STM32基础课程笔记

【1】STM32简介

命名规范
STM32F051K8U6
ST - 公司
M - micro eletronics
32 - 32位处理器 STM8
F - 基础版 L - 低功耗 G - 电源
051 - 入门级别 103 - 主流级别 407 - 高性能
K - 32个管脚
8 - 64K
U - UQFN 封装类型
6 - 工作温度范围
STM32和ARM的关系？
STM32的CPU是采用的ARM-CortexM0架构的

ARM处理器命名规范
ARM7\9\11
Cortex - A ：开放式操作系统手机智能电视
Cortex - R ：实时系统汽车电子
Cortex - M ：低成本的优化解决方案

实时操作系统：一般用于单片机
分时操作系统：通过时间片轮转进行调度工作 Linux典型的分时操作系统
最大区别就是响应速度。

处理器和架构？
三星S5P6818 ARM-cortexA53 v8
麒麟990 4ARM-cortexA55+4ARM-cortexA76 v8

【2】Cortex-M0架构

Cortex-M0主要功耗和性能的平衡
Cortex-M0微处理器主要包括处理器内核、嵌套向量中断控制器（NVIC）、调试子系统、内部总线系统构成，通过高性能总线（AHB-LITE）与外部进行通信。

两种工作模式：

线程模式（Thread Mode）：芯片复位后，即进入线程模式，执行用户程序；
处理模式（Handler Mode）：当处理器发生了异常或者中断，则进入处理模式进行处理、处理完成后返回线程模式

两种工作状态：

Thumb状态：正常运行时处理器的状态
调试状态：调试程序时处理器的状态

CortexM0支持的异常和中断：

Cortex-M0处理器最多支持 32 个外部中断（通常称为 IRQ）和一个不可屏蔽中断（NMI），
另外 Cortex-M0 还支持许多系统异常（Reset、HardFault、SVCall、PendSV、SysTick）

指令集：

ARM指令集
32位精简指令集；
指令长度固定；
降低编码数量产生的耗费，减轻解码和流水线的负担；
Thumb指令集
Thumb指令集是ARM指令集的一个子集；
指令宽度16位；
与32位指令集相比，大大节省了系统的存储空间；
Thumb指令集不完整，所以必须配合ARM指令集一同使用。

【3】CortexM0的寄存器映射

寻址空间 0-4G
32位 2^32次方
4G = 4 * 1024 * 1024 * 1024 = 4,294,967,296
寄存器地址映射
在编程手册中找到GPIO相关寄存器，GPIOA的起始地址为0x28000000
MODER 0x00
OTYPER 0x04

#define GPIOA_BASE   ((usigned int)0x28000000)
#define GPIOA_OTYPER  *(unisgned int *)(GPIOA_BASE+0x04)

封装成结构体：

typedef struct
{__IO uint32_t MODER;        /*!< GPIO port mode register,                     Address offset: 0x00      */__IO uint32_t OTYPER;       /*!< GPIO port output type register,              Address offset: 0x04      */__IO uint32_t OSPEEDR;      /*!< GPIO port output speed register,             Address offset: 0x08      */__IO uint32_t PUPDR;        /*!< GPIO port pull-up/pull-down register,        Address offset: 0x0C      */__IO uint32_t IDR;          /*!< GPIO port input data register,               Address offset: 0x10      */__IO uint32_t ODR;          /*!< GPIO port output data register,              Address offset: 0x14      */__IO uint32_t BSRR;         /*!< GPIO port bit set/reset register,      Address offset: 0x1A */__IO uint32_t LCKR;         /*!< GPIO port configuration lock register,       Address offset: 0x1C      */__IO uint32_t AFR[2];       /*!< GPIO alternate function low register,  Address offset: 0x20-0x24 */__IO uint32_t BRR;          /*!< GPIO bit reset register,                     Address offset: 0x28      */
} GPIO_TypeDef;#define GPIOA               ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)
GPIOA->OTYPER = 0X20;

位操作赋值：

清零用与，置一用或。
将GPIOA->OTYPER的第6位置1，第7位置0。
先清零后置位：

  GPIOA->OTYPER = GPIOA->OTYPER & ~(0x3 << 6) | (1<<6) #define GPIOA               ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)
#define GPIOA_BASE            (AHB2PERIPH_BASE + 0x00000000UL)
#define AHB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x08000000UL)
#define PERIPH_BASE           0x40000000UL              /*!< Peripheral base address in the alias region */

