【STM32F103C8T6引脚指南】：从入门到精通，解锁嵌入式系统的无限可能

# 1. STM32F103C8T6引脚简介

STM32F103C8T6是一款高性能32位微控制器，具有丰富的引脚资源。其引脚功能多样，可以满足各种外设和应用需求。本节将对STM32F103C8T6的引脚进行详细介绍，包括引脚编号、功能、类型和特性。

STM32F103C8T6共有64个引脚，分为四个端口：PA、PB、PC和PD。每个端口包含8个引脚，引脚编号从0到7。引脚功能丰富，包括通用输入/输出（GPIO）、定时器、通信接口、模拟输入/输出等。

引脚类型包括模拟引脚和数字引脚。模拟引脚用于连接模拟信号，如传感器和转换器。数字引脚用于连接数字信号，如开关和LED。引脚特性包括输入、输出、输入/输出、开漏和推挽等。

# 2. STM32F103C8T6引脚功能与配置

STM32F103C8T6微控制器具有丰富的引脚功能，可满足各种应用需求。本章将详细介绍STM32F103C8T6引脚的功能和配置，包括GPIO引脚、定时器引脚和通信引脚。

### 2.1 GPIO引脚的配置与使用

GPIO（通用输入/输出）引脚是STM32F103C8T6微控制器上最基本的引脚类型。它们可以配置为输入或输出模式，并支持多种功能，例如数字输入/输出、模拟输入和中断。

#### 2.1.1 GPIO引脚的模式和类型

每个GPIO引脚都可以配置为以下模式之一：

- 输入模式（Input）：引脚接收外部信号。
- 输出模式（Output）：引脚输出数字信号。
- 推挽输出模式（Push-Pull Output）：引脚输出高电平或低电平信号。
- 开漏输出模式（Open-Drain Output）：引脚输出低电平信号，需要外部上拉电阻才能输出高电平信号。
- 模拟输入模式（Analog Input）：引脚可以接收模拟信号并将其转换为数字信号。

此外，GPIO引脚还可以配置为不同的类型，包括：

- 普通GPIO引脚：具有基本输入/输出功能。
- 复用引脚：可以同时用于多个功能，例如GPIO和定时器。
- 中断引脚：可以触发中断事件。

#### 2.1.2 GPIO引脚的输入输出控制

配置GPIO引脚的输入输出状态可以通过设置GPIO寄存器中的相应位来实现。以下代码示例演示了如何配置GPIOA的第0引脚为输出模式并输出高电平信号：

#include "stm32f103xb.h"

int main() {
  // 使能GPIOA时钟
  RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;

  // 配置GPIOA第0引脚为输出模式
  GPIOA->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER0;
  GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODER0_0;

  // 输出高电平信号
  GPIOA->ODR |= GPIO_ODR_ODR0;

  while (1) {
    // 无限循环
  }
}

### 2.2 定时器引脚的配置与使用

STM32F103C8T6微控制器具有多个定时器，每个定时器都有自己的引脚。这些引脚可以配置为输入捕获、输出比较或PWM输出。

#### 2.2.1 定时器引脚的时钟源和预分频

定时器引脚的时钟源和预分频器可以配置为调整定时器的时钟频率。时钟源可以是内部时钟（SYSCLK）或外部时钟（EXTCLK）。预分频器可以将时钟频率除以一个因子，从而降低定时器的时钟频率。

以下代码示例演示了如何配置TIM2的时钟源为SYSCLK，预分频器为16：

#include "stm32f103xb.h"

int main() {
  // 使能TIM2时钟
  RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM2EN;

  // 配置TIM2的时钟源和预分频器
  TIM2->PSC = 15;  // 预分频器为16
  TIM2->CR1 &= ~TIM_CR1_ARPE;  // 禁用自动重装载预分频器
  TIM2->CR1 |= TIM_CR1_URS;  // 更新事件源为更新寄存器
  TIM2->CR1 |= TIM_CR1_CEN;  // 使能定时器

  while (1) {
    // 无限循环
  }
}

#### 2.2.2 定时器引脚的输出比较和捕获

定时器引脚可以配置为输出比较或输入捕获。输出比较引脚可以生成PWM波形，而输入捕获引脚可以捕获外部事件。

以下代码示例演示了如何配置TIM2的通道1为输出比较模式，并生成50%占空比的PWM波形：

#include "stm32f103xb.h"

int main() {
  // 使能TIM2时钟
  RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM2EN;

  // 配置TIM2的时钟源和预分频器
  TIM2->PSC = 15;  // 预分频器为16
  TIM2->CR1 &= ~TIM_CR1_ARPE;  // 禁用自动重装载预分频器
  TIM2->CR1 |= TIM_CR1_URS;  // 更新事件源为更新寄存器
  TIM2->CR1 |= TIM_CR1_CEN;  // 使能定时器

  // 配置TIM2的通道1为输出比较模式
  TIM2->CCMR1 &= ~TIM_CCMR1_OC1M;
  TIM2->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC1M_1 | TIM_CCMR1_OC1M_2;  // PWM模式1
  TIM2->CCER |= TIM_CCER_CC1E;  // 使能通道1输出比较

