARM公司为要求高性能,低功耗,低成本,性价比高的嵌入式应用专门设计的Cortex-M内核。
1. STM32F1系列芯片介绍
STM32F103ZET6(战舰,精英版)与STM32F103RCT6(mini版)
- 内核:
-32位 高性能ARM Cortex-M3处理器
-时钟:高达72M
-单周期乘法和硬件除法 - IO口
-STM32F103ZET6:144引脚 112个IO
-STM32F103RCY6: 64引脚 51个IO
-大部分IO口都耐5V
-支持调试:SWD和JTAG - 存储器容量:
STM32F103ZET6: 512K FLASH,64K SRAM
STM32F103RCT6: 256K FLASH,48K SRAM - 时钟,复位和电源管理:
①2.0-3.6V电源和IO电压
②上电复位,掉电复位和可编程的电压监控
③强大的时钟系统
-4~16M的外部高速晶振
-内部8MHZ的高速RC振荡器
-内部40KHZ低速RC振荡器,watchdog时钟
-内部锁相环(PLL,倍频),一般系统时钟都是外部或内部高速时钟经过PLL倍频后得到
-外部低速32.768K的晶振,主要做RTC的时钟源 - 低功耗:
-睡眠,停止,和待机三种低功耗模式
-可用电池为RTC和备份寄存器供电 - AD:
-3个12位AD
-转换范围:0~3.6V(电源电压)
-内部通道可以用于内部温度测量
-内置参考电压 - 定时器:
-4个通用定时器
-2个基本定时器
-2个高级定时器
-1个系统定时器
-2个看门狗定时器 - 通信接口:
-2个IIC接口
-5个串口
-3个SPI接口
-1个CAN2.0
-1个USB FS
-1个SDIO
2. stm32系列的命名规律
目前本人使用的stm32系列开发板为stm32F103ZET6(精英版),其命名的规律如下图:
3. 关于查找资料
-如果查找IO口是否独立,可查看《精英版IO引脚分配表》
-如果查找IO口与串口的关系,或其IO口的功能,或是否容忍5V,可查看《数据手册》的表5(FT表示容忍5V)。
二. IO端口与串口的区别
▶ IO实现简单的输入输出,没有通信协议,而串口是有通信协议的数据输入输出,而通信协议就是约定波特率,停止位,奇偶校验位,硬件流控制,收发模式等
三. 开发环境搭建
1. MDK软件安装
- 在“软件资料”里找到mdk5
- 安装mdk_514.exe
- 安装Keil.STM32F1xx_DFP.1.0.5.pack
2. USB串口驱动安装
- 在“软件资料”里找到CH340驱动
- 运行SETUP.exe
3. 程序下载方法
STM32的程序下载有多种方法:USB,串口,JTAG,SWD等。
(1). 串口下载
▶STM32的串口下载一般只能通过串口1下载,为了使用串口下载,首先要在板子上设置一下,在板子上把RXD和PA9(STM32的TXD),TXD和PA10(STM32的RXD)通过跳线帽连接起来,这样我们就把 CH340G 和 MCU 的串口 1 连接上了。(串口2可以用来串口通信但不能进行串口下载)
▶串口下载的原理如下图:
USB与MCU串口之间通过一个转换芯片(CH340)来将串口信号转换为USB信号,然后再将USB连接到电脑。这样就实现了串口与USB的通信。(类似于51单片机)
(2). 程序的烧录
stm32一般采用FlyMCU进行烧录。
运行该软件后注意设置好串口,波特率,hex文件的路径正确。
这里一定要选中“DTR的低电平复位,RTS高电平进BootLoader”
(3). STM32的启动模式
STM32直接通过两个引脚Boot0和Boot1设置启动模式
具体如下图:
主闪存存储器启动:指运行板子flash memory里的程序
系统存储器启动:指通过串口下载
▶一般下载程序把Boot0和Boot1全置为0是因为stm32内部有一个自动下载电路,这就是为什么在下载程序时FlyMCU一定要选中“DTR的低电平复位,RTS高电平BootLoader”的原因。
4. JLINK下载
具体步骤如下:
-安装好MDK和JLINK驱动
-运行MDK,首先编译程序,必须error==0!
-点开设置,并选择debug
-选择JLINK后点击Setting
-在这个地方可以选择JTAG或者SW下载(JTAG一般选用5Mhz,SW一般选用10Mhz或者5Mhz)
-接下来点击Flash Download,再按如下配置
-最后回到设置里,点击Utilities,按图配置
至此,JLINK的配置完成!
点击编译旁边的load即可下载程序!