实际GPIOA的基地址为0x40000000+ 0x08000000 = 0x48000000

【4】启动文件

Stack_Size       EQU     0x400  //初始化栈空间为1KAREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3  //定义一个段STACK，未初始化，可读可写，ALIGN=3 以2^3 = 8字节对齐
Stack_Mem       SPACE   Stack_Size
__initial_spHeap_Size      EQU     0x200  //初始化堆空间为512字节AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem        SPACE   Heap_Size
__heap_limit

【实验】通过寄存器点亮LED灯

点亮D10绿灯 - LED4 - 核心板PB0
让PB0这个管脚输出低电平即可

使能GPIOB的时钟
将RCCAHBENR的第18位置1
RCC->AHBER |= 1<<18;
配置PB0为输出模式
将GPIOBMODER的第0位置1，第1位清零。
GPIOB->MODER &= ~(0x3);
GPIOB->MODER |= 0x1;
配置PB0为推挽输出
将GPIOBOTYPER的第0位清零；
GPIOB-> OTYPER &= ~0x1
将GPIOBODR的第0位清零
GPIOB->ODR &= ~0x1

【5】GPIO 通用输入输出口

1.输出类型

三极管（流控）
放大状态：发射结（BE）正偏，集电结（BC）反偏。
饱和状态：发射结正偏，集电结正偏。
截止状态：发射结反偏，集电结反偏。

推挽输出：具备输出高低电平的能力。
开漏输出：具备输出低电平的能力，可通过外加上拉电阻输出高电平。

2.输入类型

浮空输入：IO -> 施密特触发器 -> 输入寄存器 -> 读
模拟输入 : IO -> 输入寄存器 -> 读
上拉输入 : IO -> 上拉电阻 -> 施密特触发器 -> 输入寄存器 -> 读
下拉输入：IO -> 下拉电阻 -> 施密特触发器 -> 输入寄存器 -> 读

3.GPIO相关寄存器

4个32位配置寄存器
1. GPIOx_MODER模式寄存器
2. GPIOx_OTYPER输出类型寄存器
3. GPIOx_OSPEEDR输出速度寄存器
4. GPIOx_PUPDR上拉下拉寄存器
  浮空取决于外设的电平
  上拉 - 高
  下拉 - 低
2个32位数据寄存器
1. GPIOx_IDR输入数据寄存器
2. GPIOx_ODR输出数据寄存器
1个32位置位/复位寄存器
GPIOx_BSRR
2个32位复用功能配置寄存器
1. GPIOx_AFRH复用功能高位寄存器
2. GPIOx_AFRL 复用功能低位寄存器

【实验】点亮一个LED灯

查看电路原理图
在底板原理图上找到对应的LED灯 LED2 LED3 LED4
在核心板原理图上找到对应控制管脚 PB2 PB1 PB0
查看芯片手册找到对应的控制寄存器
1. 开启GPIOB的时钟
  RCC_AHBENR
  位 18 IOPBEN: GPIOB 时钟使能
  由软件置 1 或清 0.
  0: GPIOB 时钟关闭
  1: GPIOB 时钟开启
  RCC->AHBENR |= 1<<18
2. 选择输出模式
  GPIOB_MODER 010101
  MODERy[1:0]: 端口 x 配置位 (y = 0…15)
  这些位可由软件写来配置 I/O 口模式。
  00: 输入模式 ( 复位状态 )
  01: 通用输出模式
  10: 复用功能模式
  11: 模拟模式
  GPIOB->MODER |= (1<<0)|(1<<2)|(1<<4)
3. 选择输出类型
  GPIOx_OTYPER
  OTy[1:0]: 端口 x 的配置位 (y = 0…15)
  这些位可由软件写来配置 I/O 口的输出类型。
  0: 推挽输出 ( 复位状态 )
  1: 开漏输出
  GPIOB->OTYPER = 0x0;
4. 配置输出数据
  GPIOB_BSRR 端口置位 / 复位寄存器
  位 31:16 BRy: 端口 x 复位位 y(y = 0…15)
  这些位只写。读这些位时返回 0x0000 数值。
  0: 对相应的 ODRx 位无影响
  1: 复位相应的 ODRx 位
  GPIOB -> BSRR = (0x7 << 16);

  //LED灯初始化void LED_Init(){RCC->AHBENR |= 1<<18;                 //使能GPIOB的时钟GPIOB->MODER |= (1<<0)|(1<<2)|(1<<4); //配置PB0为输出模式GPIOB->OTYPER = 0x0;                  //配置为推挽输出}void main()
{while (1){//实现三个LED灯闪烁GPIOB -> BSRR = (0x7 << 16);//复位PB0 PB1 PB2输出低电平HAL_Delay(500);GPIOB -> BSRR = 0x7;       //置位PB0 PB1 PB2 输出高电平HAL_Delay(500);}
}

