STM32单片机项目实战：从入门到精通，解锁嵌入式开发新境界

# 1. STM32单片机简介与开发环境搭建**

STM32单片机是意法半导体公司生产的一系列基于ARM Cortex-M内核的高性能微控制器。它具有低功耗、高性能、丰富的外设等特点，广泛应用于工业控制、物联网、医疗设备等领域。

要开发STM32单片机，需要搭建一个开发环境。常用的开发环境包括IAR Embedded Workbench、Keil uVision和STM32CubeIDE。这些开发环境提供了代码编辑、编译、调试等功能，方便开发者进行STM32单片机开发。

# 2.1 寄存器与内存

### 2.1.1 寄存器概述

寄存器是位于CPU内部的小型存储单元，用于存储数据、地址或控制信息。STM32单片机具有丰富的寄存器集，包括通用寄存器、特殊功能寄存器和系统控制寄存器。

通用寄存器用于存储数据和地址，共有32个，每个寄存器为32位宽。特殊功能寄存器用于控制特定外设或功能，如定时器、串口等。系统控制寄存器用于控制CPU的运行状态，如中断使能、复位等。

### 2.1.2 内存结构

STM32单片机采用哈佛架构，即程序存储器和数据存储器是分开的。程序存储器用于存储程序代码，数据存储器用于存储数据。

**程序存储器**

程序存储器主要包括Flash存储器和SRAM存储器。Flash存储器是非易失性存储器，断电后数据不会丢失，但擦写速度较慢。SRAM存储器是易失性存储器，断电后数据会丢失，但读写速度较快。

**数据存储器**

数据存储器主要包括SRAM存储器和外设存储器。SRAM存储器用于存储程序运行时的数据，外设存储器用于存储外设的数据，如定时器、串口等。

**内存映射**

STM32单片机的内存空间是统一映射的，即程序存储器和数据存储器都映射到同一个地址空间。这使得程序可以访问数据存储器中的数据，数据存储器也可以访问程序存储器中的代码。

#### 内存映射表

| 存储器类型 | 地址范围 |
|---|---|
| Flash存储器 | 0x00000000 - 0x080FFFFF |
| SRAM存储器 | 0x20000000 - 0x200FFFFF |
| 外设存储器 | 0x40000000 - 0x4FFFFFFF |

**代码示例**

// 访问程序存储器中的数据
uint32_t data = *(uint32_t *)0x08000000;

// 访问数据存储器中的数据
uint32_t data = *(uint32_t *)0x20000000;

# 3. STM32单片机外设应用

### 3.1 GPIO（通用输入/输出）

#### 3.1.1 GPIO配置与操作

**GPIO配置**

GPIO配置主要包括设置引脚方向（输入/输出）、模式（推挽/开漏）、速率（低/中/高）等参数。在STM32中，GPIO配置通过寄存器操作完成。

// 配置GPIOA第5引脚为输出模式，推挽输出，高速
GPIOA->MODER |= (1 << 10); // 设置MODER寄存器的第5位为1
GPIOA->OTYPER &= ~(1 << 5); // 设置OTYPER寄存器的第5位为0
GPIOA->OSPEEDR |= (1 << 10); // 设置OSPEEDR寄存器的第5位为1

**GPIO操作**

GPIO操作主要包括设置引脚电平（高/低）、读取引脚电平、使能/禁用中断等。

// 设置GPIOA第5引脚输出高电平
GPIOA->ODR |= (1 << 5);

// 读取GPIOA第5引脚电平
uint8_t pin_level = (GPIOA->IDR >> 5) & 0x01;

// 使能GPIOA第5引脚中断
GPIOA->IER |= (1 << 5);

#### 3.1.2 GPIO中断处理

**GPIO中断配置**

GPIO中断配置主要包括设置中断触发方式（上升沿/下降沿/电平变化）、中断优先级等参数。

// 配置GPIOA第5引脚上升沿触发中断
GPIOA->PUPDR |= (1 << 10); // 设置PUPDR寄存器的第5位为1
GPIOA->IDR |= (1 << 5); // 清除中断标志位
GPIOA->IER |= (1 << 5); // 使能中断

**GPIO中断服务函数**

GPIO中断服务函数在中断发生时执行，主要负责处理中断事件。

void EXTI9_5_IRQHandler(void)
{
    // 判断中断源是否为GPIOA第5引脚
    if ((EXTI->PR & (1 << 5)) != 0)
    {
        // 清除中断标志位
        EXTI->PR |= (1 << 5);

        // 执行中断处理逻辑
        // ...