STM32学习笔记01—STM32F103环境搭建

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STMCU 发布时间：2020-10-27 13:34

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STM32学习笔记01—STM32F103环境搭建

1.1 STM32F103单片机概述
ARM公司在ARM11以后的产品改用Cortex命名，主要分为三种，Cortex-M系列，Cortex-R系列和Cortex-A系列，Cortex系列属于ARMv7架构，这是2010年为止ARM公司最新的指令集架构，其中Cortex-M主要用于低端的嵌入式控制系统中，Cortex-R主要用于实时系统中，Cortex-A系列则是用于操作系统，智能设备和移动电话等领域，比如常见的Cortex-A15（用于Android，Ubuntu等系统中）。

意法半导体（ST公司）开发的STM32就属于Cortex-M架构，该架构细分又可以分为M0，M0+，M3，H7等，以最常见的STM32F103为例，该芯片属于Cortex-M3架构，CPU主频72MHz，内置高精度ADC，USART，CAN，USB，SDIO等模块，极大的便于产品的设计。

以STM32F103ZET6为例，该芯片封装为LQFP-144，内置资源如下所示：

（1）1组17通道高精度ADC，1组15通道ADC，1组13通道ADC，转换速度可达1us；
（2）1组2路DAC输出；
（3）8组高级定时器（可以做电容捕捉，PWM输出，基本定时等功能）；
（4）高精度RTC模块，2路时钟可选；
（5）1组CAN，支持任意波特率；
（6）2组硬件IIC；
（7）3组硬件SPI；
（8）5组串口
（9）1组SDIO模块，用于外接SD卡通信；
（10）1组USB模块，可做主机，可做从机；
（11）2组I2S模块，用于I2S通信；
（12）1组CRC模块；
（13）2组看门狗模块；
（14）1组DMA模块；

STM32F103ZET6实物图片如下图所示。

1.2 STM32F103ZET6最小系统
1.2.1 原理图

STM32F103的最小系统由备用电源，下载接口，滤波电容，启动端子和时钟电路组成，其中滤波电容主要用于稳定CPU电源端口电压，由于CPU电源端口有12组，所以利用12个100nF电容来稳定每个端口的电压，布线的时候，每个电容离着供电端口越近越好。
1.2.2 时钟电路

单片机最小系统有两个晶体振荡器，其中8MHz提供主系统工作时钟脉冲，即CPU内核，系统总线和除RTC时钟外其他外设的工作时钟，32.768KHz时钟专用于CPU内部RTC时钟脉冲。

1.2.3 复位电路

由于STM32F103属于低电平复位，所以设计了如上图所示电路进行复位，初始状态电容两端电压为0，相当于低电平，上电后，电容开始充电，随着充电时间的上升，电容两端电压呈现指数上升（电路分析中专门讲解过这部分内容），随着电容充满电，电容两端理论电压逐渐达到3.3V，此时复位结束，如果想要不断电复位，只需要按一下按键S1，按下按键后，电容对地放电，放完电后达到低电平，此时开始复位，然后重复上电复位的过程。

1.2.4 启动选择端口

STM32有三种启动方式，通过BOOT0和BOOT1的电平选择，具体分配如下表所示。

一般启动程序都在FLASH中启动，如果出现芯片进入低功耗模式或者禁用了调试端口，那么串口激活是唯一的办法，所以建议设计产品的时候，BOOT0和BOOT1两个引脚用0Ω电阻引出来。

1.2.5 VBAT供电

VBAT供电主要用于RTC和备份区域数据不丢失使用，当外部3.3V断电之后，二极管D1处于截止状态，此时D2负极处于电平，二极管D2正向导通，通过3V纽扣电池给VBAT供电，防止RTC和备份区域的数据丢失。

1.2.6 串口下载与SW仿真

STM32下载程序有两种方式，一种是传统的串口模式，通过BOOT0和BOOT1启动系统存储器，然后将程序烧写进FLASH中，然后断电，设置FLASH启动后就可以启动程序，还有一种特殊的方式，就是SW模式，SW模式一种单线FLASH烧写模式，通过CLK和DATA两根线，将程序直接烧写进FLASH，并且通过这两根线进行在线仿真，可以直接将CPU中所有寄存器的值全部实时读取，用于简化调试过程。这个功能是51单片机不会有的。

1.2.7 电源电路

STM32F103采用3.3V电源进行供电，但是一般USB接口或者充电宝都是输出DC5V，这就需要一个LDO来进行电压变换，将5V电压转换为3.3V电压供STM32使用。

1.3 STM32工程创建
STM32的程序也是可以使用51的IDE编写的，KEIL作为集成开发环境，现在已经可以大多数主流CPU，比如之前的51系列，这次的ST系列，还有NXP公司的iMX系列等，下面来说明如何使用KEIL来创建STM32程序。

STM32的工程不同于51的工程，需要好几个文件来支持，由于这次创建的是空白工程，所以只需要创建主函数的c文件，启动汇编文件，和STM32寄存器文件。

（1）安装ARM版本的KEIL，从KEIL官网或者文中附带的链接下载安装包，安装时记住不能有中文路径，直接安装即可。

链接：https://pan.baidu.com/s/1cdk69c-CKiF6PfebpbNTAw

提取码：1p94

（2）安装STM32F1系列固件库，从KEIL官网找到安装包，下载后安装（注：KEIL版本必须是ARM版本的，C51版本安装不上）。

链接：https://pan.baidu.com/s/173qByEAwwrsPMwzvkxDrLA

提取码：lryg

下载固件库之后，双击安装即可。

（3）在工程文件夹中创建四个子文件夹，HEADERWARE，OBJECT，USER和SYSTEM，各文件夹内容如下所示。

USER：存放工程文件，汇编启动文件与主函数的c文件

SYSTEM：存放系统文件，串口1文件和滴答时钟文件

HEADERWARE：存放其他的驱动文件

OBJECT：存放编译过程的链接文件以及最终的HEX文件