【6】HAL库编程版本

GPIO写函数
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)
功能：给定GPIO引脚写入指定数据
参数：

  GPIO_TypeDef* GPIOx 端口 A...Fuint16_t GPIO_Pin  引脚编号 0 - 15GPIO_PinState PinStateGPIO_PIN_RESET: 清0  低电平GPIO_PIN_SET:   置1  高电平返回值：空

void MX_GPIO_Init(void)  //LED初始化函数
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();  //使能GPIOB的时钟/*Configure GPIO pin Output Level */HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);//配置PB0 PB1 PB2 初始状态为输出低电平GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  //配置输出模式为推挽输出GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;  //无上拉下拉GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;  //输出速度为低速HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); //使能GPIOB组}

HAL库实现流水灯：

      HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(200);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(200);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(200);

【实验】五向按键控制实验

五向按键通过一个或门由 D3&KEY输出
只要有一个方向按键按下，则能够从D3&KEY这个管脚读到高电平
核心板PA8管脚连接D3&KEY
读PA8管脚输入的信号即可判断按键是否被按下
读PA8管脚的值

HAL_GPIO_ReadPin
GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin (GPIO_TypeDef * GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
功能：读管脚的电平值
参数：GPIOx端口号
GPIO_Pin 管脚编号
返回值：GPIO_PinState管脚实际的电平值

if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port,KEY_Pin) == 1)
{             HAL_GPIO_WritePin(LED4_GPIO_Port,LED4_Pin,0);
}else
{HAL_GPIO_WritePin(LED4_GPIO_Port,LED4_Pin,1);
}
HAL_Delay(100);

void HAL_GPIO_TogglePin (GPIO_TypeDef * GPIOx, uint16_tGPIO_Pin)
功能：电平翻转
参数：GPIOx 端口号
GPIO_Pin管脚编号
返回值：空

   //按键按一次 LED切换一次状态if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port,KEY_Pin) == 1){            while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port,KEY_Pin) == 1);//抬手监测HAL_GPIO_TogglePin(LED4_GPIO_Port,LED4_Pin);                  }

【7】通信相关基础知识

通信对象最少要有两个
1. 根据时钟源可以区分为：
  1. 同步通信：通信双方共用一个时钟信号。
  2. 异步通信：通信双方各自都有一个独立时钟源，双方约定好通信速度。
2. 通过通信方式区分为：
  1. 串行通信：用一根数据线进行通信，同一时刻只接收一个bit位数据
    优点：节省资源，占用管脚少
    缺点：通信效率低
  2. 并行通信：用多根信号线同时进行同时，同一时刻能够接收多个bit位数据
    优点：通信效率高
    缺点：占用管脚资源多
3. 根据传输方向区分为：
  单工：只能作为接收设备或者发送设备，要么收要么发。广播、收音机
  半双工：可以接收也可以发送，但是同一时间只能发送或接收。对讲机
  全双工：同一时间既可作为发送端又可作为接收端。手机

【8】串口USART – 通用同步异步收发器

UART – 异步通信串行全双工
USART – 同步通信
(5v）TTL电平：逻辑1 ：2.4v ~ 5v 逻辑0： 0 ~ 0.5v

EIA电平（RS232）：逻辑1 ： -3v ~ -15v 逻辑0：+3v ~ +15v 15m
RS485 ：双绞线差分信号 1300m
逻辑1 ： 2v ~ 6v 逻辑0：-2v ~ -6v
单片机 — 串口线 — 电脑
CH340
USB转串口芯片

【9】串口通信协议

起始位（1位）：低电平
数据位（8位）：
校验位（1位）：奇偶校验
停止位（1位）：高电平
奇校验：数据位中1的个数+校验位上1的个数为奇数
偶校验：数据位中1的个数+校验位上1的个数为偶数
例如：
发送01010101采用奇校验，校验位应该为1

数据接收过程： RX -> 接收移位寄存器 -> 接收数据寄存器 -> CPU or DMA
数据发送过程： CPU or DMA -> 发送数据寄存器 -> 发送移位寄存器 —> TX

