STM32单片机：外设接口详解，连接外部设备的桥梁

# 1. STM32单片机外设接口概述**

STM32单片机的外设接口是连接外部设备和单片机内部资源的桥梁，在嵌入式系统中扮演着至关重要的角色。这些接口提供各种功能，包括数据传输、控制信号、中断处理和存储器扩展。

外设接口的种类繁多，常见的有GPIO（通用输入/输出）、UART（通用异步收发器/传输器）、SPI（串行外围接口）、I2C（串行外围接口）和USB（通用串行总线）。每种接口都有其独特的特性和应用场景，满足不同设备的连接需求。

理解外设接口的原理和编程方法对于嵌入式系统开发至关重要。本章将概述STM32单片机常用的外设接口，为后续章节的深入讲解奠定基础。

# 2. STM32单片机外设接口编程

### 2.1 GPIO接口编程

GPIO（通用输入输出）接口是STM32单片机中最基本的接口之一，用于控制外部设备的输入和输出。

#### 2.1.1 GPIO引脚配置

GPIO引脚配置涉及以下几个步骤：

- **选择GPIO端口：**STM32单片机有不同的GPIO端口，如GPIOA、GPIOB等。选择要使用的端口。
- **选择GPIO引脚：**每个GPIO端口有16个引脚，从0到15。选择要配置的引脚。
- **配置GPIO模式：**GPIO引脚可以配置为输入、输出或其他模式。使用GPIO_Init()函数配置模式。
- **配置GPIO速度：**GPIO引脚可以配置为不同的速度等级，如低速、中速或高速。使用GPIO_Init()函数配置速度。
- **配置GPIO上拉/下拉电阻：**GPIO引脚可以配置为有上拉电阻、下拉电阻或无电阻。使用GPIO_Init()函数配置电阻。

// 配置GPIOA引脚0为输出模式，中速，无电阻
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_MEDIUM;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

#### 2.1.2 GPIO输入输出操作

配置GPIO引脚后，就可以进行输入输出操作：

- **GPIO输入：**使用HAL_GPIO_ReadPin()函数读取GPIO引脚的状态，返回GPIO_PIN_SET或GPIO_PIN_RESET。
- **GPIO输出：**使用HAL_GPIO_WritePin()函数设置GPIO引脚的状态，参数可以是GPIO_PIN_SET或GPIO_PIN_RESET。

// 读取GPIOA引脚0的状态
uint8_t state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0);

// 设置GPIOA引脚0为高电平
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);

### 2.2 UART接口编程

UART（通用异步收发器/发送器）接口用于与外部设备进行串行通信。

#### 2.2.1 UART初始化和配置

UART初始化和配置涉及以下几个步骤：

- **选择UART外设：**STM32单片机有多个UART外设，如UART1、UART2等。选择要使用的外设。
- **配置UART波特率：**UART波特率指定数据传输速率。使用UART_Init()函数配置波特率。
- **配置UART数据格式：**UART数据格式指定数据位、停止位和奇偶校验。使用UART_Init()函数配置数据格式。
- **配置UART硬件流控制：**UART硬件流控制用于管理数据流。使用UART_Init()函数配置流控制。

// 初始化UART1，波特率115200，8位数据位，无奇偶校验，1个停止位，无硬件流控制
UART_HandleTypeDef huart1;
huart1.Instance = UART1;
huart1.Init.BaudRate = 115200;
huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
HAL_UART_Init(&huart1);

#### 2.2.2 UART数据收发

配置UART后，就可以进行数据收发：

- **UART数据发送：**使用HAL_UART_Transmit()函数发送数据。
- **UART数据接收：**使用HAL_UART_Receive()函数接收数据。

// 发送数据"Hello World"到UART1
uint8_t data[] = "Hello World";
HAL_UART_Transmit(&huart1, data, sizeof(data), 1000);

// 接收数据从UART1
uint8_t rx_data[100];
H