STM32F103環(huán)境搭建
1.1 STM32F103單片機(jī)概述
ARM公司在ARM11以后的產(chǎn)品改用Cortex命名，主要分為三種，Cortex-M系列，Cortex-R系列和Cortex-A系列，Cortex系列屬于ARMv7架構(gòu)，這是2010年為止ARM公司最新的指令集架構(gòu)，其中Cortex-M主要用于低端的嵌入式控制系統(tǒng)中，Cortex-R主要用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，Cortex-A系列則是用于操作系統(tǒng)，智能設(shè)備和移動(dòng)電話等領(lǐng)域，比如常見(jiàn)的Cortex-A15（用于Android，Ubuntu等系統(tǒng)中）。
意法半導(dǎo)體（ST公司）開(kāi)發(fā)的STM32就屬于Cortex-M架構(gòu)，該架構(gòu)細(xì)分又可以分為M0，M0+，M3，H7等，以最常見(jiàn)的STM32F103為例，該芯片屬于Cortex-M3架構(gòu)，CPU主頻72MHz，內(nèi)置高精度ADC，USART，CAN，USB，SDIO等模塊，極大的便于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。
以STM32F103ZET6為例，該芯片封裝為L(zhǎng)QFP-144，內(nèi)置資源如下所示：
（1）1組17通道高精度ADC，1組15通道ADC，1組13通道ADC，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)1us；
（2）1組2路DAC輸出；
（3）8組高級(jí)定時(shí)器（可以做電容捕捉，PWM輸出，基本定時(shí)等功能）；
（4）高精度RTC模塊，2路時(shí)鐘可選；
（5）1組CAN，支持任意波特率；
（7）3組硬件SPI；
（8）5組串口
（10）1組USB模塊，可做主機(jī)，可做從機(jī)；
（11）2組I2S模塊，用于I2S通信；
（12）1組CRC模塊；
（13）2組看門(mén)狗模塊；
（14）1組DMA模塊；
STM32F103ZET6實(shí)物圖片如下圖所示。
1.2 STM32F103ZET6最小系統(tǒng)
1.2.1 原理圖
STM32F103的最小系統(tǒng)由備用電源，下載接口，濾波電容，啟動(dòng)端子和時(shí)鐘電路組成，其中濾波電容主要用于穩(wěn)定CPU電源端口電壓，由于CPU電源端口有12組，所以利用12個(gè)100nF電容來(lái)穩(wěn)定每個(gè)端口的電壓，布線的時(shí)候，每個(gè)電容離著供電端口越近越好。
1.2.2 時(shí)鐘電路
單片機(jī)最小系統(tǒng)有兩個(gè)晶體振蕩器，其中8MHz提供主系統(tǒng)工作時(shí)鐘脈沖，即CPU內(nèi)核，系統(tǒng)總線和除RTC時(shí)鐘外其他外設(shè)的工作時(shí)鐘，32.768KHz時(shí)鐘專用于CPU內(nèi)部RTC時(shí)鐘脈沖。
1.2.3 復(fù)位電路
由于STM32F103屬于低電平復(fù)位，所以設(shè)計(jì)了如上圖所示電路進(jìn)行復(fù)位，初始狀態(tài)電容兩端電壓為0，相當(dāng)于低電平，上電后，電容開(kāi)始充電，隨著充電時(shí)間的上升，電容兩端電壓呈現(xiàn)指數(shù)上升（電路分析中專門(mén)講解過(guò)這部分內(nèi)容），隨著電容充滿電，電容兩端理論電壓逐漸達(dá)到3.3V，此時(shí)復(fù)位結(jié)束，如果想要不斷電復(fù)位，只需要按一下按鍵S1，按下按鍵后，電容對(duì)地放電，放完電后達(dá)到低電平，此時(shí)開(kāi)始復(fù)位，然后重復(fù)上電復(fù)位的過(guò)程。
1.2.4 啟動(dòng)選擇端口
STM32有三種啟動(dòng)方式，通過(guò)BOOT0和BOOT1的電平選擇，具體分配如下表所示。
| BOOT0 | BOOT1 | 啟動(dòng)方式 |
|---|---|---|
| 0 | × | FLASH啟動(dòng)（用戶閃存器啟動(dòng)） |
| 1 | 0 | 系統(tǒng)存儲(chǔ)器啟動(dòng)（主要用于串口下載） |
| 1 | 1 | SRAM啟動(dòng)，主要用于在SRAM中調(diào)試代碼 |
一般啟動(dòng)程序都在FLASH中啟動(dòng)，如果出現(xiàn)芯片進(jìn)入低功耗模式或者禁用了調(diào)試端口，那么串口激活是唯一的辦法，所以建議設(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候，BOOT0和BOOT1兩個(gè)引腳用0Ω電阻引出來(lái)。
1.2.5 VBAT供電
VBAT供電主要用于RTC和備份區(qū)域數(shù)據(jù)不丟失使用，當(dāng)外部3.3V斷電之后，二極管D1處于截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)D2負(fù)極處于電平，二極管D2正向?qū)ǎㄟ^(guò)3V紐扣電池給VBAT供電，防止RTC和備份區(qū)域的數(shù)據(jù)丟失。
1.2.6 串口下載與SW仿真
STM32下載程序有兩種方式，一種是傳統(tǒng)的串口模式，通過(guò)BOOT0和BOOT1啟動(dòng)系統(tǒng)存儲(chǔ)器，然后將程序燒寫(xiě)進(jìn)FLASH中，然后斷電，設(shè)置FLASH啟動(dòng)后就可以啟動(dòng)程序，還有一種特殊的方式，就是SW模式，SW模式一種單線FLASH燒寫(xiě)模式，通過(guò)CLK和DATA兩根線，將程序直接燒寫(xiě)進(jìn)FLASH，并且通過(guò)這兩根線進(jìn)行在線仿真，可以直接將CPU中所有寄存器的值全部實(shí)時(shí)讀取，用于簡(jiǎn)化調(diào)試過(guò)程。這個(gè)功能是51單片機(jī)不會(huì)有的。