【10】串口相关寄存器

配置寄存器：
控制寄存器 USART_CR1 CR2
波特率寄存器 USART_BRR

发送数据寄存器：
中断和状态寄存器USART_ISR
接收数据寄存器 USART_RDR
发送数据寄存器USART_TDR

【11】串口发送实验

分析原理图
PA9 – USART1_TX
PA10– USART1_RX
配置CubeMX
使能USART1 - 异步通信Asynchronous
配置USART1参数
波特率 – 115200
数据位 –8位
校验位 – NONE
停止位 – 1位
编写发送函数

  void My_Putchar(uint8_t ch){while(!(USART1->ISR & (1<<7)));USART1->TDR = ch;}

【12】串口接收实验

完成串口接收函数
实现大小写转换
例如：通过串口给单片机发送大写字母A，单片机返回小写字母a。
先实现串口接收函数：

uint8_t My_Getchar(void)
{uint8_t ch;while(!(USART1->ISR & (1<<5))); //等待接收寄存器非空ch = USART1->RDR;return ch;
}

在main函数里实现：
while(1){ch = My_Getchar();if(ch>='A'&&ch<='Z'){My_Putchar(ch + 32);}else if(ch>='a'&&ch<='z'){My_Putchar(ch - 32);}else{My_Putchar('?');}
}

【13】HAL库函数版本

HAL库版本发送数据：
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
UART_HandleTypeDef *huart : 句柄（注意取地址）
uint8_t *pData : 发送的字符数组首地址
uint16_t Size: 发送数据长度
uint32_t Timeout : 超时时间（规定时间内没完成发送返回HAL_TIMEOUT

HAL_UART_Transmit(&huart1, "hello test\n", strlen("hello test\n"), 100);

HAL库版本接收数据:
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
通过HAL库函数实现串口收发：

uint8_t str[32] = {0};
while(1){HAL_UART_Receive(&huart1, str,sizeof(str), 100); HAL_UART_Transmit(&huart1, str, strlen(str), 100);  //用strlen记得添加string.h文件memset(str,0,sizeof(str));
}

【13】printf重定向到串口工具实验

a想要发送一个不定长度的到串口
将printf打印的内容输出到串口中，因为printf使用标准库fputc
那么我们将fputc重写即可
添加stdio.h头文件，编译后查找fputc函数将函数原型找出来
extern _ARMABI int fputc(int /*c*/, FILE * /*stream*/) __attribute__((__nonnull__(2)));
重写fputc函数：

int fputc(int ch, FILE *file){while(!((huart1.Instance->ISR) & (1<<7)));huart1.Instance->TDR = ch;return ch;}

007A1200
02DC6C00
在main.c里测试printf：
printf(“hello world\n”);

【13】scanf输入重定向实验

重写fgetc函数

 extern _ARMABI int fgetc(FILE * /*stream*/) __attribute__((__nonnull__(1)));int fgetc(FILE * file){int ch;while(!((huart1.Instance->ISR) & (1<<5)));ch=huart1.Instance->RDR;return ch;}

在main函数里通过scanf和printf实现输入输出：
scanf("%s",buf);
printf("%s",buf);
注意：在串口工具里发送字符串时记得添加/r/n结束标志（可参考群里图片设置自动发送附加位）

【14】中断介绍

概念：当处理器在正常执行程序时，突然有外部/内部中断事件发生，
此时需要暂停当前正在执行的程序，并进行备份，转而去处理中断事件，
处理完成后，返回当时程序执行位置继续执行。
举例
老师正在讲课（正常执行的程序）
老徐叫我去开会（外部中断信号）
暂停讲课保存课堂笔记（压栈保护现场）
跳转到中断处理程序（根据异常向量表进行跳转）
开会（执行中断处理程序）
会后回来继续上课（出栈恢复现场）
意义：提高突发事件的处理效率
NVIC 嵌套向量中断控制器
1. 管理中断
  每一个外部中断进来都可能被执行或禁止，并可以设置为挂起状态或清除状态。
  挂起：当处理器正在处理高优先级事件时，低优先级中断事件会先被设置为挂起状态。
  清除：当处理完中断处理程序时，可将该中断事件设置为清除状态。
2. 支持中断或异常的向量化处理
  当异常或中断发生时，给定PC一个特定的地址，对应各个中断或异常处理程序的执行地址，这个按照优先级排列组成的地址列表称为中断向量表。
  异常：来自于处理器内部的异常事件
  中断：来自于处理器外部的中断事件
3. 支持中断嵌套
  1. 有3个固定优先级，都是负值，不可改变。
  2. 优先级数越小，优先级越高。
  3. 由两个bit位控制的可配置优先级 00 01 10 11
  4. 抢占式优先级
    抢占，高优先级中断事件可以打断正在处理的低优先级中断事件
    响应式优先级
    两个中断事件同时到达时，处理响应优先级高的事件。

