STM32的开发方式
目前STM32的开发方式主要有基于寄存器的方式、基于标准库的方式(库函数的方式)、基于HAL库的方式:
- 基于库函数的方式是使用ST官方提供的封装好的函数,通过调用这些函数来间接地配置寄存器。
- 基于HAL库的方式可以用图形化界面快速配置STM3,但这种方式隐藏了底层逻辑。
基于标准库的方式新建工程
使用库函数的方式,需要准备一个STM32库函数的压缩包,在资料包固件库资料里面的文件:
解压完成后,是库函数文件夹目录:
- Libraries里面就是库函数的文件,之后建工程会用到。
- Project里是官方提供的工程示例和模版,使用库函数可以参考一下。
- Utilities是stm32官方评估板的相关例程,这个评估板是官方用STM32做的一个小电路板用来测评stm32的,这个文件夹存的就是这个小电路板的测评程序。
- 最后面两个文件,一个是库函数的发布文档(有一些版本的说明),一个是使用手册(教如何使用库函数)。
新建工程步骤
1.在桌面新建一个文件夹命名STM32Project。
2.新建工程:打开keil——点击project——New Project——选择STM32Project——新建文件夹(2-1 STM32工程模版)——点进去
3.接下来给工程文件起个名字(Project)——保存
4.接下来选择器件型号:
选择芯片STM32F103C8
5.这里弹出的是新建工程小助手,可以帮助快速新建工程,暂时不用,先关掉。
6.工程文件是空的,现在这个工程还不能用,需要添加一点工程的必要文件
7.打开固件库的文件夹:
启动文件的文件路径:Libraries——CMSIS——CM3——DeviceSupport——ST——STM32F10x——startup——arm
如下就是STM32的启动文件,STM32的程序就是从启动文件开始执行的。
将全部启动文件全部复制下来,然后回到工程文件夹里
工程文件夹如下,里面是新建工程自动生成的文件
工程文件夹里,新建文件夹(start)用来存放复制过来的启动文件
8.接着回到固件库的STM32F10x文件,可以看到stm32f10x.h和两个system开头的文件。
system_stm32f10x.c和system_stm32f10x.h文件,将这三个文件复制下来,也粘贴到Start文件夹下。
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stm32f10x.h是STM32的外设寄存器描述文件,作用和51单片机的头文件REGX52.H一样,是用来描述stm32有哪些寄存器和它对应的地址的。
两个system文件是用来配置时钟的,stm32主频72MHz,就是system文件里的函数配置的。
9.接下来,还需要添加一个内核寄存器的描述文件。打开固件库文件夹下的 CM3-CoreSupport-——文件夹,这两个cm3(Cortex-M3)文件就是内核的寄存器描述,当然还有一些内核的配置函数,所以多了个.c文件。
将两个cm3文件复制粘贴到工程文件夹的Start文件夹下。
10.然后回到keil软件,将刚才复制的文件(start)添加到工程里。
- 点击选中Source Group 1,然后再点击一下,把这个组改一下名字,也叫Start
- 接着右键,选择添加已经存在的文件到组里
- 打开start文件节,把下面这个文件过滤器,选择ALL files,这样就可以看到文件节里的所有文件了
- 首先添加一下启动文件,启动文件有很多分类,我们只能添加其中一个,我们所用型号需要选择这个后缀为md.s得启动文件(为什么选择这个启动文件,在后面
“新建工程里的启动文件选择” 这个章节解释),选中它点击Add。
- 然后剩下的.c和.h文件都要添加进来,按住Ctrl键,依次添加Add。然后close,这样我们的Start文件夹里面的文件就添加好了
- 这里的文件都是stm32里最基本的文件,是不需要我们修改的,我们添加进来就可以。文件图标上的小钥匙,意思是文件是只读文件,不可修改。
12.最后我们需要在工程选项里添加上这个文件夹的头文件路径,要不然软件是找不到.h文件的。
- 点击魔术棒按钮,打开工程选项,在c/c++里,找到这个Include Paths栏,然后点击右边的三个点的按钮,然后再点击新建路径,然后再点三个点的按钮,把start的路径添加进来,点击ok,就把这个文件夹的头文件路径添加进来了。
13.接下来我们再新建一个main函数,看看工程是否可行:
- 打开工程文件夹,新建一个(user)文件夹,main函数就放在这个文件夹里。
- 在keil中,在Target点击右键,点击添加组,命名为User
- 然后在user右键,点击添加新文件,选择c文件,名字为main。路径需要注意为User文件夹,要不然默认是放在文件夹外面的,这样我们就有了main.c文件了。
- 在main.c里,右键,插入头文件,选择stm32f10x.h