1.2.7 電源電路
STM32F103采用3.3V電源進(jìn)行供電，但是一般USB接口或者充電寶都是輸出DC5V，這就需要一個(gè)LDO來(lái)進(jìn)行電壓變換，將5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓供STM32使用。
1.3 STM32工程創(chuàng)建
STM32的程序也是可以使用51的IDE編寫(xiě)的，KEIL作為集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，現(xiàn)在已經(jīng)可以大多數(shù)主流CPU，比如之前的51系列，這次的ST系列，還有NXP公司的iMX系列等，下面來(lái)說(shuō)明如何使用KEIL來(lái)創(chuàng)建STM32程序。
STM32的工程不同于51的工程，需要好幾個(gè)文件來(lái)支持，由于這次創(chuàng)建的是空白工程，所以只需要?jiǎng)?chuàng)建主函數(shù)的c文件，啟動(dòng)匯編文件，和STM32寄存器文件。
（1）安裝ARM版本的KEIL，從KEIL官網(wǎng)或者文中附帶的鏈接下載安裝包，安裝時(shí)記住不能有中文路徑，直接安裝即可。
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1cdk69c-CKiF6PfebpbNTAw
提取碼：1p94
（2）安裝STM32F1系列固件庫(kù)，從KEIL官網(wǎng)找到安裝包，下載后安裝（注：KEIL版本必須是ARM版本的，C51版本安裝不上）。
鏈接：https://pan.baidu.com/s/173qByEAwwrsPMwzvkxDrLA
提取碼：lryg
下載固件庫(kù)之后，雙擊安裝即可。
（3）在工程文件夾中創(chuàng)建四個(gè)子文件夾，HEADERWARE，OBJECT，USER和SYSTEM，各文件夾內(nèi)容如下所示。
USER：存放工程文件，匯編啟動(dòng)文件與主函數(shù)的c文件
SYSTEM：存放系統(tǒng)文件，串口1文件和滴答時(shí)鐘文件
HEADERWARE：存放其他的驅(qū)動(dòng)文件
OBJECT：存放編譯過(guò)程的鏈接文件以及最終的HEX文件
（4）新建工程，輸入工程保存路徑后點(diǎn)擊保存。
（5）選擇目標(biāo)芯片型號(hào)，我們使用的芯片型號(hào)是STM32F103ZET6
（6）點(diǎn)擊工程設(shè)置，添加系統(tǒng)文件夾
點(diǎn)擊紅框選中的位置來(lái)新建文件夾，雙擊新建的文件夾修改名稱，創(chuàng)建和步驟3目錄一樣的文件夾，如下圖所示。
（7）創(chuàng)建啟動(dòng)匯編文件
點(diǎn)擊保存，輸入文件名stm32f103x.s后保存進(jìn)User文件夾。
輸入以下代碼，由于以下代碼是固定的，所以可以直接復(fù)制
Stack_Size EQU 0x00000400
AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem SPACE Stack_Size
__initial_sp
Heap_Size EQU 0x00000200
AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem SPACE Heap_Size
__heap_limit
PRESERVE8
THUMB
; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
AREA RESET, DATA, READONLY
EXPORT __Vectors
EXPORT __Vectors_End
EXPORT __Vectors_Size
__Vectors DCD __initial_sp ; Top of Stack
DCD Reset_Handler ; Reset Handler
DCD NMI_Handler ; NMI Handler
DCD HardFault_Handler ; Hard Fault Handler
DCD MemManage_Handler ; MPU Fault Handler
DCD BusFault_Handler ; Bus Fault Handler
DCD UsageFault_Handler ; Usage Fault Handler
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD SVC_Handler ; SVCall Handler
DCD DebugMon_Handler ; Debug Monitor Handler
DCD 0 ; Reserved
DCD PendSV_Handler ; PendSV Handler
DCD SysTick_Handler ; SysTick Handler
; External Interrupts
DCD WWDG_IRQHandler ; Window Watchdog
DCD PVD_IRQHandler ; PVD through EXTI Line detect
DCD TAMPER_IRQHandler ; Tamper
DCD RTC_IRQHandler ; RTC
DCD FLASH_IRQHandler ; Flash
