STM32视频笔记-1

视频链接：

https://www.bilibili.com/video/BV1bv4y1R7dp/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=270df07e19daab36f36e1863f3440455

单片机（SCM），就是微型计算机。CISC：复杂指令集计算机。RISC：精简指令集计算机。CISC目的是便于编程，且提高存储器的利用效率，RISC的目的是提高处理器的运行速度。CISC有：8051、X86；RISC有：ARM、MIPS、RISC-V。两种结构以及优缺点如下：

Cortex-M介绍

STM32是基于ARM架构。Cortex-M是ARM内核的型号。Cortex-A主打高性能（手机等），Cortex-R主打实时性（军工），Cortex-M主打低功耗（智能设备）。

STM32介绍

STM32命名规则：

STM32ZET6引脚图：

包括电源引脚（V开头），晶振引脚（8、9、23、24，提供稳定时钟信号），复位引脚（25），下载引脚，Boot引脚（48、138），GPIO引脚（P开头，通用性引脚）。

下载引脚如下，其中串口不能进行调试，建议使用SWD接口，因为其占用引脚少，且可以调试：

正点原子开发板如下：

其中最小系统指的是：STM32F103、以及打对勾的电路，这些是可以保证MCU正常工作的最小电路组成单元。

STM32常用开发环境：

1
2
3

1. 集成开发环境IDE：MDK
2. 仿真器：DAP、STLINK
3. 串口调试助手：XCOM

为什么要安装CH340 USB 虚拟串口驱动？

因为开发板STM32是CH340C协议，所以电脑上也要安装相应的CH340协议才能够解析相关信息。

USB虚拟串口的作用：（1）USB口可以当串口来使用。（2）如果USB连接的是串口1，那么可以下载程序到开发板上。（3）可以当供电口。

一些数据存储的位置：（1）Flash（闪存）：作为单片机运行程序存储的地方。（2）SRAM：存储单片机运行过程中，产生的临时数据。

在MDK写好程序后，使用flymcu软件（也叫做串口下载上位机），使用串口1来将程序下载到单片机：

上述下载使用的是ISP下载（使用串口1），如下图所示：

就是使用ARM厂商的BootLoader程序来进行程序下载。注：串口1又叫做USART1。上述表格第二条是下载，第一条是程序运行。

之后是程序调试环节，是用正点原子的DAP调试器来完成的，具体配置看：

https://www.bilibili.com/video/BV1bv4y1R7dp/?p=10&spm_id_from=333.880.my_history.page.click&vd_source=270df07e19daab36f36e1863f3440455

JTAG/SWD调试原理

Cortex-M内核含有硬件调试模块，该模块可在取指(指令断点)或访问数据(数据断点)时停止。内核停止时，可以查询内核的内部状态和系统的外部状态。完成查询后，可恢复程序执行。

MDK使用与调试

讲解软件如何使用，非常简单。注意：（1）调试停止在断点处时，只是内核停止，外设会继续运行。（2）断点的设置要有时间观念，考虑是否会打断正常通信。

程序编译时，Code、RO-Data、RW-Data占用Flash，而RW-Data、ZI-Data占用SRAM。

几个程序中的窗口：

Call Stack 窗口:查看函数调用关系&局部变量
Watch窗口：（1）查看函数首地址&变量值；（2）设置全局变量在被读或写后自动停止运行
Memory窗口: 内存查看窗口
Peripheral窗口: 查看寄存器的值

几种小tricks

TAB：选中代码段+shift+TAB，左移；选中代码段+TAB，右移。
快速定位函数被定义的地方：先编译，选中函数+右键+Go to Definition of "xx"
快速注释：选中代码段+上述//图标
打开头文件：选中+右键+Open document
窗口视图恢复默认状态方法：window -> reset view to defaults -> reset

C语言复习

stdint.h中定义了int8_t、int16_t等数据类型。

宏定义

宏定义可以：提高效率、可读性、易改性，核心是替换（简单粗暴的替换）。

1	#define 标识符字符串（可以是常数、字符串等）

带参数的宏定义：

例如，如下代码为：

1 2	#define foo(x) bar(x); baz(x) foo(wolf)

这将被宏扩展为:

1	bar(wolf); baz(wolf);

另外一个例子：

#define LED1(x) do{ x?\
    HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_PORT,LED1_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET): \
    HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_PORT,LED1_GPIO_PIN,GPIO_PIN_RESET);
} while(0)

意思就是LED1(x)是一个函数，函数内容为：

do{ x?\
    HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_PORT,LED1_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET): \
    HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_PORT,LED1_GPIO_PIN,GPIO_PIN_RESET);
} while(0)

条件编译

#if -> 编译预处理条件指令，类似if
#ifdef -> 判断某个宏是否已被定义
#ifndef -> 判断某个宏是否未被定义
#elif -> 若前面的条件不满足，则判定新的条件，类似else if
#else -> 若前面的条件不满足，则执行后面的语句，类似else
#endif -> #if，#ifdef，#ifndef的结束标志

举例如下：

Extern声明

放在函数/变量前，表示此函数/变量在其他文件定义，以便本文件引用。举例如下：

1 2	extern uint16_t g_usart_rx_sta; extern void delay_us(uin t32_t nus);

类型别名（typedef）

为现有数据类型创建一个新的名字，用来简化变量的定义。举例如下：

1 2	typedef unsigned char uint8_t; typedef unsigned short int uint16_t;

