STM32F103ZET6外设驱动开发


参考资源链接：[STM32F103ZET6原理图](https://wenku.csdn.net/doc/646c29ead12cbe7ec3e3a640?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. STM32F103ZET6基础介绍

## 1.1 STM32F103ZET6概览
STM32F103ZET6是STMicroelectronics公司生产的一款高性能微控制器，属于Cortex-M3系列。该芯片集成了众多外设，如ADC、DAC、各种通信接口等，广泛应用于工业控制、医疗设备和消费电子等领域。其高性能的32位处理器核心、丰富的存储器和外设接口，使得STM32F103ZET6成为了嵌入式开发的理想选择。

## 1.2 核心特性
- **处理器核心**：基于ARM® Cortex®-M3 内核。
- **内存资源**：高达512 KB的闪存和64 KB的SRAM。
- **时钟系统**：内部8 MHz的RC振荡器，支持外部高速和低速时钟源，以及PLL时钟生成器。
- **电源管理**：多种电源工作模式，支持低功耗设计。

## 1.3 应用领域
STM32F103ZET6适用于多种应用场合，尤其在需要集成高性能处理能力、多种外设接口且对功耗有严格要求的场景下表现出色。例如，可应用于智能仪表、嵌入式控制系统、无人机、机器人技术以及物联网设备等。

通过本章的介绍，读者将对STM32F103ZET6有一个基本的了解，为后续深入学习其开发环境搭建、外设驱动开发以及高级应用打下坚实的基础。

# 2. 开发环境搭建与配置

### 2.1 STM32CubeMX工具使用

#### 2.1.1 配置外设参数

STM32CubeMX是一个图形化配置工具，能够帮助开发者快速配置STM32系列微控制器的外设参数。使用STM32CubeMX时，首先需要从ST官网下载并安装该软件。安装完成后，打开STM32CubeMX，创建一个新项目，选择对应的STM32F103ZET6微控制器型号。

在配置外设参数的过程中，用户可以直观地在图形化界面中选择需要配置的外设，并根据项目需求进行参数设置。例如，若需要配置一个SPI接口，首先需要选择SPI模块，然后指定SPI的通信模式（如主模式或从模式）、时钟极性和相位、波特率等参数。

接下来，可以配置GPIO相关的参数。对于每一个GPIO引脚，需要确定其功能：是否作为普通的输入/输出使用，或是配置为其他功能，比如UART的TX/RX、SPI的MISO/MOSI等。每种功能都有其特定的参数配置。

在参数配置完成后，STM32CubeMX可以生成初始化代码，代码会根据用户的配置生成相应的初始化函数和结构体，大大简化了开发流程。

/* SPI1 init function */
void MX_SPI1_Init(void)
{
  hspi1.Instance = SPI1;
  hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
  hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
  hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
  hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
  hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
  hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
  hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;
  hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
  hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
  hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
  hspi1.Init.CRCPolynomial = 7;
  if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

以上代码是通过STM32CubeMX生成的SPI1初始化函数，展示了如何配置SPI为master模式，并设定了一系列其他参数，如数据大小、时钟极性、时钟相位等。

#### 2.1.2 生成初始化代码

在完成了所有外设参数的配置之后，STM32CubeMX会提供一个代码生成选项。选择合适的项目文件夹以及工程名称，STM32CubeMX能够生成一个完整的工程框架，其中包含了所有外设的初始化代码。

生成的代码包括了HAL库相关的源文件和头文件，同时还有用于启动和配置每个外设的代码。开发者可以基于这些代码进一步开发应用程序逻辑。工程结构通常包括如下部分：

- `main.c`：包含main函数，是程序的入口点。
- `stm32f1xx_hal_msp.c`：包含了用于初始化硬件外设的函数。
- `stm32f1xx_it.c`：中断处理函数的存放处。
- `User/`：自定义代码存放目录，开发者可以在这里添加自己的文件。
- `Inc/`：头文件目录，包含了HAL库的头文件以及自定义头文件。