【实验】按键中断

按键按下，触发中断控制串口打印“interrupt”

查看芯片原理图
按键 – PA8
使能UART1为异步通信模式 – PA9 PA10
在CubeMX中进行配置
1. uart1配置为ASY异步模式
2. PA8管脚配置为GPIO_EXTI8外部中断模式
3. 在NVIC详细配置里使能外部中断EXTI4to15
打开工程
启动文件中找到对应的中断向量
DCD EXTI0_1_IRQHandler ; EXTI Line 0 and 1
DCD EXTI2_3_IRQHandler ; EXTI Line 2 and 3
DCD EXTI4_15_IRQHandler ; EXTI Line 4 to 15
找到中断处理函数

  void EXTI4_15_IRQHandler(void){HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_8);}

继续跳转
外部中断处理程序

 void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin){if(__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != 0x00u){ __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin); //清楚中断标志HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);   //处理中断回调函数}}

进入中断回调函数

  __weak void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) //__weak弱化符 可重写该函数{      UNUSED(GPIO_Pin);}在gpio.c里重写中断回调函数：void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin){if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_8)  //判断是否为EXTI8中断事件{printf("interrupt!");  //打印“interrupt”}}

【15】串口中断

串口发送完成中断串口发送“hello”完成之后触发中断事件，在中断中发送“world”。
1. 在CubeMX中将UART1设置为异步模式
2. 在NVIC中使能串口全局中断
  USART1 global interrupt I USART1 wake-up interrupt through EXTI line 25
3. 生成工程后编译，在启动文件中找到对应中断向量：
  DCD USART1_IRQHandler ; USART1
```
void USART1_IRQHandler(void)
{HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
}
```
1. 找到串口中断处理函数
  void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)
  发送完成中断
  UART_EndTransmit_IT(huart);
2. 发送完成中断回调函数
  static void UART_EndTransmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart)
  {
  ATOMIC_CLEAR_BIT(huart->Instance->CR1, USART_CR1_TCIE);
  huart->gState = HAL_UART_STATE_READY;
  huart->TxISR = NULL;
  #if (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS == 1)
  huart->TxCpltCallback(huart);
  #else
  HAL_UART_TxCpltCallback(huart);
  #endif
  }
3. 重新发送完成中断回调函数
  __weak void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
  {
  UNUSED(huart);
  }
  在uart.c中重写
  void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
  {
  HAL_UART_Transmit(&huart1,"world",sizeof("world"),100);
  }
4. 在main.c中触发发送完成中断
  HAL_UART_Transmit_IT(&huart1,"hello",sizeof("hello"));
串口接收完成中断
//重写接收完成中断回调函数

 void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart){HAL_UART_Transmit(&huart1,"Recive 4 char",sizeof("Recive 4 char"),100);}//main.c中触发接收中断while (1){HAL_UART_Receive_IT(&huart1,str,4);  //接收4个字符 触发一次中断 HAL_Delay(1000);printf("%s",str);memset(str,0,sizeof(str));}

【实验】五向按键电压采集实验

查看电路原理图
找到按键ADC监测管脚 – PA0
配置CubeMX
配置PA0管脚为ADC_CH0
使能串口为异步通信模式
使能RCC时钟配置时钟选择高速外部时钟48Mhz
生成工程
需要使用的函数：
HAL_ADC_Start 开始转换
HAL_ADC_PollForConversion 等待转换
HAL_ADC_GetValue 获取转换结果
HAL_ADC_Stop 停止转换
代码实现：

 while(1){if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_8)){HAL_Delay(100);if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_8)){HAL_ADC_Start(&hadc);HAL_ADC_PollForConversion(&hadc,100);value = HAL_ADC_GetValue(&hadc);HAL_ADC_Stop(&hadc);printf("key:%d",value);}}

【16】STM32的时钟系统

时钟系统是由振荡器(信号源)，定时唤醒器，分频器等组成的电路。
常用的信号源：石英晶体 RC振荡器
震荡不稳停振不起振
倍频：CPU需要更高的频率，石英晶体成本高，震荡频率高不稳定，所以需要把低频率倍频到高频率
分频: CPU频率很高但是外设不需要这么高的频率
STM32四个时钟源
1. HSI 高速内部时钟 RC振荡器 8MHZ
2. HSE 高速外部时钟石英晶体/陶瓷 8MHZ
3. LSI 低速内部时钟 RC振荡器 40KHZ 看门狗用的时钟源只能是这个，有时候也给RTC时钟源
4. LSE 低速外部时钟 32.768KHZ的使用晶体给RTC做时钟源