命名规则（不必须）

全局变量命名一般用g_开头，全局指针命名一般用p_开头。

STM32基础知识

MCU（单片机）厂商，经ARM公司授权，添加不同的外设=各种XX32芯片。

F1系统框架

存储器映射

STM32寻址范围：2^32=4GB，0x00000000-0xFFFFFFFF。

1 2	1. 32位的单片机可以有32根地址线 (每根地址线有两种状态:导通或不导通) 2. 单片机内存地址访问的存储单元是按字节编址的 (而不是bit)

ST公司将4GB划分为8个块，如下所示：（主要是前三个Block，最主要的就是Block2 片上外设，与APB1、APB2有关）

寄存器映射

寄存器是4G内存的一个地址。

GPIO端口：GPIO（General Purpose Input/Output，通用输入输出）端口在单片机中是一种非常重要的资源。GPIO端口可以被配置为输入或输出模式，用于与外部电路、传感器、执行器等进行通信和控制。

举例如下，给出下面的信息：（地址偏移为0xc）

那么，GPIOA_ODR=0x4001080C。如果：

1	(unsigned int )(0x4001080C)=0xFFFF

那么，就等于设置PA0->PA15=1。

还可以这样写：

1 2	#define GPIOA_ODR (unsigned int )(0x4001080C) GPIOA_ODR=0xFFFF

寄存器地址计算

将寄存器地址分为三个部分：

1、总线基地址 (BUS_BASE_ADDR)
2、外设基于总线基地址的偏移量 (PERIPH_OFFSET)
3、寄存器相对外设基地址的偏移量(REG_OFFSET)
寄存器地址=BUS_BASE_ADDR+PERIPH_OFFSET+REG_OFFSET

APB1总线的基地址，也叫外设基地址 (PERIPH_BASE)；此表的偏移量是相对外设基地址(PERIPH_BASE) 来说的。

使用结构体，完成对寄存器的映射（以GPIO为例）：

注：FSMC全称为Flexible Static Memory Controller，是指在一些高级单片机中，用于控制片内静态存储器（比如NOR Flash、SRAM、PSRAM等）和外部静态存储器（比如SRAM、PSRAM等）的模块。

新建寄存器版本MDK工程

简要步骤如下：

新建工程文件夹。

Projects文件夹用于存放编译器 (MDK、 IAR 等)工程文件，我们主要用 MDK，为了方便区分我们在该文件夹下新建: MDK-ARM 文件夹，用于存放 MDK 的工程文件。

新建工程框架。使用软件新建，保存到MDK-ARM 文件夹中。会生成以下文件夹：

之后可以将Listings与Objects文件夹放到之前新建的Output文件夹中去。

添加文件。

其次，在startup组中加入启动文件（放在.\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F1xx\Source\Templates\arm中），如下图所示：

之后，修改startup_stm32f103xe.s：

之后，向Drivers/SYSTEM文件夹中添加文件（放在.\Drivers\SYSTEM中），如下图所示：

魔术棒设置。

Target选项设置：

Output选项设置：

Listing选项设置：

C/C++选项设置（头文件包含路径在.\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F1xx\Include）：

Debug选项设置：

Utilities选项设置：

添加main.c。新建main.c并保存到User文件夹里，并添加到User分组中。并对代码进行编译，并点击下载。

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"

int main(void)
{
    uint8_t t = 0;
    sys_stm32_clock_init(9);    /* 设置时钟, 72Mhz */
    delay_init(72);             /* 延时初始化 */
    usart_init(72, 115200);     /* 串口初始化 */

    while (1)
    {
        printf("t:%d\r\n", t);
        delay_ms(500);
        t++;
    }
}

打开XCOM V2.7，需要用type-C线连接到电脑上（主要是能进行printf显示，DAP是进行调试的，两者不一样）。分别点击下列红框：

在板子上点击Reset，就会重新从t:0开始。

HAL库&STM32Cube固件包解析

什么是CMSIS？

CMSIS (微控制器软件接口标准：Cortex Microcontroller Software Interface Standard)，是由ARM和与其合作的芯片厂商共同制定的标准。相当于用户代码与硬件之间的一个中间层，HAL库属于CMSIS中的一种。

什么是HAL？

ST 为了方便用户开发 STM32芯片开发提供了三种库：（1）标准外设库（Standard Peripheral Libraries）；（2）HAL库（硬件抽象层：Hardware Abstraction Layer）（兼容性高，效率低）；（3）LL库（Low Layer）（兼容性高，轻量级，效率高，但是不匹配复杂外设，例如USB）。

STM32Cube固件包解析

它包括HAL库。

CMSIS文件夹下的重要文件：

HAL库框架结构

HAL重要文件的介绍：

HAL中函数与变量命名规则如下（大多数情况下成立）：

HAL库对寄存器位操作的相关宏定义：

HAL回调函数：

HAL库使用

基于CMSIS应用程序文件描述：

Stm32f1xx_hal.c中的HAL_Init函数：

新建HAL库版本MDK工程

与新建寄存器版本的MDK工程类似。具体看正点给出的HAL工程示例。

视频链接如下：

https://www.bilibili.com/video/BV1bv4y1R7dp/?p=29&spm_id_from=pageDriver&vd_source=270df07e19daab36f36e1863f3440455

STM启动过程浅析

MAP文件浅析

MDK编译会产生中间文件，如下：

map文件包含了各种.c文件、函数、符号等的地址、大小、引用关系等信息。用于分析各.c文件占用FLASH和 RAM的大小，方便优化代码。Map文件组成如下：

STM32启动模式（自举模式）

M3/M4/M7等内核复位后，做的第一件事：

1	从地址 0x0000 0000 处取出堆栈指针 MSP 的初始值，该值就是栈顶地址；从地址 0x0000 0004 处取出程序计数器指针 PC的初始值，该值是复位向量；

厂商能够更改这两个值（0x00000000与0x00000004），也就引出了不同的启动模式。