STM32单片机裸机开发实战：LED控制、按键扫描、定时器使用，从入门到精通

# 1. STM32单片机简介**

STM32单片机是意法半导体（STMicroelectronics）公司推出的一系列32位微控制器（MCU）。它基于ARM Cortex-M内核，具有高性能、低功耗和丰富的外设特性。STM32单片机广泛应用于工业控制、物联网、医疗设备和消费电子等领域。

STM32单片机具有以下特点：

* 基于ARM Cortex-M内核，性能强劲
* 丰富的片上外设，包括定时器、串口、I2C、PWM等
* 低功耗设计，适合电池供电应用
* 易于使用，有完善的开发工具和技术支持

# 2. STM32单片机裸机开发环境搭建

### 2.1 开发工具链的安装与配置

#### 2.1.1 工具链介绍

STM32单片机裸机开发需要使用工具链，工具链包含编译器、汇编器、链接器等工具。常用的STM32单片机工具链有：

- **ARM Compiler 6**：ARM官方提供的商业编译器，性能优异，支持多种STM32型号。
- **GNU Arm Embedded Toolchain**：开源免费的编译器，支持多种平台和架构，包括STM32。
- **IAR Embedded Workbench**：商业集成开发环境，提供友好的图形界面和强大的调试功能。

#### 2.1.2 工具链安装

以ARM Compiler 6为例，安装步骤如下：

1. 从ARM官网下载ARM Compiler 6安装包。
2. 运行安装程序，按照提示安装工具链。
3. 设置环境变量，将工具链的bin目录添加到系统路径中。

#### 2.1.3 工具链配置

工具链配置主要包括：

- **编译器选项**：指定编译器优化级别、代码生成模式等选项。
- **汇编器选项**：指定汇编器指令集、宏定义等选项。
- **链接器选项**：指定链接器生成的可执行文件格式、库文件等选项。

### 2.2 开发环境的配置与调试

#### 2.2.1 开发环境配置

开发环境通常使用集成开发环境（IDE），如Keil MDK、IAR EWARM等。IDE提供代码编辑、编译、调试等功能，方便开发人员进行开发。

#### 2.2.2 调试方法

STM32单片机裸机开发的调试方法主要有：

- **串口调试**：通过串口输出调试信息，方便查看程序运行状态。
- **JTAG调试**：使用JTAG调试器连接单片机，进行单步调试、断点调试等操作。
- **仿真调试**：使用仿真器连接单片机，可以实时查看程序运行状态，并进行代码修改和调试。

#### 代码示例：串口调试

#include "stm32f10x.h"

int main()
{
    // 初始化串口
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_USART1EN;
    USART1->BRR = 0x0683; // 设置波特率为115200
    USART1->CR1 |= USART_CR1_UE; // 使能串口

    // 发送数据
    USART1->DR = 'A';

    // 等待发送完成
    while ((USART1->SR & USART_SR_TC) == 0);

    return 0;
}

**代码逻辑分析：**

- 初始化串口外设，使能串口。
- 设置串口波特率为115200。
- 发送数据'A'到串口缓冲区。
- 等待数据发送完成。

# 3. STM32单片机基础编程

### 3.1 数据类型与变量

**数据类型**

STM32单片机支持多种数据类型，包括：

| 数据类型 | 位宽 | 取值范围 |
|---|---|---|
| char | 8 | -128 ~ 127 |
| short | 16 | -32768 ~ 32767 |
| int | 32 | -2147483648 ~ 2147483647 |
| long | 64 | -9223372036854775808 ~ 9223372036854775807 |
| float | 32 | ±1.175494351e-38 ~ ±3.402823466e+38 |
| double | 64 | ±2.22507385850720