stm32标准库初始化

单片机
嵌入式
发布日期:   2024-12-30
更新日期:   2025-01-09
文章字数:   2k

标准库初始化

[!IMPORTANT]

采用Keil IDE基于C语言进行编写stm32运行代码（以stm32f10x系列为例），使用标准库首先需要引入相应的库文件，该文件需要自己去网上下载

新建工程

编写逻辑代码前需要对keil将文件夹中的内容读入到IDE中 ，点击keil上方tab栏中的Project里面的New μVisioon Project...，找到存放共工程的文件夹，并在该文件夹中在下方的文件名中输入该工程的名称，后点击保存。

选择芯片

在芯片选择中选择STM32F1x对应的芯片，后点击OK，后续的窗口直接关闭即可。

后面再将对应的固件库文件放入到该工程文件夹中。

keil中把文件导入工程

在keil中点击三个方块样式的工程管理按钮

在Project Items中的Groups可添加对应名的文件夹，然后在再右侧的files的下方Add Files添加对应的固件库文件，即可成功创建文件。

然后点击三个方块样式旁边的魔术棒按钮。

在Tab栏中C/C++中的Include Paths中添加工程所用到的文件以及Define中改为USE_STDPERIPH_DRIVER。

注：程序烧入到单片机中需要在该tab中的Debug中设置

这样就成功完成了工程创建。

操作STM32的GPIO所需的初始化

先引入包#include "stm32f10x.h"再进行后续操作

首先需要将stm32的时钟使能，对应的函数方法在stm32f10x_rcc.h中，主要函数为以下三个

void RCC_AHBPeriphClockCmd(uint32_t RCC_AHBPeriph, FunctionalState NewState); //使能AHB的外设时钟
void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState); //使能PB2的外设时钟
void RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState); //使能PB1的外设时钟

还需要使用void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)函数，使用结构体的参数来初始化GPIO口，使用该函数需要定义以该结构体GPIO_InitTypeDef为类型的结构体变量，以下为例： 

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;	//
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; 		//
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

加上以上操作的完整代码为：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

int main(void)
{
    //ENABLE CLOCK
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;	//采用推挽输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;			//使用GPIO0，1，2号引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;	//输出速度设置为50MHz
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);				//初始化GPIOA外设的0号引脚
    while(1)
    {
        
    }
}
GPIO的工作模式
typedef enum
{ GPIO_Mode_AIN = 0x0,			//模拟输入
  GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04, //浮空输入
  GPIO_Mode_IPD = 0x28,			//下拉输入
  GPIO_Mode_IPU = 0x48,			//上拉输入
  GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,		//开漏输出
  GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,		//推挽输出
  GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,		//复用开漏
  GPIO_Mode_AF_PP = 0x18		//复用推挽
}GPIOMode_TypeDef;
GPIO八种模式 特点以及应用
模拟输入 ADC和DAC使用。此模式下引脚电平不被采样或拉动。在此模式GPIO的数字输入功能关闭。
浮空输入 不使用内部电阻，完全浮空，默认状态不定，通常用于外部电路已经提供明确的上拉或下拉信号的场景。如 I²C 总线 SDA/SCL 引脚，外部已经设计有上拉电阻。
下拉输入 使用内部下拉电阻，默认输入低电平。适用于引脚通常为低电平，仅在特定情况下拉高。
上拉输入 使用内部上拉电阻，默认输入高电平。适用于检测低电平的输入信号，例如开关按钮的闭合状态。
开漏输出 引脚通过 MOS 管连接到地，输出低电平时导通，输出高电平时需外部上拉电阻。适用于多设备共享总线，如 I²C、多个设备的中断信号线以及电平兼容，如3.3V和5V设备互联。
推挽输出 引脚可以输出高电平或低电平，内部由MOS管驱动。适用于控制 LED、蜂鸣器、继电器等负载。
复用开漏 配置为复用功能，并使用开漏输出方式。适用于I²C 总线通信的 SDA 和 SCL 引脚以及多设备共享复用引脚时。
复用推挽 配置为复用功能，并使用推挽输出方式驱动信号。适用于外设信号需要主动输出高低电平。如 USART 的 TX、SPI 的 SCK/ MOSI 等时序信号。
模拟输入（下方所有×号代表不启用）