代码生成后，开发者还需要在Keil MDK等IDE中进行后续的配置和编写应用程序代码。

### 2.2 Keil MDK开发环境配置

#### 2.2.1 安装与环境设置

Keil MDK（Microcontroller Development Kit）是专为微控制器开发设计的集成开发环境（IDE），它支持ARM、Cortex-M等微控制器的开发。安装Keil MDK后，需要对开发环境进行基本的配置，以便与STM32F103ZET6微控制器兼容。

安装步骤通常包括：

- 下载并安装Keil uVision IDE。
- 启动Keil uVision，选择“Project”菜单下的“Manage Project Items”选项，创建一个新的项目。
- 在弹出的对话框中选择目标微控制器STM32F103ZET6，根据需要创建必要的源文件和头文件。

环境设置包括：

- 在“Options for Target”对话框中设置晶振频率，这对时钟系统的配置至关重要。
- 配置编译器和调试器的路径。
- 设置编译和链接选项，包括内存配置和堆栈大小等。

// 示例：设置系统时钟源
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  // 配置PLL源时钟为外部高速时钟
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  // 配置系统时钟为PLL输出，并设置HCLK、PCLK1、PCLK2时钟分频器
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

这段代码展示了如何使用HAL库函数来配置系统时钟源和时钟分频器，以确保CPU及其他外设能够以正确的频率运行。

#### 2.2.2 链接器和编译器配置

在Keil MDK中配置链接器和编译器是确保项目能够正确编译和链接的关键步骤。这包括设置内存布局、优化选项、预处理器定义等。

- 在“Options for Target”对话框中切换到“Target”标签页，设置内存布局，确保RAM和ROM的起始地址与STM32F103ZET6的硬件规格相匹配。
- 在“C/C++”标签页中配置预处理器定义，比如定义宏常量，以便在代码中使用条件编译。
- 在“Linker”标签页中，设置代码和数据的链接策略，这包括指定输入文件和输出文件的格式，以及其他链接选项。

# 示例：keil链接器脚本的一部分
LR_IROM1   0x08000000 0x00080000  {    ; load region size_region
  ER_IROM1   0x08000000 0x00080000  {  ; load address = execution address
  *.o (RESET, +First)
  *(InRoot$$Sections)
  .ANY (+RO)
  }
  RW_IRAM1   0x20000000 0x00010000  {  ; RW data
  .ANY (+RW +ZI)
  }
}

该链接器脚本定义了代码和数据应该加载到STM32F103ZET6的内存中的具体位置。LR_IROM1是程序存储区，RW_IRAM1是可读写的RAM区域，它们都有特定的起始和结束地址。

### 2.3 调试工具和方法

#### 2.3.1 JTAG与SWD接口简介

调试是嵌入式开发过程中的一个重要环节。JTAG（Joint Test Action Group）和SWD（Serial Wire Debug）接口是两种常用的调试接口。

JTAG接口是一种并行接口，提供了一种标准的方法来访问微控制器内部的调试功能。它通过一个称为TDI（Test Data In）、TDO（Test Data Out）、TCK（Test Clock）、TMS（Test Mode Select）和TRST（Test Reset）的信号进行通信。

SWD接口是基于双线的串行通信接口，它使用两个信号线：SWDIO和SWCLK。SWD接口比JTAG接口更加节省引脚资源，并且在大多数情况下，SWD的通信速度要高于JTAG。

STMicroelectronics的开发板通常会提供SWD接口的调试器，如ST-Link。用户可以通过ST-Link连接开发板与电脑，并使用相应的调试工具（如ST-Link Utility或Keil MDK的调试器）进行调试。

#### 2.3.2 使用ST-Link进行调试

ST-Link是STMicroelectronics提供的调试工具，支持SWD和JTAG接口。它是连接STM32微控制器与电脑的桥梁，能够读取程序存储器、运行程序、设置断点、单步执行程序以及