PLL(倍频器) 图10-时钟树

【17】systick定时器

定时器：能够计数和定时的器件称为定时器，systick又叫滴答定时器，是一个定时设备，(定时的本质是计数-保证时钟信号是周期性的)，systick位于Contex_M0的内核当中，和NVIC是捆绑的，产生一个systick的异常，IRQ异常号是15
滴答定时器是一个24位的递减定时器，最多能计数2^24(0xFFFFFF)，减到0的时候出发中断，再次重装值继续减1

【实验】追Systick - 8M的时基

配置CubeMx 时钟树-高速内部时钟-8M(使用默认)
DCD SysTick_Handler

 void SysTick_Handler(void){HAL_IncTick();}__weak void HAL_IncTick(void){uwTick += uwTickFreq;//uwTick +=1 ; --> uwTick++;}__IO uint32_t uwTick;  // __IO防止编译器优化 uwTick是个全局变量 初始值是0HAL_TickFreqTypeDef uwTickFreq = HAL_TICK_FREQ_DEFAULT; //枚举类型HAL_TICK_FREQ_1KHZ = 1U //就是1HAL_TICK_FREQ_DEFAULT = HAL_TICK_FREQ_1KHZ

main.c
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. /
初始化外设 flash和Systick
HAL_Init();
/ Use systick as time base source and configure 1ms tick (default clock after Reset is HSI) */
使用高速内部时钟配置systick时基是1ms
（就算配置了48M在复位之后第一次也是HSI-8M）
HAL_InitTick(TICK_INT_PRIORITY);
Care must be taken：
外设中断调用HAL_Dela的时候，要注意中断优先级的问题，必须要提高systick的优先级(数字越小越高)，否则会遇到阻塞/屏蔽的情况

1.中断处理函数为什么要延时？ 2.NVIC捆绑内核组件，两个中断优先级会有影响。
/Configure the SysTick to have interrupt in 1ms time basis/
if (HAL_SYSTICK_Config(SystemCoreClock / (1000U / uwTickFreq)) > 0U)
{
return HAL_ERROR;
}
uint32_t SystemCoreClock = 8000000;
HSI - 8MHZ 1/8M秒可以计一个数，计了8M/1000个数
8M/(1000/1) == 1/8M8M/1000=1/1000s = 1ms
uint32_t HAL_SYSTICK_Config(uint32_t TicksNumb)
{
return SysTick_Config(TicksNumb);
}
SysTick->LOAD = (uint32_t)(ticks - 1UL); / set reload register 配置重装寄存器*/
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL << __NVIC_PRIO_BITS) - 1UL); //设置优先级

【实验】 HAL_Delay函数

__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay) //想要延时的毫秒数
{uint32_t tickstart = HAL_GetTick();//tickstart一上来是1uint32_t wait = Delay; //想要延时的值放到wait里if (wait < HAL_MAX_DELAY) //判断延时时间是否合法{//wait += (uint32_t)(uwTickFreq);//wait +=1; wait ++;}while((HAL_GetTick() - tickstart) <= 10*wait){1-1 < 112-1 < 11   1-11 --- 10ms12 - 1= 11}
}__weak uint32_t HAL_GetTick(void)
{return uwTick; //返回的是不断自增的uwTick值
}

【实验】 48M高速外部时钟 - 查看重装值

上电之后还是8M 一次过后会改变成我们设置的值

debug
SysTick->LOAD = (uint32_t)(ticks - 1UL);
搜索
/* Update the SystemCoreClock global variable */
SystemCoreClock = HAL_RCC_GetSysClockFreq() >> AHBPrescTable[(RCC->CFGR & RCC_CFGR_HPRE)>> RCC_CFGR_HPRE_BITNUMBER];

/* Configure the source of time base considering new system clocks settings*/
HAL_InitTick (TICK_INT_PRIORITY);

【18】通用定时器

F051有6个通用定时器，一个基本定时器，一个高级定时器
1. 通用定时器： TIM2 3 14 15 16 17
  定时器的定时和计数
  输入捕获
  输出比较 – 输出PWM波形
2. 基本定时器 TIM6
  定时器的定时和计数
3. 高级定时器
  带死区的PWM和刹车功能
定时器计数模式
向上计数计数器从0开始向上加到加载值(TIMx_ARR)触发一个计数器向上计数溢出中断，然后从0开始重新计数
向下计数计数器从重装值(TIMx_ARR)开始向下减，减到0触发向下计数溢出中断，然后重装初始值
中央对齐(向上向下) 计数器从0开始向上加到加载值(TIMx_ARR)，
计数器从重装值(TIMx_ARR)开始向下减