DCD RCC_IRQHandler ; RCC
DCD EXTI0_IRQHandler ; EXTI Line 0
DCD EXTI1_IRQHandler ; EXTI Line 1
DCD EXTI2_IRQHandler ; EXTI Line 2
DCD EXTI3_IRQHandler ; EXTI Line 3
DCD EXTI4_IRQHandler ; EXTI Line 4
DCD DMA1_Channel1_IRQHandler ; DMA1 Channel 1
DCD DMA1_Channel2_IRQHandler ; DMA1 Channel 2
DCD DMA1_Channel3_IRQHandler ; DMA1 Channel 3
DCD DMA1_Channel4_IRQHandler ; DMA1 Channel 4
DCD DMA1_Channel5_IRQHandler ; DMA1 Channel 5
DCD DMA1_Channel6_IRQHandler ; DMA1 Channel 6
DCD DMA1_Channel7_IRQHandler ; DMA1 Channel 7
DCD ADC1_2_IRQHandler ; ADC1 & ADC2
DCD USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler ; USB High Priority or CAN1 TX
DCD USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler ; USB Low Priority or CAN1 RX0
DCD CAN1_RX1_IRQHandler ; CAN1 RX1
DCD CAN1_SCE_IRQHandler ; CAN1 SCE
DCD EXTI9_5_IRQHandler ; EXTI Line 9..5
DCD TIM1_BRK_IRQHandler ; TIM1 Break
DCD TIM1_UP_IRQHandler ; TIM1 Update
DCD TIM1_TRG_COM_IRQHandler ; TIM1 Trigger and Commutation
DCD TIM1_CC_IRQHandler ; TIM1 Capture Compare
DCD TIM2_IRQHandler ; TIM2
DCD TIM3_IRQHandler ; TIM3
DCD TIM4_IRQHandler ; TIM4
DCD I2C1_EV_IRQHandler ; I2C1 Event
DCD I2C1_ER_IRQHandler ; I2C1 Error
DCD I2C2_EV_IRQHandler ; I2C2 Event
DCD I2C2_ER_IRQHandler ; I2C2 Error
DCD SPI1_IRQHandler ; SPI1
DCD SPI2_IRQHandler ; SPI2
DCD USART1_IRQHandler ; USART1
DCD USART2_IRQHandler ; USART2
DCD USART3_IRQHandler ; USART3
DCD EXTI15_10_IRQHandler ; EXTI Line 15..10
DCD RTCAlarm_IRQHandler ; RTC Alarm through EXTI Line
DCD USBWakeUp_IRQHandler ; USB Wakeup from suspend
DCD TIM8_BRK_IRQHandler ; TIM8 Break
DCD TIM8_UP_IRQHandler ; TIM8 Update
DCD TIM8_TRG_COM_IRQHandler ; TIM8 Trigger and Commutation
DCD TIM8_CC_IRQHandler ; TIM8 Capture Compare
DCD ADC3_IRQHandler ; ADC3
DCD FSMC_IRQHandler ; FSMC
DCD SDIO_IRQHandler ; SDIO
DCD TIM5_IRQHandler ; TIM5
DCD SPI3_IRQHandler ; SPI3
DCD UART4_IRQHandler ; UART4
DCD UART5_IRQHandler ; UART5
DCD TIM6_IRQHandler ; TIM6
DCD TIM7_IRQHandler ; TIM7
DCD DMA2_Channel1_IRQHandler ; DMA2 Channel1
DCD DMA2_Channel2_IRQHandler ; DMA2 Channel2
DCD DMA2_Channel3_IRQHandler ; DMA2 Channel3
DCD DMA2_Channel4_5_IRQHandler ; DMA2 Channel4 & Channel5
__Vectors_End
__Vectors_Size EQU __Vectors_End - __Vectors
AREA |.text|, CODE, READONLY
; Reset handler
Reset_Handler PROC
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
IMPORT __main
LDR R0, =__main
BX R0
ENDP
; Dummy Exception Handlers (infinite loops which can be modified)
NMI_Handler PROC
EXPORT NMI_Handler [WEAK]
B .
ENDP
HardFault_Handler\\
PROC
EXPORT HardFault_Handler [WEAK]
B .
ENDP
