Lab3：自行车码表

实验准备－点灯

本实验环境为 Mac OS X El Capitan，pd跑 windows 10。

先把下载列表中的软件、驱动都下一遍备用，这时可以~~喝杯咖啡~~看看实验攻略。

强调：东西最好都从官网下，第三方的源在之后有可能掉进各种不知名的坑。

首先安装程序 STM32CubeMX ，打开：

从Help选项卡中的Install New Libraries进入库管理界面，安装对应的库文件。因为在线安装不仅慢而且非常容易断线，所以可以选择左下方的 From Local… 离线安装

或者将库文件压缩包解压到指定路径。

然后就可以新建工程，选择核心板的型号STM32F103C8：

点击Project选项卡中的setting，进入到项目设置：

为了点亮小灯，将PA9设为输出：

点击Project-Generate Code：

如果安装好了 Keil ，就可以用 Keil 打开工程文件了。

这时，如果软件提示你需要安装一个依赖包，那么恭喜你，你多半已经不需要烧录软件，而直接可以用 Keil download了。如果没有也没关系，我们先来写代码让小灯闪烁。软件已经帮我们自动生成了很多代码，我们只需在 main.c 的main函数中添加如下代码：

while (1)
{HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_9);HAL_Delay(100);
}

点击中最右方的按钮进行配置，先点击Utilities 选项卡

中的 Settings 按钮：

如果出现了对应的Programming Algorithm，那么你之后就可以直接按 F8 下板了。如果没有也不要慌，我们先把 Reset and Run 打上勾，这样之后下完板后就不需要手动按板子上的 reset 按钮了。

然后，点击 Debug 选项卡

右侧的 Settings 按钮：

如果设备栏里没有报错，说明你已经连上你的板子了。

最后是 Output 选项卡，如果你不能通过 Keil 直接下板，那么就要把 Create HEX File 勾上。

配置完毕，按 F7 编译。如果你可以通过 Keil 直接下板，按 F8 Download。如果不行，那么打开 STM32 ST-LINK Utility 烧录软件：

找到你的hex文件：

点击 连接开发板 按钮，CTRL-E 擦除芯片，CTRL-P 下载程序。结果如下：

连接示意图

ST-LINK接四根线3.3V、GND、SWDIO、SWCLK分别对应STM32板子上的3.3V、GND、DIO、DCLK。此为烧录用的线路。而PA9、PA10为串口通信所用的线路。

串口输出

在 STM32CubeMX 中配置芯片引脚，将PA12、PA11定为输入（接按钮），PA10、PA9分别定为TX、RX（接电脑串口）。

在左侧的配置中，将USART1的模式定为Half-Duplex。

配置完毕，生成代码。接下来在 Keil 中编辑代码。

在 stm32f1xx_hal_conf.h 中解除一些宏定义的注释：

#define HAL_MODULE_ENABLED
#define HAL_GPIO_MODULE_ENABLED
#define HAL_PWR_MODULE_ENABLED
#define HAL_TIM_MODULE_ENABLED
#define HAL_UART_MODULE_ENABLED
#define HAL_USART_MODULE_ENABLED

在 main.c 中编写代码：

void UART0_Init(UART_HandleTypeDef* UartHandle){UartHandle->Instance = USART1;UartHandle->Init.BaudRate = 9600;UartHandle->Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;UartHandle->Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;UartHandle->Init.Parity = UART_PARITY_NONE;UartHandle->Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;UartHandle->Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;HAL_UART_Init(UartHandle);
}int main(void) {...UART_HandleTypeDef UartHandle;UART0_Init(&UartHandle);HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)"Hello, World!\r\n", 16, 500);while (1) {...}
}

HAL_UART_Transmit有4个参数，第一个参数是串口的句柄，第二个参数是一个二进制数组(char*)，第三个参数是要发送的数据长度，第四个是发送超时的判定时间。

编译下板，可以看到串口的输出：

检测PA11按钮按下

由于按钮接地，所以，当按钮被按下时，PA11应该可以检测到一个低电平的输入。所以检测到PA11引脚值为1时，即为按钮按下。但在实际实验过程中，需要进行按键去抖动。

// ---------- stm32f1xx_hal_msp.c ----------
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // ---------- main.c ----------
#define MASK 0xFFvoid anti_jitter(int *bit, int state) {*bit <<= 1;*bit &= MASK;*bit |=state;
}...int main(void) {...char str[30];int Pin_11_Bitcount = 0, Pin_12_Bitcount = 0;int Pin_11_State = 0, Pin_12_State = 0;int Change_Flag = 1;...while (1) {GPIO_PinState state_11;GPIO_PinState state_12;state_11 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_11);state_12 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_12);HAL_Delay(5);anti_jitter(&Pin_11_Bitcount,state_11);anti_jitter(&Pin_12_Bitcount,state_12);if (Pin_11_Bitcount != 0 && Pin_11_State == 0) {Pin_11_State = 1;Change_Flag = 1;}if (Pin_11_Bitcount == 0 && Pin_11_State == 1) {Pin_11_State = 0;Change_Flag = 1;}if (Change_Flag == 1) {Change_Flag = 0;if (Pin_11_State == 0)HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)"Pressed!\r\n", 16, 500);}}
}

编译下板，可以看到串口的输出：

PA12下降沿触发中断

PA12引脚的下降沿触发将会触发中断，进入函数EXTI15_10_IRQHandler，此时在函数中调用HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_12)表示查看PA12的值，如果符合条件，则触发HAL_GPIO_EXTI_Callback函数。

