我的单片机方法论2之STM32单片机特别篇

我的单片机方法论之二

STM32单片机特别篇

Write by zzw YanJun.tech

由于这段时间确实挺忙，当然也由于自己的拖延症，我的这篇STM32单片机学习心得迟迟没有动笔。年初三下午，有点无聊开始写起吧由于一直没网，就没发。2016.12.30书，2017.1.7发

第一篇文章是一篇概论，写的比较概括笼统的。文章总结到学单片机的八重心法，六大秘籍。建议大家先看一下，详情见链接：

http://blog.csdn.net/zzw5945/article/details/53868643

今天我们就STM32单片机几大秘籍说起，本文结构如下：

1、STM32单片机的简介（各种系列简介）

2、STM32单片机的几大秘籍简介（3.5固件库手册、中英文参考手册等）

3、STM32单片机空白模板工程

4、STM32秘籍使用范例之串口DMA（秘籍使用）

5、STM32芯片选型神器简介以及HAL库使用简介（STM32CUBE软件）

6、一些心得经验总结

声明：本人大三能力有限，若有不正确的地方请大家留言指正，谢谢！

在正式写之前，先废一段话：之前了解过不少师弟，是如何学单片机的，自我感觉他们路子不对。很多人写程序，竟然是简单的复制、粘贴别人的代码。复制粘贴也就算了，有的竟然把排版、注释等还搞的参差不齐乱七八糟。这样看起来不费劲吗？网上没有的代码，是不是基本上就没法写了？本人也从小白一路走来，感觉也踩过不少坑。这里给大家几点学单片机的建议：

a) 学习单片机要能吃苦

b) 别人的代码，不要直接复制粘贴！自己读懂，然后自己写，整理一份自己的代码库，以后直接抄自己的。切忌复制粘贴别人的

c) 代码最起码，搞得整齐点吧，不要乱七八糟的。

d) 很多库函数使用方式是相似的，要拨开云雾见本质，抓住相似点。

e) 有一定代码量以及项目经验后，一定要去多看看书去继续学习。因为仅仅是单片机的话，门槛太低了。

f) 不要满足于搬砖的活，没有技术含量的活。

一、STM32单片机简介

STM32单片机有多个系列如F1、F4、F7、L1等系列。其中我常用的是STM32F103系列，F103又分多种不同资源的芯片，这个是基于Contex-M3内核的。F101是标准型速度是36MHZ F103是增强型，速度为72MHZ，还有互联型的应该是F105，和联网有关的，没具体使用过。F4用过F407芯片，和F1区别不是特别大，速度为168MHZ是F103的两倍多，然后又比F1多了几个功能。L系列应该是低功耗的，也没使用过。

本人比较懒，这部分大家自己百度，找资料吧。。。。。。。

二、STM32单片机的几个武功秘籍

l 《STM32固件库使用手册》基于3.5固件库

l 《STM32中文参考手册》以及《STM32英文参考手册》

l 《Cortex-M3权威指南(中文)》

l 3.5.0固件库源码

l 学会keil中鼠标右键go to definition看底层代码（配合手册）

这几个是常用的，好用的，其他的比如野火和正点原子的资料都仅仅作为参考。《3.5固件库参考手册》中有3.5库函数的相关解释以及使用说明，遇到不懂的函数，直接去手册中查找，很是方便。《STM32中文参考手册》和英文参考手册互补着看，中文有时候翻译的有错误，我就发现过一两次错误呢。这个资料书是介绍STM32单片机硬件资源的书。而《Contex-M3权威指南》是介绍Context-M3内核相关知识的书，比如滴答定时器和NVIC等都是这本书中介绍的。3.5固件库源码，这个里面有官方提供的各种硬件资源的samples，可以作为你写程序的参考。

三、STM32单片机空白模板

其实自己直接建工程，挺复杂、麻烦的。同时这又是搬砖的活，没必要记住，我就从头开始建过几次32工程，之后就直接复制粘贴之前自己建好的配置好的工程模板。

下面给大家简单介绍下本人的工程模板。 

APP-是我的算法纯软件文件所在目录

CORE-是我的内核文件和启动文件所在目录

DOC-是我的readme.txt文件所在目录

HARDWARE-是我的与硬件相关的文件所在目录

OBJ-是编译生成的中间文件

PROJECT-是工程文件所在目录

FWLIB-是我的库文件所在目录

SYSTEM-是我的常用的几个文件（滴答定时器、软件延时、系统全局文件）

USER-是我的main.c所在文件以及其他相关头文件。

如下图：system中有sys.c systick.c和delay.c文件，sys.c对应的.h文件有一系列全局用到的资源。而滴答定时器文件则是参考Context-M3权威指南中的滴答定时器写的。

