STM32F103ZET6通信接口详解


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

在当今的嵌入式系统领域，STM32F103ZET6微控制器因其强大的处理能力、丰富的外设接口以及灵活的内存配置，成为了众多开发者和工程师的首选。作为STMicroelectronics（意法半导体）公司生产的高性能ARM Cortex-M3微控制器系列的一部分，STM32F103ZET6广泛应用于工业控制、医疗设备、无人机、汽车电子等众多领域。

本章节将从基础概念出发，对STM32F103ZET6微控制器的特性进行简要介绍，帮助读者建立起对该设备的初步认识。接着，我们将深入探讨其核心功能，以及它在复杂系统设计中扮演的关键角色。通过这一章节的阅读，您将获得对STM32F103ZET6核心价值和潜力的理解。

核心特性：
- ARM 32-bit Cortex-M3 CPU
- 512 KB Flash memory
- 64 KB SRAM
- USB OTG (On-The-Go)
- Full speed USB device/host/OTG

此微控制器的设计旨在提供高性能的同时，保持低功耗运行。因此，它非常适合需要在苛刻的能源限制下运行的复杂应用程序。在后续章节中，我们将详细分析其硬件接口，并提供实用的编程实践案例。

# 2. STM32F103ZET6硬件接口分析

### 2.1 STM32F103ZET6的GPIO接口

#### 2.1.1 GPIO的基本概念和功能

STM32F103ZET6的GPIO（通用输入/输出）接口是微控制器中最为基本的I/O接口，允许用户读取输入信号、输出控制信号以及进行外部设备的控制。GPIO可以被配置为数字输入或输出，或用于模拟输入、外部中断源、以及其它特殊功能。每个GPIO端口都具有多个引脚，每个引脚可以独立地被编程为输入或输出模式，支持上拉、下拉、复用功能和驱动能力的配置。

#### 2.1.2 GPIO接口的配置方法和使用场景

配置STM32F103ZET6的GPIO接口通常需要通过其寄存器进行。以下是使用STM32 HAL库配置GPIO输出模式的代码示例：

/* 定义引脚为GPIO输出模式 */
void GPIO_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    /* 使能GPIO端口时钟 */
    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

    /* 配置GPIO引脚参数 */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

    /* 初始化GPIO引脚 */
    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

    /* 输出高电平 */
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);
}

在上述代码中，我们首先使能了GPIOC端口的时钟，然后配置了第13号引脚作为推挽输出模式，无上拉下拉，速度设置为低速。最后，我们初始化这个引脚，并输出高电平信号。

在实际应用中，GPIO接口广泛用于LED控制、按键读取、信号指示、简单的逻辑电平处理等场景。例如，一个LED灯可以通过GPIO输出高电平来点亮，读取一个按钮的状态则可以通过配置GPIO为输入模式，并读取该引脚的电平状态。

### 2.2 STM32F103ZET6的串行通信接口

#### 2.2.1 UART/USART接口详解

UART（通用异步收发传输器）是微控制器中用于串行通信的通用接口，而USART（通用同步/异步收发传输器）是其升级版，支持同步通信。STM32F103ZET6的UART/USART接口支持全双工通信、异步通信、多缓冲器操作和单线半双工操作。

在进行UART通信前，需要配置波特率、数据位、停止位、校验位等参数。以下是一个使用HAL库配置UART接口的代码示例：

void USART_Configuration(void)
{
    USART_HandleTypeDef huart2;

    /* 初始化USART句柄 */
    huart2.Instance = USART2;
    huart2.Init.BaudRate = 9600;
    huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
    huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
    huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
    huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

    /* 初始化USART */
    if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}

在这个例子中，我们初始化了USART2接口，设置了波特率为9600，数据位为8位，停止位为1位，无校验位，且为异步通信模式。

#### 2.2.2 SPI接口详解

SPI（串行外设接口）是一个高速的、全双工的、同步的通信接口，常用于与各种外围设备进行通信。SPI通常有主设备和从设备之分，主设备产生时钟信号，从而控制通信过程。

配置SPI接口需要设置SPI的模式、数据方向、时钟极性和相位、波特率等参数。HAL库配置SPI的代码示例如下：

void SPI_Configuration(void)
{
    SPI_HandleTypeDef hspi1;

    /* 初始化SPI句柄 */
    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 = 10;

    /* 初始化SPI */
    if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}

在这个例子中，我们配置了SPI1为主模式，双向通信，数据位为8位，时钟极性为低，时钟相位为第一边沿采样，波特率预分频为16。

#### 2.2.3 I2C接口详解

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种多主机、多从机的串行通信协议，广泛用于微控制器与外围设备之间的短距离通信。STM32F103ZET6的I2C接口支持多主机和快速模式。

配置I2C接口时，需要设置总线的速率，以及是否启用10位地址模式。以下是一个配置I2C接口的HAL库代码示例：

void I2C_Configuration(void)
{
    I2C_HandleTypeDef hi2c1;

    /* 初始化I2C句柄 */
    hi2c1.Instance = I2C1;
    hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;
    hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
    hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;
    hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
    hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
    hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;
    hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
    hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;

    /* 初始化I2C */
    if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}

在这个例子中，我们配置了I2C1为100kHz的速率，7位地址模式，禁用10位地址模式，禁用双地址模式等。

### 2.3 STM32F103ZET6的USB接口

#### 2.3.1 USB接口的功能和特点