  // 设置占空比为50%
  TIM2->CCR1 = 1000;  // 占空比为CCR1 / (ARR + 1)

  while (1) {
    // 无限循环
  }
}

### 2.3 通信引脚的配置与使用

STM32F103C8T6微控制器具有多种通信接口，包括USART、I2C和SPI。这些接口的引脚可以配置为发送和接收数据。

#### 2.3.1 USART引脚的配置和通信

USART（通用异步收发传输器）是一种串行通信接口。USART引脚可以配置为发送（TX）或接收（RX）数据。

以下代码示例演示了如何配置USART1的引脚并发送一个字符'A'：

#include "stm32f103xb.h"

int main() {
  // 使能USART1时钟
  RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_USART1EN;

  // 配置USART1的引脚
  GPIOA->CRH &= ~GPIO_CRH_CNF9;
  GPIOA->CRH |= GPIO_CRH_CNF9_1;  // TX引脚复用功能
  GPIOA->CRH &= ~GPIO_CRH_CNF10;
  GPIOA->CRH |= GPIO_CRH_CNF10_0;  // RX引脚复用功能

  // 配置USART1的波特率
  USART1->BRR = 0x683;  // 波特率为9600

  // 发送一个字符'A'
  USART1->DR = 'A';

  while (1) {
    // 无限循环
  }
}

#### 2.3.2 I2C引脚的配置和通信

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信接口。I2C引脚可以配置为发送（SDA）或接收（SCL）数据。

以下代码示例演示了如何配置I2C1的引脚并发送一个字节：

#include "stm32f103xb.h"

int main() {
  // 使能I2C1时钟
  RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_I2C1EN;

  // 配置I2C1的引脚
  GPIOB->CRH &= ~GPIO_CRH_CNF8;
  GPIOB->CRH |= GPIO_CRH_CNF8_1;  // SDA引脚复用功能
  GPIOB->CRH &= ~GPIO_CRH_CNF9;
  GPIOB->CRH |= GPIO_CRH_CNF9_1;  // SCL引脚复用功能

  // 配置I2C1的时钟频率
  I2C1->CR2 = 0x80;  // 时钟频率为100kHz

  // 发送一个字节
  I2C1->DR = 0x55;

  while (1) {
    // 无限循环
  }
}

# 3.1 LED控制

#### 3.1.1 使用GPIO引脚控制LED

**代码块：**

// 初始化GPIO引脚
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPCEN;
GPIOC->CRH &= ~(GPIO_CRH_MODE13 | GPIO_CRH_CNF13);
GPIOC->CRH |= GPIO_CRH_MODE13_0 | GPIO_CRH_CNF13_0;

// 点亮LED
GPIOC->ODR |= GPIO_ODR_ODR13;

// 熄灭LED
GPIOC->ODR &= ~GPIO_ODR_ODR13;

**逻辑分析：**

* 初始化GPIO引脚，设置PC13引脚为输出模式。
* 设置PC13引脚为高电平，点亮LED。
* 设置PC13引脚为低电平，熄灭LED。

#### 3.1.2 使用定时器引脚实现LED闪烁

**代码块：**

// 初始化定时器
RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM2EN;
TIM2->PSC = 7199; // 设置预分频系数为7200
TIM2->ARR = 999; // 设置自动重装载寄存器为1000
TIM2->CCR1 = 500; // 设置比较捕获寄存器1为500
TIM2->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC1M_1 | TIM_CCMR1_OC1M_2; // 设置输出比较模式为PWM模式1
TIM2->CCER |= TIM_CCER_CC1E; // 启用比较输出1
TIM2->CR1 |= TIM_CR1_CEN; // 启动定时器

// 初始化GPIO引脚
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPCEN;
GPIOC->CRH &= ~(GPIO_CRH_MODE13 | GPIO_CRH_CNF13);
GPIOC->CRH |= GPIO_CRH_MODE13_1 | GPIO_CRH_CNF13_0; // 设置PC13引脚为复用输出模式

// 输出PWM波形
TIM2->EGR |= TIM_EGR_UG;

**逻辑分析：**

* 初始化定时器TIM2，设置预分频系数和自动重装载寄存器，产生1ms的时钟周期。
* 设置比较捕获寄存器1为500，产生50%占空比的PWM波形。
* 初始化GPIO引脚PC13为复用输出模式，连接到TIM2的通道1。
* 启动定时器，输出PWM波形，控制LED闪烁。

### 3.2 按键检测

#### 3.2.1 使用GPIO引脚检测按键

**代码块：**

// 初始化GPIO引脚
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPCEN;
GPIOC->CRH &= ~(GPIO_CRH_MODE13 | GPIO_CRH_CNF13);
GPIOC->CRH |= GPIO_CRH_MODE13_0 | GPIO_CRH_CNF13_0; // 设置PC13引脚为输入模式

// 检测按键
while (1) {
  if ((GPIOC->IDR & GPIO_IDR_IDR13) == 0) {
    // 按键按下
  } else {
    // 按键未按下
  }
}