假设现在频率是48M 用定时器实现1S的定时
48 / 48(0-47) = 1MHZ * 1M 个 = 1S
频率HZ 周期S 计数个

输入捕获和输出比较
1）输入捕获：用来获取外部事件的
2）输出比较：定时器从0开始到CCR的值输出低电平，从CCR到ARR的值输出高电平，循环此过程
CCRX：占空比 ARR:周期
PWM：脉冲宽度调制
寄存器
TIMx_CNT 计数器当前的值
TIMx_ARR 自动重装值
TIMx_CCRx 捕获/比较寄存器

【实验】用通用定时器TIM2实现定时1S中断在中断处理函数里打印字符

CubeMx配置
使用HSI 写48M
USART - 115200
Precasler=48-1 //分频
conter = 1000000-1 //重装值1M个
NVIC里中断打开
DCD TIM2_IRQHandler

  void TIM2_IRQHandler(void){HAL_TIM_IRQHandler(&htim2);}/* TIM Update event */ 定时器数值更新if (__HAL_TIM_GET_FLAG(htim, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET){if (__HAL_TIM_GET_IT_SOURCE(htim, TIM_IT_UPDATE) != RESET){__HAL_TIM_CLEAR_IT(htim, TIM_IT_UPDATE);HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(htim);}}

【实验】软件定时器实现上述功能模拟HAL_Delay函数

设计思想：
1. 设计一个定时器 (软件层次结构体：开始时间想要延时的时间)
2. 函数：设定定时时间的函数比较定时时间是否达到
3. CubeMX新建一个工程 48M 开两个LED
4. 新建文件
  file -new softtimer.c --> core/src
  file -new softtimer.h --> core/inc
  在Application user上右键选择Add existing file将.c文件添加进来(.h不需要这个操作)
5. softtimer.h里
  #ifndef __SOFTTIMER_H__
  #define __SOFTTIMER_H__
  #include "stm32f0xx.h" —>是在左边Driver/CMSIS的文件夹下的system_stm32f0xx.c下找到的头文件
  #endif
softtimer.c里
setTimer compareTimer两个函数
main.c文件测试功能

【19】ADC模数转化

ADC逐次逼近形的模拟-数字转化器(采样量化编码)
*模拟信号和数字信号的区别？是否连续
*dht11-温湿度传感器-直接出数字信号
ADC特性
量程：能测量的电压的范围
分辨率： ADC的分辨率通常以二进制数表示，位数越多分辨率越高，转化时间越长
转化时间：从转化开始到获得稳定的数字信号的时间
19个通道：16个外部(对应16个引脚)，3个内部(芯片的温度定时器的信息内部参考电压)
ADC的结果以左对齐或者右对齐的方式存在16位的寄存器当中
ADC最高的频率14M(时钟树查看)
转化方式
单通道单单次转化
单通道连续转化
多通道扫描单次转化
多通道扫描连续转化
间隔转化
存在AD的中断和状态寄存器ADC_ISR
EOC:通道转化结束
EOS:序列转化结束

【实验】基于五项按键的AD采集实验(判断方向，打印上下左右)

查看电路图
ADC_KEY - PA0 (GPIO引脚复用映射) - AD_IN0
D3&KEY - PA8 - input
clock pre 时钟分频
resolution 精度
Data Ali 对齐方式 - 左右
scan 扫描方式 - 前后
continue 连续转化
discontinue 间隔
DMA 是否以DMA方式开启AD
End of单通道转化结束的标志
Sampling time 采样时间
编程步骤
1. 开启ADC HAL_ADC_Start
2. 等待ADC转化 HAL_ADC_PollForConversion
3. 获取ADC的值 HAL_ADC_GetValue
4. 关闭ADC HAL_ADC_Stop

【实验】单通道数据检测 - 光照/火焰传感器 ADC转化完成的中断里得到数据

光敏电阻:随着光强的增大电阻减小
A1 - PA4 — AD_IN4
RCC - 48M
NVIC - AD中断
DCD ADC1_COMP_IRQHandler

   void ADC1_COMP_IRQHandler(void){HAL_ADC_IRQHandler(&hadc);}/* Note: into callback, to determine if conversion has been triggered     *//*       from EOC or EOS, possibility to use:                             *//*        " if( __HAL_ADC_GET_FLAG(&hadc, ADC_FLAG_EOS)) "                */
#if (USE_HAL_ADC_REGISTER_CALLBACKS == 1)hadc->ConvCpltCallback(hadc);
#elseHAL_ADC_ConvCpltCallback(hadc);
#endif /* USE_HAL_ADC_REGISTER_CALLBACKS */