MemManage_Handler\\
PROC
EXPORT MemManage_Handler [WEAK]
B .
ENDP
BusFault_Handler\\
PROC
EXPORT BusFault_Handler [WEAK]
B .
ENDP
UsageFault_Handler\\
PROC
EXPORT UsageFault_Handler [WEAK]
B .
ENDP
SVC_Handler PROC
EXPORT SVC_Handler [WEAK]
B .
ENDP
DebugMon_Handler\\
PROC
EXPORT DebugMon_Handler [WEAK]
B .
ENDP
PendSV_Handler PROC
EXPORT PendSV_Handler [WEAK]
B .
ENDP
SysTick_Handler PROC
EXPORT SysTick_Handler [WEAK]
B .
ENDP
Default_Handler PROC
EXPORT WWDG_IRQHandler [WEAK]
EXPORT PVD_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TAMPER_IRQHandler [WEAK]
EXPORT RTC_IRQHandler [WEAK]
EXPORT FLASH_IRQHandler [WEAK]
EXPORT RCC_IRQHandler [WEAK]
EXPORT EXTI0_IRQHandler [WEAK]
EXPORT EXTI1_IRQHandler [WEAK]
EXPORT EXTI2_IRQHandler [WEAK]
EXPORT EXTI3_IRQHandler [WEAK]
EXPORT EXTI4_IRQHandler [WEAK]
EXPORT DMA1_Channel1_IRQHandler [WEAK]
EXPORT DMA1_Channel2_IRQHandler [WEAK]
EXPORT DMA1_Channel3_IRQHandler [WEAK]
EXPORT DMA1_Channel4_IRQHandler [WEAK]
EXPORT DMA1_Channel5_IRQHandler [WEAK]
EXPORT DMA1_Channel6_IRQHandler [WEAK]
EXPORT DMA1_Channel7_IRQHandler [WEAK]
EXPORT ADC1_2_IRQHandler [WEAK]
EXPORT USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler [WEAK]
EXPORT USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler [WEAK]
EXPORT CAN1_RX1_IRQHandler [WEAK]
EXPORT CAN1_SCE_IRQHandler [WEAK]
EXPORT EXTI9_5_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TIM1_BRK_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TIM1_UP_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TIM1_TRG_COM_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TIM1_CC_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TIM2_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TIM3_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TIM4_IRQHandler [WEAK]
EXPORT I2C1_EV_IRQHandler [WEAK]
EXPORT I2C1_ER_IRQHandler [WEAK]
EXPORT I2C2_EV_IRQHandler [WEAK]
EXPORT I2C2_ER_IRQHandler [WEAK]
EXPORT SPI1_IRQHandler [WEAK]
EXPORT SPI2_IRQHandler [WEAK]
EXPORT USART1_IRQHandler [WEAK]
EXPORT USART2_IRQHandler [WEAK]
EXPORT USART3_IRQHandler [WEAK]
EXPORT EXTI15_10_IRQHandler [WEAK]
EXPORT RTCAlarm_IRQHandler [WEAK]
EXPORT USBWakeUp_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TIM8_BRK_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TIM8_UP_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TIM8_TRG_COM_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TIM8_CC_IRQHandler [WEAK]
EXPORT ADC3_IRQHandler [WEAK]
EXPORT FSMC_IRQHandler [WEAK]
EXPORT SDIO_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TIM5_IRQHandler [WEAK]
