一個應用軟件程序員的單片機STM32零基礎入門

時間 2019-11-06

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爲何開始考慮搞嵌入式開發？

近5年來，從雲計算、大數據到機器學習、AI，各類新潮的技術概念一波～～接一波。html

做爲一名好奇心旺盛的軟件程序員，每個技術概念流行起來都會去湊湊熱鬧。程序員

但，在個人技術棧裏，一切開發出來的軟件都須要經過PC、手機才能進行人機交互。編程

怎麼破？搞嵌入式開發！windows

好幾年前，一個在搞嵌入式開發的朋友，給我安利了嵌入式開發的知識，因爲一直在忙於工做，沒有真正的認真接觸，直到今年，本身創業，才認真考慮嵌入式是否可以爲本身帶來新的機遇？機器學習

選擇STM32

剛開始，個人朋友推薦了樹莓派做爲我入門的開發板。ide

樹莓派，能夠安裝操做系統，價格適中，功能完善，幾乎就是一臺低性能的小電腦，用於熟悉各類引腳功能、把玩經常使用傳感器設備很是方便，還能夠很是廉價的搭建Linux操做系統，很適合編程初學者搭建Linux開發環境。函數

可是它並不能學習到真正的嵌入式開發的知識。相對PC來講，它很是便宜，可是作嵌入式產品，它的功耗、體積和價格都過高。工具

向朋友請教後，決定選擇一款真正的單片機開發板來學習嵌入式開發。性能

在網上查找資料，瞭解到目前流行的單片機有學習

51系列：經典，有不少書籍和課程都是圍繞51系列寫的
AVR：Atmel公司的新型單片機，聽說是用來替代51的
STM32/STM8：ST公司的ARM內核的單片機
STC51：國產，深圳宏晶公司的產品，聽說是AVR和51的結合體

其中我選擇了STM32。緣由以下：

在技術論壇上看到，51雖然經典，可是確實是有點過期了，技術指標和功能都比不上STM32
STM32性價比高，功能多，可是價格卻依然很便宜，最小系統板相比其餘單片機板子比都是很便宜的。
資料足夠多。不過也看到有人詬病資料太複雜，由於STM32提供的功能確實多，學習的內容天然就多了不少，好比時鐘就有5個，比51複雜點。
完善的IDE和庫。到目前爲止，這是我認爲STM32最方便的地方，也是真正可以零基礎入門的緣由。官方提供基於Eclipse的IDE、HAL硬件抽象庫（C語言），在徹底沒學過單片機原理的前提下，稍微看看HAL庫，就能作一些簡單的小實驗。（要知道，大多數51單片機教程裏，是要先學習一點寄存器知識以及彙編語言知識才能真正動手的）。
大部分單片機的開發環境在windows下很方便，可是在OSX下不多有好用的IDE和調試軟件，可是ST官方就提供了跨平臺的 all-in-one 開發工具。

動手

訪問ST公司的官方網站。https://www.st.com

順便說一下，單片機的更新速度沒有軟件領域那麼快，所以網上的技術資料沒有軟件方面的多，而且更新速度也不及時，可是碰巧ST公司這兩年更新了不少內容，好比STM32CubeMX、STM32CubeProgrammer、STM32CubeIDE的介紹就比較少，ST公司還封裝了HAL庫（硬件抽象庫），把寄存器的操做都封裝成了容易使用的函數，因此建議你們儘可能經過官方網站查閱資料。

能夠看到，ST公司有不少產品，32位微處理器只是其中一項。STM32即ST公司的32-bit的微處理器（Microprocessor）。

第一步下載IDE

在ST官網上方搜索框直接搜索stm32cubeIDE

STM32CubeIDE is an all-in-one multi-OS development tool, which is part of the STM32Cube software ecosystem.

STM32CubeIDE 基於ECLIPSE™/CDT的多功能的跨平臺開發工具，它屬於STM32Cube軟件體系的一部分。

在學習階段，只須要使用STM32CubeIDE 就足夠了，它包含了配置工具和調試工具。

第二步選擇一款開發板

和軟件開發不一樣，除了一臺電腦，咱們還須要購買單片機。可是一塊單片機是不能直接用來學習的，咱們須要購買一塊具備一些簡單功能而且引出引腳的單片機開發板。

萬能的某寶上直接搜索STM32開發板就能夠看到不少不一樣型號和價格的開發板，接下來如何選擇呢？

單片機自己的價格很便宜，幾塊到十幾塊而已，可是開發板的價格差距就很大了，幾塊到幾十塊甚至幾百塊的都有。價格差別主要是開發板的外設功能不一樣，有不少板子作了不少接口，所以價格也高，可是咱們在入門學習並不必定用獲得，做爲入門，我選擇的是最小系統板。