本人建议大家，自己建立一份自己习惯的空工程模板，以后都直接复制粘贴自己的。（把里面别人写的 非官方的 都copy成自己的）

本人的空工程模板见下面链接： 
http://download.csdn.net/detail/zzw5945/9748751

四、STM32范例之串口DMA.（秘籍使用）

接下来实例带大家看看推荐的那几本秘籍怎么用，下面这些可能有点难度了，对于小白新手可能不能理解，下面所述过程仅仅是想带大家一起看看那几本工具书如何使用。授之以鱼不如授之以渔，只要大家学会使用工具书，那么整个单片机应该是不难啃下来的。这里默认大家已经有点点单片机基础了。12

大家一定要跟着我的节奏自己去翻手册！

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废话不多说，下面进入正题1234

4.1.1、首先复制一份自己的空工程模板，到固定文件夹

4.1.2、接着打开《STM32中文参考手册》和《3.5固件库参考手册》，找到《STM32中文参考手册》的第十章也就是DMA控制器章节。 

首先看看主要特性：

1、说的是有2个DMA，每个DMA都有各自的通道，每个通道对应相应外设

2、DMA请求可以设置优先级（多个DMA请求同时发生时，进行仲裁），特性上简单说了4级优先级。

3、可以循环传输，可以单次传输

4、有3个事件能产生中断请求。图上有自己看

5、存储方向可以是存储器到存储器，存储器到外设，外设到存储器方式。

6、一次可传输的最大数据数目为65536字节

以上即为特性所获得的基本信息。咱们继续往下看：

看到上面这个框图，在手册的第143页，框图实际是反映了使用DMA和不使用DMA时数据的存取流程的。具体请参见我以前分析的一篇文章：（个人理解的）

另外看一下APB1和APB2这两个外设总线上挂载的外设。这里大家就能明白了，到底什么时候使能什么外设的时钟，都是在手册中能查到的。当前范例我们使用的是USART1串口1.如下：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

使能的是USART1同步异步串口，它是挂载在APB2上面的，所以就调用相应的库函数参数使能APB2下面的这个外设。这些东西是死的，可以直接复制粘贴，但是前提是你得明白这是啥意思，为啥这么做。

继续看上面的图：

最下面那些东西是啥？那是官方给你的注意事项，有时候是一些很重要的提示说明。所以很重要的。咱们继续看手册，let’s go

10.3.1和10.3.2讲的是DMA请求同时发生的仲裁，也就是优先级问题。自己看吧，在P144页。

DMA通道，这个讲的是相关寄存器的配置，我们一般情况下使用的是库函数，寄存器偶尔会用，所以了解即可，稍微看看，便于理解后面的代码。

手册的第146页说到了DMA的中断。后面用的时候再说

继续往下看，第147页。看到下面图片内容，各个通道上的外设的DMA请求是通过或门链接的，也就是说同时只能有一个DMA请求。这也是一个重要的信息，也就是如果多个外设公用一个通道，那么只能进行分时复用！

继续往下看，第148页下表 

重点来了，也就是我们使用的同步异步串口1是在DMA1的通道4和通道5上。所以这也是我们写程序配置的根据。DMA2不带大家看了，自己翻吧以及后面的寄存器的相关说明，比较烦了，这个我在用的时候，会来查查。

4.1.3串口知识简介

好的DMA的相关知识，我们就看到这里，下面大家和我一起找到手册的串口章节，我的手册是第25章516页。12

还是首先看看串口的相关特性，图不发了，自己看吧。

接着简单看看串口的功能简介。

其他的自己简单看看，这里我嫌麻烦了。。。

下面分析代码：

这个是串口1发送DMA中断的NVIC配置。NVIC呢是中断向量分组的意思，可以分配主优先级和和副优先级，具体大家看sys.c中

这里是NVIC的向量分组配置，其实这个函数我又写了一层，没意义，但是我比较懒一直就没改。我在main函数中调用了这个函数，分组为NVIC_PriorityGroup_0 具体意义看上面注释或者右键点击goto denifition 去底层看代码，看注释。这个很好用很好用。

大家看一下，下面这个就是进入底层的代码，关于NVIC向量嵌套分组的详细知识就要看《Context-M3权威指南》了。 

上面的英文相信大家基本应该能看懂，各个参数注释上都给了，或者你打开《3.5固件库参考手册》查NVIC然后就能看到相关函数

这里简单给大家介绍一下主优先级（抢占优先级）和副优先级，查看《Context-M3权威指南》上可以知道NVIC公共是留了8个位用于中断向量分组，也就是2^8个结果。但是我们的STM32单片机只使用了其中的4个位用于配置中断向量分组。也就是总共是2^4次方16种情况。相关情况注释上写的比较明白：