四. 库函数和寄存器的区别
本质上是一样的。我们可以在库函数模板中直接操作寄存器,因为官方库相关头文件有寄存器定义。但是不能在寄存器模板中调用库函数,因为没有引入库函数相关定义。
了解寄存器基本原理可以让我们对stm32相关知识有比较深入的理解。如果底层代码配置出现了问题需要调试的话,必须对寄存器有一定的了解才能找到问题,因为调试代码,底层只能查看寄存器相关配置。
eg:要控制某个IO口的状态
在51单片机中:P0=0x11;
在stm32寄存器开发:GPIOx->BRR = 0x0011;
在stm32库函数开发:
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin) {
GPIOx->BRR = GPIO_Pin;
}
这个时候你不需要再直接去操作 BRR寄存器了,你只需要知道怎么使用 GPIO_ResetBits()这个函数就可以了。
五. 新建工程模板-基于固件库
- 在建立工程之前,在电脑的某个目录下面建立一个文件夹(名字任意),后面所建立的工 程都可以放在这个文件夹下面,这里我以 “first” 为例子。
- 点击MDK的菜单:Project –>New Uvision Project ,然后将目录定位到刚才建立的文件夹 first 之下,在这个目录下面建立子文件夹 USER(名字任意), 然后定位到 USER目录下面,我们的工程文件就都保存到 USER文件夹下面。工程命名为 first ,点击保存。
接下来会出现一个选择 CPU 的界面,就是选择我们的芯片型号。如下图所示,因为本人使用的是ALIENTEK 精英 STM32F103 ,所以型号为 STM32F103ZET6,所以在这里选择 STMicroelectronics->STM32F1 Series>STM32F103->STM32F103ZET6(如果使用的是其他系列 的芯片,选择相应的型号就可以了)
- 现在 USER目录下面包含 2 个文件夹和 2 个文件
first.uvprojx 是工程文件,非常关键,不能轻易删除。Listings 和 Objects 文件夹是 MDK 自动生成的文件夹,用于存放编译过程产生的中间文件。我们不删除这两个文件夹也是没有关系的,只是我们不用它而已。 - 接下来在 first工程目录下面,新建 3 个文件夹 CORE, OBJ 以及 STM32F10x_FWLib。CORE 用来存放核心文件和启动文件,OBJ 是用来存放编译过程文件 以及 hex 文件,STM32F10x_FWLib 文件夹顾名思义用来存放 ST 官方提供的库函数源码文件。
- 将官方的固件库包里的源码文件复制到我们的工程目录文件夹下面。 打开官方固件库包,定位到我们之前准备好的固件库包的目录STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver 下面, 将目录下面的 src,inc 文件夹 copy 到我们刚才建立的 STM32F10x_FWLib 文件夹下面。
- 将固件库包里面相关的启动文件复制到我们的工程目录 CORE之下,打开官方固件库包,定位到目录 STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\CMSIS\CM3\CoreSupport 下面,将文件 core_cm3.c 和 文 件 core_cm3.h 复 制 到 CORE 下 面 去 。 然 后 定 位 到 目 录 STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\startup\arm 下面,将里面 startup_stm32f10x_hd.s 文件复制到 CORE 下面。
现在看看我们的 CORE文件夹下面的文件: - 定位到目录: STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x 下面 将里面的三个文件 stm32f10x.h,system_stm32f10x.c,system_stm32f10x.h,复制到我们的 USER 目录之下。然后将 STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Project\STM32F10x_StdPeriph_Template 下面的 4 个文件 main.c,stm32f10x_conf.h,stm32f10x_it.c,stm32f10x_it.h 复制到 USER目录下面。
- 下面我们将这些文件加入我们的工程中去。在MDK中右键点击 Target1,选择Manage Components.
- Project Targets一栏,我们将Target名字修改为first,然后在Groups一栏删掉一个Source Group1,建立三个 Groups:USER,CORE,FWLIB。然后点击 OK,可以看到Target 名字以及 Groups 情况。
- 下面往 Group 里面添加我们需要的文件。我们按照步骤 9 的方法, 选择需要添加文件的 Group,这里第一步我们 选择 FWLIB , 然 后 点 击 右 边 的 Add Files, 定 位 到 我 们 刚 才 建 立 的 目 录 STM32F10x_FWLib/src 下面,将里面所有的文件选中点击 Add,然后 Close。
- 同样,将 Groups 定位到 CORE 和 USER下面,添加需要的文件。 CORE 下面需要添加的文件为 core_cm3.c,startup_stm32f10x_hd.s ,USER目录下面需要添加的文件为main.c,stm32f10x_it.c,system_stm32f10x.c. 这样需要添加的文件已经添加到工程中了,最后点击OK,回到工程主界面。
- 接下来要编译工程,在编译之前首先要选择编译中间文件编译后存放目录。 方法是点击魔术棒,然后选择“Output”选项下面的“Select folder for objects…”,然后选 择目录为上面新建的 OBJ 目录,并勾选Create HEX File。
- 下面选择 c/c++选项.然后点击 Include Paths 右边的按钮。弹出一个添加 path 的对话框,然后我们将图上面的 3 个目录添 加进去。
然后填写 “STM32F10X_HD,USE_STDPERIPH_DRIVER”到 Define 输入框里面。 这里如果用的是中容量那么 STM32F10X_HD修改为 STM32F10X_MD,小容 量修改为 STM32F10X_LD. 然后点击OK。 - 至此,一个工程就建立完毕,之后将main文件内的代码删除,输入你需要的代码即可。