最小系統板，就是隻包含一些基本的接口，引出引腳，體積小，價格便宜。
可是最小系統板也有好幾款，它們的區別主要在於STM32微處理器的型號。

看看官網的圖

從圖上能夠看出，ST公司根據性能、用途把處理器分紅了不少型號，其中F0和F1系列是比較適合入門學習的，這也是爲何某寶上搜索STM32開發板 F0和F1比較多的緣由，其中F103C8T6這個型號是最多的，由於它的性能和功能足夠豐富，徹底知足用於學習，其中一款代號「BluePill」的開發板很好用，價格也便宜。
BluePill開發板長這樣，對比着買吧，價格大概在12-22不等（新手建議買焊接好針腳的）：

買買買，建議買2-3塊，根據個人經驗，有很小的概率買到有問題的板子，有2-3塊板子，若是發現有什麼疑問，能夠換着試試，檢查一下是本身的問題仍是板子的問題，並且做爲新手，手上有兩三塊備用板子，能夠放心大膽的玩，不怕玩壞，學習起來更有效率。

第三步購買配件

除了開發板，咱們還須要採購一些設備才能進行調試和開發。我學習的時候徹底不懂，身邊也沒人指導，買來一塊板子就懵逼了，怎麼用，而後一點一點的配齊配件才能動手作實驗。

必要配件：

燒寫程序的ST-Link V2 ：寫好的程序安裝進單片機的工具
麪包板：方便接電路作實驗
杜邦線：接電路必備，公公、公母、母母，都買點
mini USB電源和線（通常安卓手機充電器和線就能夠）

可選配件（初學者不必定會用到，可是想深刻，早晚須要用到）：

各類傳感器：除了控制開發板的小燈外，若是能利用傳感器作實驗是頗有意思的事情。
發光二極管：和傳感器功能差很少，都是爲了方便作實驗。
電阻：不少發光二極管的額定電壓電流很低，須要組合電阻
USB TTL 轉接：另外一種燒寫程序的方式，另外，在電腦上作串口調試的時候會用到
錫焊設備

第四步編寫程序

設備都配置齊全後，就能夠開始第一個小實驗了。

以BluePill開發板爲例，首先接好ST-Link V2，接法很簡單，開發板上的TX接ST-Link上的RX、開發板上的RX接ST-Link上的TX，開發板的Gnd與ST-Link的Gnd想接，Vcc與Vcc相接，而後插在電腦的USB口上。

打開STM32CubeIDE，新建一個工程，導航上會出現一些配置選項。

Eclipse的部分就不贅述了，主要說說STM32庫的選擇。

不一樣型號的處理器，庫和配置是不一樣的，所以，新建項目以前，STM32CubeIDE會要求選擇單片機型號，在搜索框中輸入對應的單片機型號，而後在列表裏選擇肯定。

以後，IDE就會用對應的庫初始化項目。

項目建立完成後，在左側文件窗口點開 .ioc文件

這個文件很是重要，在ST公司推出CubeMX以前，作初始化是很麻煩的事情，用任何引腳、配置時鐘、中斷使能、串口配置等都須要編寫初始化代碼。如今，CubeMX把這些工做都作成了可視化配置，而且CubeIDE裏集成了CubeMX的這個功能。

經過可視化的配置，STM32CubeIDE生成了標準的初始化代碼，相似下圖

在生成的main.c文件中，能夠看到不少註釋。要注意，這些註釋可不是多餘的，都頗有用。爲何呢？由於，修改.ioc文件會提示是否從新生成main.c文件，通常狀況下確定是須要從新生成的，否則修改的配置不會生效，那麼以前若是已經在main.c寫的代碼怎麼辦？會被覆蓋掉嗎？會，除非，你的代碼是寫在

/* USER CODE BEGIN xxxxx */

/* USER CODE END xxxxxx */

之間，全部不在相似 USER CODE BEGIN 和END 之間的代碼，都會被覆蓋掉。

STM32CubeIDE生成的main.c留出了不少寫用戶代碼的位置，而且經過註釋引導你寫在正確的位置。

接下來寫一個簡單的試驗性代碼，讓BluePill上的PinC13的燈閃起來

首先在打開ioc文件，配置pc13爲輸出引腳

保存配置從新生成main.c文件

而後在主循環while中添加代碼，

while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
        //設置C組13引腳爲低電平
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);
        //延時200ms
        HAL_Delay(200);
        //設置C組13引腳爲高電平
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);
        //延時200ms
        HAL_Delay(200);
  }
  /* USER CODE END 3 */

OK，一個簡單的閃燈程序就完成了。