浮空输入

输入上拉（上开关打开，默认为高电平）

输入下拉（下开关打开，默认为低电平）

开漏输出（允许输入，且输出低电平导通）

推挽输出（输出数据寄存器输出高电平P-MOS导通，低电平N-MOS导通）

复用开漏（类似开漏输出，不过输出电平来自片上外设）

复用推挽（类似推挽输出，不过输出电平来自片上外设）

GPIO的函数使用

设置函数
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);					//将GPIO_Pin设置为高电平，支持多引脚
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);				//将GPIO_Pin设置为低电平，支持多引脚
void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);//第三个参数为Bit_SET置为高电平，Bit_RESET置为低电平，仅支持单引脚配置
void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);

使用实例：

GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //将GPIOA端口的第0号引脚置为高电平

GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //将GPIOA端口的第0号引脚置为低电平

GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,Bit_RESET); //将GPIOA端口的第0号引脚置为低电平

GPIO_Write(GPIOA,~0x0001);  //将GPIOA端口的第0号引脚置为低电平
读取函数
uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);	//读取GPIO_Pin的输入值，返回值代表该端口的电平
uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);						//读取整个输入寄存器，返回每一位端口的电平
uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin); //
uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);						//

AHB总线连接的外设

注：在APB1的操作速度最大频率为36MHz，在APB2的操作速度最大频率为72MHz

AFIO重映射

当使用的引脚的功能冲突时可以通过AFIO重映射来使用其他引脚来实现对应的功能，如USART1和TIM1的CH2和CH3引脚冲突，此时就可以使用AFIO将USART1_TX和USART1_RX的引脚改为PB6和PB7。

void USART1_Remap_Init(void) {
    // 1. 启用 GPIOB 和 AFIO 时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    // 2. 重映射 USART1 引脚到 PB6 (TX) 和 PB7 (RX)
    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART1, ENABLE);

    // 3. 配置 GPIOB 的引脚为复用功能
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    
    // 配置 PB6 为复用推挽输出（USART1_TX）
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

    // 配置 PB7 为浮空输入（USART1_RX）
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

    // 4. 启用 USART1 时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

    // 5. 配置 USART1 参数
    USART_InitTypeDef USART_InitStruct;

    USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;                      // 波特率 9600
    USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;     // 数据位 8 位
    USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;          // 停止位 1 位
    USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;             // 无校验
    USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 无硬件流控
    USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; // 收发模式

    USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);

    // 6. 启用 USART1
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

时钟

在STM32中由三种不同的时钟源来驱动系统时钟（SYSCLK）:

  • HSI振荡器时钟（High Speed Internal）
  • HSE振荡器时钟（High Speed External）
  • PLL时钟()

SYSCLK通过时钟树分发到不同的子系统和外设，如

  1. SYSCLK->AHB时钟
    • 通过AHB Prescaler分频器生产AHB时钟（HCLK）用于：
      • Cortex-M内核
      • DMA控制器
      • 内存接口（SRAM、FLASH等）
  2. HCLK->APB时钟
    • 通过APB和APB Prescaler 分频器生成APB时钟（PCLK1和PCLK2),用于：
      • APB1 外设（如 TIM2、USART2 等）
      • APB2 外设（如 ADC、USART1 等）

时钟配置可以使高速设备接高速时钟，低速设备接低速时钟，起到最大程度的节能效果。

名称 频率 外部连接 功能 用途 特性
HSE（High-Speed External），高速外部时钟 4~16MHz 4~16MHz晶体 系统时钟/RTC 成本高，温漂小
LSE(Low-Speed External)，低速外部时钟 32kHz 32.768kHz晶体 带校准功能 RTC 成本高，温漂小
HSI（High-Speed Internal），高速内部时钟 8MHz 无 经出产调校 系统时钟 成本低，温漂大
LSI（Low-Speed Interal）,低速内部时钟 40kHz 无 带校准功能 RTC 成本低，温漂大

时钟树

文章作者: LsWorld
文章链接: http://example.com/2024/12/30/stm32-xue-xi/
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