中断回调函数

__weak void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{}

【实验】多通道数据检测 - 按键按下中断里检测按键的数值和光强的数值

PA0 - ADC_IN0 检测按键的数值
PA4 - ADC_IN0 检测传感器的数值
PA8 - EXTI8 开启按键中断NVIC
USART - Asy - 115200
RCC - 48M（如果是8M可能有问题）
重写按键中断回调函数

【20】DMA 直接存储器访问

DMA无需CPU的参与，直接控制传输数据，提高CPU的效率
传输宽度:字节半字全字
向DMA请求优先级：低中等高很高
目标和源传输的数据宽度对齐
每个通道都有三个事件标志位：DMA半传输传输完成传输出错
存储器->外设外设->存储器存储器->存储器外设->外设
闪存(flash) SRAM APB AHB都可以做目标或者是源
搬移的最大长度是65535字节
DMA寄存器
DMA_CPARx 外设寄存器的地址
DMA_CMARx 存储器地址设置
DMA_CCRx 配置数据的传输方向
DMA增量设置一般会把存储器设为增量模式
循环模式

【实验】DMA-ADC的多路采集按键按下触发按键中断在按键中断里开启ADC请求DMA的方式采集火焰传感器和按键的数值

实验思路
按键按下触发一个中断在中断里开启了ADC ADC处理结束的时候自动发起DMA请求 DMA请求控制总线搬移数据
搬移数据结束之后产生一个搬移完成的DMA中断
RCC - 48M
USART - Asy - 115200
PA8 - EXTI8 - NVIC
PA0 - ADC_IN0
PA4 - ADC_IN4
ADC: DMA request 开启DMA请求
DMA setting - ADD - select - ADC
可以看到配置好使用通道1 方向是外设到内存优先级低
MODE-normal(正常模式) 如果ADC是连续转化我们要选择circle搬移不然会溢出
data width选择半字(32位单片机半字是16 ADC-DR也是16位)
Increase address 内存要选择地址增加
NVIC看到DMA默认就开了中断
DCD DMA1_Channel1_IRQHandler

  void DMA1_Channel1_IRQHandler(void){HAL_DMA_IRQHandler(&hdma_adc);}/* Transfer Complete Interrupt management*/if(hdma->XferCpltCallback != NULL){/* Transfer complete callback */hdma->XferCpltCallback(hdma);}void (* XferCpltCallback)(struct __DMA_HandleTypeDef * hdma); /* Set the DMA transfer complete callback */hadc->DMA_Handle->XferCpltCallback = ADC_DMAConvCplt;static void ADC_DMAConvCplt(DMA_HandleTypeDef *hdma){/* Conversion complete callback */HAL_ADC_ConvCpltCallback(hadc);}

重写的回调函数

   __weak void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc){}

【实验】利用串口空闲中断，使用DMA来搬移串口的数据，实现数据的接收和显示

串口空闲的概念 - USART_ISR：第4位 IDLE
串口在接收数据之后，接收一帧空闲帧，线路会被认为空闲状态，如果串口没有数据接收的情况不会产生串口空闲中断，只有在接收第一个数据之后才能触发中断，一旦数据断流没有接收到数据，就会产生串口空闲中断。
IDLE：
0: 没有检测到线路空闲
1: 检测到线路空闲
逻辑
1. main：
  1. 开串口接收的DMA(设置通道长度即每次搬移的数据)
  2. 开串口空闲中断
2. 中断函数：
  1. 判断是否是串口空闲中断
  2. 关闭DMA通道空闲中断清除
  3. 计算DMA传输的实际长度(通道长度 - 剩余数量 = 实际传输的数量) DMA_CNDTRx:DMA通道传输量寄存器
  4. 开启串口DMA发送数据，将数据发送到串口工具
  5. 开启DMA接收通道(设置通道长度)
3. 需要的函数
  HAL_UART_Receive_DMA 开启DMA
  __HAL_UART_ENABLE_IT 开启串口空闲中断
  __HAL_UART_GET_FLAG 获得串口空闲中断标志
  __HAL_UART_CLEAR_FLAG 清除串口中断标志
4. 函数编写

int fputc(int ch,FILE *file)
{while (!(USART1->ISR & 1<<7));USART1->TDR = ch;return ch;
}