// ---------- stm32f1xx_it.c ----------
void EXTI15_10_IRQHandler(void) {HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_12);
}// ---------- main.c ----------
int PA12count = 0, PA12flag = 0;void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin){if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_12){PA12flag = 1;PA12count ++;}else{UNUSED(GPIO_Pin);}
}...int main(void) {...while (1) {...if (PA12flag == 1) {PA12flag = 0;cnt = sprintf(str, "Press 12 %d times\r\n", PA12count);HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)str, cnt, 500);    }}
}// 设置中断优先级HAL_NVIC_SetPriority(EXTI15_10_IRQn,0,0);HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI15_10_IRQn);

编译下板，可以看到串口的输出：

定时器

定时器中断的实现思路与引脚涉及的中断基本一致。不同的是需要设置中断触发的时间。不同于外部中断，时钟中断是内部触发，所以需要预先设定好触发时间。

同样的，需要覆写中断触发函数TIM3_IRQHandler，而后在其中对时钟进行判断后触发HAL_TIM_PeriodElapsedCallback。并在callback中真正处理逻辑。

// ---------- stm32f1xx_hal_msp.c ----------
void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef* htim) {__TIM3_CLK_ENABLE();
}void HAL_TIM_Base_MspDeInit(TIM_HandleTypeDef* htime) {__TIM3_CLK_DISABLE();
}// ---------- main.c ----------
TIM_HandleTypeDef TIM_Handle;
int TIMflag = 0, timer = 0;void TIM3_IRQHandler(void) {HAL_TIM_IRQHandler(&TIM_Handle);
}void TIM_Init() {TIM_Handle.Instance = TIM3;TIM_Handle.Init.Prescaler = 8000;TIM_Handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;TIM_Handle.Init.Period = 199;HAL_TIM_Base_Init(&TIM_Handle);HAL_TIM_Base_Start_IT(&TIM_Handle);
}void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {TIMflag = 1;timer++;
}...int main(void) {...TIM_Init();...while (1) {...if (TIMflag == 1) {TIMflag = 0;cnt = sprintf(str, "clicks: %d \r\n", timer);HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)str, cnt, 500);}}
}// 设置中断优先级HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn, 0, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);

编译下板，可以看到串口的输出：

自行车码表+PA11中断处理（拓展）

自行车码表程序相当于前两步的综合。这里PA11采用了中断模式，方法跟PA12一样。

附上代码：

// ---------- stm32f1xx_it.c ----------
void EXTI15_10_IRQHandler(void) {HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_11);HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_12);
}// ---------- stm32f1xx_hal_msp.c ---------- GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);...void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef* htim) {__TIM3_CLK_ENABLE();
}void HAL_TIM_Base_MspDeInit(TIM_HandleTypeDef* htime) {__TIM3_CLK_DISABLE();
}// ---------- main.c ----------
void UART0_Init(UART_HandleTypeDef* UartHandle) {UartHandle->Instance = USART1;UartHandle->Init.BaudRate = 9600;UartHandle->Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;UartHandle->Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;UartHandle->Init.Parity = UART_PARITY_NONE;UartHandle->Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;UartHandle->Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;HAL_UART_Init(UartHandle);
}#define MASK 0xFFvoid anti_jitter(int *bit, int state) {*bit <<= 1;*bit&= MASK;*bit|=state;
}int mode = 0, PA11flag = 0;
int PA12count = 0;void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_11) {PA11flag = 1;mode = 1-mode;} else if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_12) {PA12count ++;} else {UNUSED(GPIO_Pin);}
}TIM_HandleTypeDef TIM_Handle;
int TIMflag = 0, timer = 0;void TIM3_IRQHandler(void) {HAL_TIM_IRQHandler(&TIM_Handle);
}void TIM_Init() {TIM_Handle.Instance = TIM3;TIM_Handle.Init.Prescaler = 8000;TIM_Handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;TIM_Handle.Init.Period = 199;HAL_TIM_Base_Init(&TIM_Handle);HAL_TIM_Base_Start_IT(&TIM_Handle);
}void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {TIMflag = 1;timer++;
}int main(void) {...char str[30];int Pin_11_Bitcount = 0,Pin_12_Bitcount=0;int Pin_11_State=0,Pin_12_State=0;int Change_Flag=1;UART_HandleTypeDef UartHandle;UART0_Init(&UartHandle);TIM_Init();HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)"Hello, World!\r\n", 16, 500);while (1) {int cnt;GPIO_PinState state_11;GPIO_PinState state_12;state_11 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_11);state_12 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_12);HAL_Delay(5);anti_jitter(&Pin_11_Bitcount,state_11);anti_jitter(&Pin_12_Bitcount,state_12);if (PA11flag == 1) {PA11flag = 0;if (mode == 0) {cnt = sprintf(str, "distance mode\r\n");HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)str, cnt, 500);} else {cnt = sprintf(str, "speed mode\r\n");HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)str, cnt, 500); }}if (TIMflag == 1) {TIMflag = 0;if (mode == 0)cnt = sprintf(str, "distance: %f \r\n", (float)PA12count*3.14);elsecnt = sprintf(str, "speed: %f \r\n", (float)PA12count*31.4/timer);HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)str, cnt, 500);}}
}// 设置中断优先级HAL_NVIC_SetPriority(EXTI15_10_IRQn,0,0);HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI15_10_IRQn);HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn, 0, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);

编译下板，可以看到串口的输出：

里程模式

速度模式

下载链接

STM32CubeMX
STM32CubeF1
Patch_CubeFW_F1
KEIL V5.18
ST-LINK驱动
ST-LINK Utility 烧录程序
CH340G USB to TTL驱动

参考资料

第3次实验的指导文档 by 杨凯
STM32F103起步攻略 by 杨凯
Lab3 : 自行车码表 - 不只是实验报告哦