EXPORT SPI3_IRQHandler [WEAK]
EXPORT UART4_IRQHandler [WEAK]
EXPORT UART5_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TIM6_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TIM7_IRQHandler [WEAK]
EXPORT DMA2_Channel1_IRQHandler [WEAK]
EXPORT DMA2_Channel2_IRQHandler [WEAK]
EXPORT DMA2_Channel3_IRQHandler [WEAK]
EXPORT DMA2_Channel4_5_IRQHandler [WEAK]
WWDG_IRQHandler
PVD_IRQHandler
TAMPER_IRQHandler
RTC_IRQHandler
FLASH_IRQHandler
RCC_IRQHandler
EXTI0_IRQHandler
EXTI1_IRQHandler
EXTI2_IRQHandler
EXTI3_IRQHandler
EXTI4_IRQHandler
DMA1_Channel1_IRQHandler
DMA1_Channel2_IRQHandler
DMA1_Channel3_IRQHandler
DMA1_Channel4_IRQHandler
DMA1_Channel5_IRQHandler
DMA1_Channel6_IRQHandler
DMA1_Channel7_IRQHandler
ADC1_2_IRQHandler
USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler
USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler
CAN1_RX1_IRQHandler
CAN1_SCE_IRQHandler
EXTI9_5_IRQHandler
TIM1_BRK_IRQHandler
TIM1_UP_IRQHandler
TIM1_TRG_COM_IRQHandler
TIM1_CC_IRQHandler
TIM2_IRQHandler
TIM3_IRQHandler
TIM4_IRQHandler
I2C1_EV_IRQHandler
I2C1_ER_IRQHandler
I2C2_EV_IRQHandler
I2C2_ER_IRQHandler
SPI1_IRQHandler
SPI2_IRQHandler
USART1_IRQHandler
USART2_IRQHandler
USART3_IRQHandler
EXTI15_10_IRQHandler
RTCAlarm_IRQHandler
USBWakeUp_IRQHandler
TIM8_BRK_IRQHandler
TIM8_UP_IRQHandler
TIM8_TRG_COM_IRQHandler
TIM8_CC_IRQHandler
ADC3_IRQHandler
FSMC_IRQHandler
SDIO_IRQHandler
TIM5_IRQHandler
SPI3_IRQHandler
UART4_IRQHandler
UART5_IRQHandler
TIM6_IRQHandler
TIM7_IRQHandler
DMA2_Channel1_IRQHandler
DMA2_Channel2_IRQHandler
DMA2_Channel3_IRQHandler
DMA2_Channel4_5_IRQHandler
B .
ENDP
ALIGN
; User Stack and Heap initialization
IF :DEF:__MICROLIB
EXPORT __initial_sp
EXPORT __heap_base
EXPORT __heap_limit
ELSE
IMPORT __use_two_region_memory
EXPORT __user_initial_stackheap
__user_initial_stackheap
LDR R0, = Heap_Mem
LDR R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)
LDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size)
LDR R3, = Stack_Mem
BX LR
ALIGN
ENDIF
END
（8）修改鏈接文件與HEX文件的保存路徑
修改HEX的保存路徑
修改鏈接文件的保存路徑
（9）創(chuàng)建主函數(shù)的c文件，創(chuàng)建步驟與步驟7一樣，只不過(guò)保存的時(shí)候，文件后綴變?yōu)閏，例如1.c。將主函數(shù)的c文件保存到User目錄下
（10）在c文件下輸入如下代碼
#include
int main()
{
while( 1 )
{
}
}
（11）將剛才創(chuàng)建的2個(gè)文件添加進(jìn)工程
聲明：本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫(xiě)或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人，不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用，如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題，請(qǐng)聯(lián)系本站處理。
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