- 写一个main函数,点击build按钮,编译并建立工程。目前工程还没有添加stm32的库函数,所以还是基于寄存器开发的工程。
- 调节字体,点击扳手,把字号调节14。
- 点击扳手,选择utf-8,避免中文乱码,如打开别人工程,看到中文乱码,需改这个编码格式。tab缩进为4比较舒服。
寄存器方式点灯操作
接下来,进行配置寄存器来完成点灯操作
需要stm32最小系统板,stlink,四根母对母的杜邦线(母对母的杜邦线是指两端都是母插头的杜邦线。这意味着该电缆可以连接两个具有相同或兼容的插头的设备。
stm32板子上,电源灯会常量,另一个连接在PC13口上灯默认是闪烁状态(芯片里的测试程序)
然后,在keil中配置一下调试器,点击魔术棒,选择debug,调试器默认是ULINK,更换为stlink调试器,然后再点击右边的设置按钮,在flash下载这一项,把reset and run 勾上(勾上后,我们下载程序后会立马复位并执行,否则每次下载后,还需要按一下板子上的复位按键才能执行程序),配置好调试器后,点击确定,ok。
然后重新编译一下,再点击LOAD按钮(程序下载到stm32里),板子上灯不闪(因为程序为空)
接下来,配置寄存器,来点亮灯,我们只需要配置3个寄存器就可以点灯了:
1.打开GPIOC的时钟(PC13亮灯)
2.配置PC13口的模式
3.端口输出数据寄存器
库函数工程建立
1.打开工程文件夹,新建一个文件夹叫library,用来存放库函数,接着打开固件库的文件夹。
打开librarys——stm32标准外设驱动——src——这些就是库函数的源文件。misc(混杂的意思)是内核的库函数,其它的就是内核外的外设库函数。
全选这些库函数文件粘贴到工程文件夹的library下。
然后再打开固件库的inc文件夹,这些是库函数的头文件,全部复制粘贴到工程文件夹library下。
2.接着回到keil软件,同样在Target处右键,然后添加组,然后改名为library,再右键,添加已经存在的文件,打开library,全选,添加,这样就把所有的库函数文件都添加进来了,但是对于这个库函数来说,现在还不能直接使用,需要再添加一个文件,
3.打开固件库文件夹–打开project——打开——stm32Template文件夹里
有两个it结尾的文件和一个conf.h的文件:
conf(configuration)文件是用来配置库函数头文件的包含关系的,以及里面还有个用来参数检查的函数定义,这是所有库函数都需要的。
两个it(interrupt)文件是用来存放中断函数的。将这三个文件复制粘贴到工程的user目录下,接着回到keil软件,在user组里,将刚才的三个文件添加进来。
4.最后还需要一个宏文件,可以在这个 #include “stm32f10x.h” 文件右键,打开文件,划到最下面
看到这个语句,这是一个条件编译,意思是,如果你定义了USE_STDPERIPH_DRIVER (使用标准外设驱动)这个字符串,下面这个 #include "stm32f10x_conf.h"语句才有效。
所以,我们还需要复制一下这个USE_STDPERIPH_DRIVER 字符串,然后打开工程选项(魔术棒),在c/c++的Define栏目粘贴这个字符串,这样才能包含标准外设库(库函数 )
当然还有下面的头文件目录,把user和library目录的路径也都添加上
这样,我们基于库函数的的工程就建好了。
可以看到Library里面的库函数也带了钥匙,不需要我们进行更改,我们唯一需要更改的是user组的文件。
点一下三个箱子的按钮,将这个Library往上挪一下,将不用改的放到最上面,看着舒服。
keilkill批处理
分享工具:keilkill批处理,作用:可以把工程编译产生的中间文件都删除。
(1)可以复制到工程文件夹里。
(2)如要把工程分享给别人的话——双击批处理文件,就会把中间的文件删掉。
(3)如要恢复中间文件,重新编译即可。
可以复制到工程文件夹里
库函数方式点灯操作
库函数其实也是间接配置寄存器,所以和上面寄存器方式操作步骤一样。
1.首先是使能时钟
使用如下函数来开启时钟,有两个参数,第一个是选择外设,第二个是选择新的状态
- 右键,跳转到函数定义,有函数的简介和参数说明,brief是简介,param是参数,一共两个参数。第一个参数可以是arg里的任意一个,第二个参数可以是enable或者disable
2.第二步是配置端口模式
函数GPIO_Init():有两个参数,第一个是选择哪个GPIO,第二个是参数的结构体。这里使用了结构体来配置参数。
- 我们需要先定义一个结构体,在上面先把这个结构体的类型写上,然后给结构体起个名字,根据官方的推荐,我们最好起一个这样的名字,叫GPIO-InitStructure,然后把结构体的每个参数填上,复制粘贴结构体的名字,然后用**(点)**来引出结构体的参数(三个参数:GPIO模式、GPIO端口、GPIO速度)