/*

• @arg NVIC_PriorityGroup_0: 0 bits for pre-emption priority

  */

• 4 bits for subpriority

• 2^0 = 1个主优先级 2^4 = 16个副优先级

• @arg NVIC_PriorityGroup_1: 1 bits for pre-emption priority

• 3 bits for subpriority

• 2^1 = 2个主优先级 2^3 = 8个副优先级

• @arg NVIC_PriorityGroup_2: 2 bits for pre-emption priority

• 2 bits for subpriority

• @arg NVIC_PriorityGroup_3: 3 bits for pre-emption priority

• 1 bits for subpriority

• @arg NVIC_PriorityGroup_4: 4 bits for pre-emption priority

• 0 bits for subpriority

如果选择分组为NVIC_PriorityGroup_1，也就是主优先级为2个（0和1）副优先级为8个（0.1.2.3.4…… 7）数字越小，优先级越高。

也就是这里的参数配置。

主优先级是：抢占优先级，当一个主优先级较低的中断发生正在执行的时候，发生了一个主优先级高的中断，那么优先级高的中断就能中断当前的任务，去执行优先级高的那个中断，从而实现中断嵌套

副优先级是：仲裁优先级，当两个主优先级一样的中断同时发生时，开始比较副优先级，副优先级高的中断先执行。

这个是接收的串口DMA配置，大家自己看注释吧，不废话了，懒。然后再配合上面看手册所学到的知识和鼠标右键goto definition进底层查看源码，然后自己好好分析。

这里注意使用的是单次传输模式，所以每次传输都需要设置一下长度和目标地址。

因为为单次模式，所以每次使用DMA发送数据的时候，需要调用下面函数进行设置

DMA接收数据只能接收定长数据，然后才能产生DMA接收完成中断，这样存在一个问题，当我DMA接收任意长度的数据的时候，该怎么办？还能使用DMA吗？

对于这个问题，我想到一招：

使用串口空闲中断，来判断是否接收数据完成，这样就能接收到任意长度的数据了。这个还得进底层看注释以及结合《STM32中文参考手册》串口章节进行查看。

每篇博客认真写起来，都太长了，懒了，不想写了。工程见下面链接： 
http://download.csdn.net/detail/zzw5945/9748775

再啰嗦两句：

1、 鼠标右键goto definition进底层看注释和代码

2、 学会使用《中文参考手册》等资料书（这里比较懒，都没带大家到《3.5固件库手册》中查各个函数得让细节）

3、 自己去3.5固件库中看看源码，有工程实例的，点开看看吧。

五、选型神器之STM32CUBE

这个软件是意法半导体自己出的，使用起来相当方便，直接配置生成的代码是HAL库的，得查看HAL库手册，和固件库手册，HAL库封装的更加高级。

软件的安装需要安装Java环境，我以前写过Android，所以电脑有，安装起来挺简单的，自己百度下吧，jdk和啥忘了。

上图是STM32RBT6芯片相关资源以及引脚。

上图为STM32F103RCT6芯片的资源图和引脚图。

相比之下，RC和RB都是64引脚的，但是RCT6和144引脚的ZET6资源基本差不多，从图上看出片上外设都比RB资源多。芯片选型的时候，就能参考这个软件。

这个是stm32芯片的时钟树，查看起来也特别的方便。

整个软件是可视化编程风格，只要勾选相关资源，就能直接生成相关代码工程。HAL库的。把一些搬砖的活都给省去了，真的很好用。

六、一些心得经验总结

Exp1：Ctrl+F键 里面的搜索功能非常实用，（搜索文件）找函数，找变量，找宏定义等等非常好用方便。

Exp2：《STM32中文参考手册》和《3.5固件库参考手册》很实用

Exp3：鼠标右键goto definition相当实用

Exp4：整洁的代码，简洁有力的注释十分有用，当积累一定的代码量之后，记得找找相关编程规范的东西看看

Exp5：工程中代码，除固件库底层函数以外，其他函数、文件等都应该是你自己的。复制粘贴都是看懂了，明白原理了，然后改成你自己习惯的格式。

Exp6：野火和战舰等stm32书籍仅仅是作为参考，我现在感觉他们的代码都不是那种很整洁，很舒服的代码，看着可能感觉有点乱，我目前基本只看《中文参考手册》《固件库参考手册》

Exp7：项目中，少用Delay等纯延时，或者滴答定时器写的延时函数。因为CPU一直停在延时函数那里，造成资源的浪费。建议使用的是 中断服务程序，进行任务调度。当然注意中断服务程序中运行的代码的时间 不要超过定时器中断产生的时间。

Exp8：每一个函数的参考资料，最好都标注在注释里面。

Exp9：STM32空白工程模板搞好后，放在一个文件夹下面。以后用的时候，直接复制粘贴出一个新的工程就可以了。

Exp10：云盘搜索引擎，非常好用。找资料，非常非常方便。