**逻辑分析：**

* 初始化GPIO引脚PC13为输入模式。
* 循环检测PC13引脚的状态，如果引脚为低电平，则表示按键按下。

#### 3.2.2 使用外部中断检测按键

**代码块：**

// 初始化GPIO引脚
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPCEN;
GPIOC->CRH &= ~(GPIO_CRH_MODE13 | GPIO_CRH_CNF13);
GPIOC->CRH |= GPIO_CRH_MODE13_0 | GPIO_CRH_CNF13_0; // 设置PC13引脚为输入模式

// 初始化外部中断
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_AFIOEN;
AFIO->EXTICR4 |= AFIO_EXTICR4_EXTI13_PC; // 设置PC13引脚为外部中断13
EXTI->IMR |= EXTI_IMR_MR13; // 使能外部中断13
EXTI->RTSR |= EXTI_RTSR_TR13; // 设置外部中断13为上升沿触发

// 中断服务函数
void EXTI15_10_IRQHandler(void) {
  // 按键按下
  EXTI->PR |= EXTI_PR_PR13; // 清除中断标志位
}

**逻辑分析：**

* 初始化GPIO引脚PC13为输入模式。
* 初始化外部中断，将PC13引脚设置为外部中断13，并使能上升沿触发。
* 在中断服务函数中，清除中断标志位，并执行按键按下处理。

# 4.1 ADC引脚的配置与使用

### 4.1.1 ADC引脚的采样和转换

ADC（模数转换器）引脚用于将模拟信号（如电压或电流）转换为数字信号。STM32F103C8T6微控制器集成了一个12位ADC，具有16个通道，可用于采样和转换模拟信号。

要配置ADC引脚，需要执行以下步骤：

1. **使能ADC时钟：**通过RCC寄存器使能ADC时钟。
2. **配置ADC引脚：**通过GPIO寄存器将ADC引脚配置为模拟输入模式。
3. **配置ADC控制寄存器：**设置ADC分辨率、采样时间、触发源等参数。
4. **启动ADC转换：**通过软件或硬件触发启动ADC转换。

// 使能ADC时钟
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_ADC1EN;

// 配置ADC引脚
GPIOA->CRL &= ~(GPIO_CRL_MODE0 | GPIO_CRL_CNF0);
GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_MODE0_1 | GPIO_CRL_CNF0_1; // 模拟输入模式

// 配置ADC控制寄存器
ADC1->CR2 = ADC_CR2_ADON | ADC_CR2_CONT | ADC_CR2_EXTTRIG_SWSTART; // 使能ADC、连续转换、软件触发

### 4.1.2 ADC引脚的校准和补偿

ADC引脚的校准和补偿对于提高ADC转换的精度和稳定性至关重要。STM32F103C8T6微控制器提供了以下校准和补偿机制：

* **零点校准：**校准ADC在输入为0时的输出值。
* **增益校准：**校准ADC的增益，使其与参考电压成正比。
* **温度补偿：**补偿ADC在不同温度下的漂移。

// 零点校准
ADC1->CR2 |= ADC_CR2_CAL;
while ((ADC1->CR2 & ADC_CR2_CAL) != 0);

// 增益校准
ADC1->CR2 |= ADC_CR2_CAL;
while ((ADC1->CR2 & ADC_CR2_CAL) != 0);

// 温度补偿
ADC1->CR2 |= ADC_CR2_TSVREFE;

# 5. STM32F103C8T6引脚故障排除与优化

### 5.1 引脚故障的常见原因和解决方法

在使用STM32F103C8T6引脚时，可能会遇到各种故障问题。常见的原因和解决方法如下：

- **引脚未正确配置：**确保引脚已正确配置为所需的模式和类型。检查寄存器设置并确保它们与数据手册中指定的设置一致。
- **引脚损坏：**引脚可能因过压、过流或静电放电而损坏。检查引脚是否有物理损坏迹象，并使用万用表测试其连续性。
- **时钟源不正确：**确保为引脚提供的时钟源正确且稳定。检查时钟源的配置并确保它满足引脚的要求。
- **外部干扰：**外部干扰，如EMI或噪声，可能会影响引脚的性能。使用屏蔽或滤波器来减少干扰。
- **软件错误：**软件错误可能会导致引脚配置或使用不当。仔细检查代码并确保它正确且没有错误。

### 5.2 引脚性能的优化技巧

为了优化STM32F103C8T6引脚的性能，可以采用以下技巧：

- **使用正确的引脚模式：**根据引脚的预期功能选择正确的引脚模式。例如，对于高速通信，使用推挽输出模式。
- **使用外部上拉/下拉电阻：**外部上拉/下拉电阻可以提高输入引脚的稳定性并防止浮动状态。
- **优化时钟源：**选择一个稳定且低噪声的时钟源，以提高引脚的定时精度。
- **使用滤波器：**使用滤波器可以减少外部干扰对引脚性能的影响。
- **避免过压和过流：**确保引脚不会暴露在超过其额定值的电压或电流下。
- **使用屏蔽：**使用屏蔽可以防止EMI和噪声干扰引脚的性能。