最后,右键转到Mode的定义介绍是说这个参数可以是GPIOMode-TypeDef里的一个值,可以选中GPIOMode-TypeDef这个字符,按一下Ctrl+F,搜索一下这个定义的位置,点击find next。
可以看到,这是个枚举类型的结构体,GPIOMode就是这里的其中一个值,然后我们选择Out-PP这一项,是通用推挽输出。
- 然后我们继续看下一个参数GPIO_InitStructure.GPIO_Pin,转到它的定义,这里下面出现了一个框,这个是说他的定义有很多个,我们在框中选择member这一项,双击,然后跳转的其实还是刚才那个函数说明位置。
- 这个GPIO_Pin的说明是说这个参数在GPIO_pins_define里面定义了,我们还是一样,选中,Ctrl+F, findnext,可以看到这里有个宏定义的列表,我们选择GPIO_PIN_13,复制,然后填到第二个参数位置。
- 结构体第三个参数也是一样,右键,跳到定义,选中,Ctrl+F,Find Next,选中50MHz的速度,复制粘贴
- 现在,这个GPIO_Init的第二个参数了,第二个参数的说明是一个指向结构体的指针,所以这里我们需要传递结构体的地址,那我们复制结构体的名字,粘贴到第二个参数位置,然后前面加一个取地址的符号(&),这样,GPIO模式就配置完成了。
GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);
3.最后,设置端口的高低电平来进行点灯。
函数GPIO_SetBits,可以把指定端口设置为高电平,第一个是GPIOC,第二个是GPIO_Pin_13,这一句就可以将PC13口置为高电平;GPIO_SetBits函数可以置低电平,这一句可以将pc13口置为低电平。
GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13); // 设置端口的高电平
GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);// 设置端口的低电平
灯亮
总结
新建工程里的启动文件选择
我们新建工程第一个加的就是启动文件,这个启动文件有很多类型,至于选择哪一个,我们要根据芯片型号来选择。
在下面的表中,这是stm32f1系列中的型号分类,其中根据Flash的大小,分为了小容量产品LD,中容量产品MD、大容量产品HD…。stm32f100系列为超值系列,简写为VL,F105和F107为互联型产品CL,这个就没有根据Flash大小来分类.stm32f103c8t6的Flash为64K,所以选择MD的启动文件。
与之对应
新建文件步骤总结
工程架构
1.工程结构主动执行的部分(工程架构左边两个图)
首先是startup启动文件,这个是程序执行最基本的文件,keil中启动文件是用汇编写的,启动文件内定义了中断向量表,中断服务函数等。
这个中断函数中有个复位中断,这就是整个程序的入口,当stm32上电复位或者按下复位开关之后,程序就会进入复位中断函数执行。
复位函数中断就主要做了两件事情,第一个是调用SystemInit函数,第二个是调用main函数,然后程序就结束了。对应启动文件如下所示:
当然,实际上单片机的程序永远都不会结束,所以在main函数的最后一定有一个死循环。
SystemInit函数就是定义在System_xx开头的.c里的,在keil里也可以看到这个函数的定义(在main函数之前,单片机就已经执行了一堆东西了,帮我们把闪存接口,时钟等一系列杂碎的东西都配置好了)。
其他中断:就是在启动文件的下面那些
另外在启动文件还定义了stm32所有的其他中断,这些中断达到触发条件后就会自执行。**其他中断函数的定义就是在stm32fx_it里面的。**以上就是中断部分的逻辑。
另外,你也可以自己定义一些用户文件,来封装一些模块供主程序和中断调用,有利于程序结构的模块化,要不然所有的程序都在主函数里,那主函数就太长了。
到此为止,这个工程结构主动执行的部分就介绍完了
2.被动执行部分(工程架构右1图)
被动执行部分,相当于stm32的资源了,我们在主函数或者中断函数里,就可以调用这些资源,
右上角这两个stm32f10x.h和core_cm3这些文件就是外设和内核外设的寄存器描述,
在keil可以看到,都是寄存器和寄存器名字,还有地址信息等,如果直接调用这些寄存器来使用stm32,那就是寄存器的开发方式,很麻烦。
所以就提供了库函数文件,在keil中可以看到,这每个外设都提供了一大堆函数,这些函数封装了寄存器的操作,给我们提供更加人性化的函数调用方式。
这个conf的文件就是用来配置头文件的包含关系的,在keil中可以看到conf文件include了所有的库函数头文件,
同时我们在stm32f10x.h的最后又包含了conf,
所以在使用这些库函数时,**我们只需要包含stm32f10x.h这一个头文件,就相当于包含了所有的库函数头文件,**这样我们就可以任意地调用库函数了。