STM32单片机编程软件项目实战案例分析：从实战中学习经验

# 1. STM32单片机编程基础**

STM32单片机是意法半导体公司生产的一系列32位微控制器，以其高性能、低功耗和丰富的外设资源而闻名。本章将介绍STM32单片机编程的基础知识，包括：

- **体系结构和指令集：**STM32单片机采用ARM Cortex-M内核，具有32位数据总线和指令集，支持浮点运算和DSP指令。
- **存储器系统：**STM32单片机通常配备多种类型的存储器，包括闪存、SRAM和EEPROM，用于存储程序代码、数据和参数。
- **外设接口：**STM32单片机提供丰富的I/O接口，包括GPIO、定时器、ADC和通信接口（如UART、I2C、SPI），用于连接各种外围设备。

# 2.1 寄存器操作与外设控制

### 2.1.1 寄存器的寻址与操作

**寄存器的寻址**

STM32单片机的寄存器分为外设寄存器和内核寄存器。外设寄存器用于控制和配置外设，而内核寄存器用于控制和配置处理器本身。

外设寄存器通过外设基地址加上寄存器偏移量进行寻址。外设基地址在芯片手册中定义，寄存器偏移量在寄存器映射表中定义。例如，GPIOA的寄存器基地址为0x40020000，GPIOA的输出数据寄存器（ODR）的偏移量为0x0C，因此ODR的地址为0x4002000C。

内核寄存器通过特殊指令寻址，例如，程序计数器（PC）寄存器可以通过指令"MRS PC, r0"寻址。

**寄存器的操作**

寄存器可以通过加载和存储指令进行操作。加载指令将寄存器中的值加载到寄存器或内存中，而存储指令将寄存器或内存中的值存储到寄存器中。

例如，以下代码将GPIOA的输出数据寄存器（ODR）的值加载到寄存器r0中：

LDR r0, [GPIOA_ODR]

以下代码将寄存器r0中的值存储到GPIOA的输出数据寄存器（ODR）中：

STR r0, [GPIOA_ODR]

### 2.1.2 外设的初始化与配置

**外设的初始化**

外设的初始化通常涉及以下步骤：

1. 使能外设时钟：通过设置RCC寄存器使能外设的时钟。
2. 复位外设：通过设置RCC寄存器复位外设。
3. 配置外设寄存器：根据外设的功能需求配置外设寄存器。

**外设的配置**

外设的配置通常涉及以下步骤：

1. 设置外设的工作模式：通过设置外设寄存器选择外设的工作模式。
2. 设置外设的参数：通过设置外设寄存器设置外设的参数，例如时钟频率、数据格式等。
3. 使能外设：通过设置外设寄存器使能外设。

**代码示例**

以下代码初始化和配置GPIOA的第5个引脚为输出模式：

// 使能GPIOA时钟
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;

// 复位GPIOA
RCC->APB2RSTR |= RCC_APB2RSTR_IOPAEN;
RCC->APB2RSTR &= ~RCC_APB2RSTR_IOPAEN;

// 配置GPIOA的第5个引脚为输出模式
GPIOA->MODER &= ~(3 << (5 * 2));
GPIOA->MODER |= (1 << (5 * 2));

# 3.1 外围设备应用

#### 3.1.1 GPIO、定时器、ADC

**GPIO（通用输入/输出端口）**

* **定义：**STM32单片机上用于控制外部设备的数字输入/输出端口。
* **功能：**可配置为输入、输出、中断或模拟功能。
* **应用：**控制LED、按钮、传感器等外设。

**定时器**

* **定义：**用于产生精确时间间隔或波形的硬件模块。
* **功能：**可配置为捕获、比较、PWM等模式。
* **应用：**产生延时、生成PWM信号、测量时间间隔。

**ADC（模数转换器）**

* **定义：**将模拟信号（电压或电流）转换为数字信号的硬件模块。
* **功能：**可配置为单次转换或连续转换模式。
* **应用：**采集传感器数据、测量电压、电流等模拟信号。

#### 3.1.2 通信接口（UART、I2C、SPI）

**UART（通用异步收发器）**

* **定义：**用于串行数据传输的异步通信接口。
* **功能：**发送和接收单个字符或数据包。
* **应用：**与PC、其他单片机或外设进行通信。

**I2C（两线式串行总线）**

* **定义：**用于低速双向数据传输的串行