STM32单片机项目实战：LED控制、按键检测、传感器应用，打造智能设备

# 1. STM32单片机简介和开发环境搭建

STM32单片机是意法半导体公司推出的32位微控制器系列，以其高性能、低功耗和丰富的外设而闻名。它广泛应用于工业控制、物联网、消费电子等领域。

### 1.1 STM32单片机特点

* **高性能：**基于ARM Cortex-M内核，主频高达168MHz，提供强大的计算能力。
* **低功耗：**采用先进的低功耗技术，支持多种低功耗模式，延长电池续航时间。
* **丰富的外设：**集成丰富的片上外设，如GPIO、ADC、UART、I2C等，满足各种应用需求。

### 1.2 开发环境搭建

开发STM32单片机需要搭建开发环境，包括IDE（集成开发环境）、编译器、调试器等工具。常用的IDE有Keil MDK、IAR Embedded Workbench等。编译器负责将C语言代码编译成机器代码，调试器用于调试程序。

# 2. STM32单片机外设基础**

**2.1 GPIO接口：LED控制和按键检测**

**GPIO接口简介**

GPIO（通用输入/输出）接口是STM32单片机中最重要的外设之一。它允许单片机与外部设备进行数字信号交互，例如控制LED、读取按键等。

**LED控制**

LED（发光二极管）是一种常见的输出设备。要控制LED，需要将GPIO引脚配置为输出模式，并设置相应的寄存器位以打开或关闭LED。

/* 初始化GPIO引脚为输出模式 */
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

/* 打开LED */
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);

**按键检测**

按键是一种常见的输入设备。要检测按键，需要将GPIO引脚配置为输入模式，并启用内部上拉或下拉电阻。当按键按下时，引脚电平会发生变化，单片机可以通过读取GPIO寄存器来检测按键状态。

/* 初始化GPIO引脚为输入模式 */
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

/* 检测按键状态 */
if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET) {
  // 按键按下
}

**2.2 ADC接口：传感器应用**

**ADC接口简介**

ADC（模数转换器）接口允许单片机将模拟信号（例如电压、温度）转换为数字信号。这使得单片机能够读取传感器数据并进行处理。

**传感器应用**

传感器是一种将物理量转换为电信号的设备。通过使用ADC接口，STM32单片机可以读取各种传感器的输出，例如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。

/* 初始化ADC接口 */
ADC_HandleTypeDef ADC_Handle;
ADC_ChannelConfTypeDef ADC_Channel;
ADC_Handle.Instance = ADC1;
HAL_ADC_Init(&ADC_Handle);

/* 配置ADC通道 */
ADC_Channel.Channel = ADC_CHANNEL_0;
ADC_Channel.Rank = 1;
ADC_Channel.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;
HAL_ADC_ConfigChannel(&ADC_Handle, &ADC_Channel);

/* 启动ADC转换 */
HAL_ADC_Start(&ADC_Handle);

/* 读取ADC转换结果 */
uint16_t ADC_Value = HAL_ADC_GetValue(&ADC_Handle);

# 3.1 C语言基础

C语言是一种通用的、结构化的、面向过程的编程语言，广泛应用于嵌入式系统开发。STM32单片机固件开发主要使用C语言。

### 3.1.1 C语言语法

C语言语法主要包括：

- 关键字：保留字，具有特定含义，如`int`、`if`、`while`等。
- 标识符：用于标识变量、函数、类型等，由字母、数字和下划线组成。
- 数据类型：定义变量存储的数据类型，如`int`（整数）、`float`（浮点数）、`char`（字符）。
- 变量：用于存储数据的命名内存区域。
- 常量：值不可更改的数据。
- 运算符：用于执行算术、逻辑、关系等操作。
- 控制结构：用于控制程序执行流程，如`if`语句、`while`循环等。

### 3.1.2 C语言基本数据类型

C语言提供了多种基本数据类型，用于存储不同类型的数据：

| 数据类型 | 描述 | 范围 |
|---|---|---|
| `char` | 字符 | -128 ~ 127 |
| `short` | 短整型 | -3276