嵌入式开发之 STM32自行车码表（图文）

笔者将从以下几个方面逐步深入地讲解STM32F103C8开发板的使用，并在Windows下编写一个简单的自行车码表程序：

• 元器件
• 环境搭建
• 电路连接
• 一个简单的LED闪烁程序
• 自行车码表

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准备工作之 元器件

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本实验需要的元器件有：

STM32F103C8开发板 1块

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ST-LINK 1个

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LED小灯 若干

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330ohm电阻 若干

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按钮 若干

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子母线 若干

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准备工作之 电路连接

正确的电路连接是成功的一半

首先我们测试 ST-LINK vcc 和 gnd 的效果，熟悉 面包板 的使用，通过 按钮 点亮 LED小灯 。电路图如下：

此处注意一定要接330ohm电阻，否则LED灯会因为电流过大而烧坏。笔者由于疏忽导致一个LED冒出了焦糊的味道… Sigh …

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反馈：LED灯成功由按钮控制点亮
结论：LED灯工作正常、ST-LINK供电正常、按钮、面包板正常

准备工作之 环境搭建

万事开头难

CubeMX配置

1、 首先下载安装CubeMX

2、 New Project 新建项目，选择对应开发板型号为STM32F103C8

3、 选择引脚功能， PA12和PA11作为GPIO的输入。

4、 generate code 发现需要下载cube库，一直下载不好，于是通过本地导入的方式搞定。在Cube官网下载STM32CubeF1和补丁

5、 help->Install New Libraries->From Local导入库和补丁

6、 导入完成后尝试generate code，设置project属性，选择MDK-ARM v5为工具链。

7、code生成成功，但此时无法打开，因为我们还未安装Keil 工具链

Keil+ST-LINK下载程序/调试程序

下载并注册安装Keil Keil安装程序及注册机

安装keil

自动下载找不到stm32包
于是手动下载stm32F1pack STM32F1xx_DFP.1.1.0.pack
下载好后导入Pack Installer

用keil打开CubeMX生成的工程文件

可以看到MX已经生成了代码的框架，我们只需要填充我们自己的代码即可。
main.c中有一个自动生成的函数MX_GPIO_Init，帮我们进行了引脚的初始化。

void MX_GPIO_Init(void){  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  /* GPIO Ports Clock Enable */  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();  /*Configure GPIO pins : PA11 PA12 */  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12;  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);}

build

点击图中按钮

在output选项卡中选择生成hex文件

keil+ST-LINK下载和调试，以blink为例

下载驱动程序并安装 st-link驱动安装

这时插入st-link，在设备管理器中应该可以看到：

表示驱动已经成功安装。

进入Keil IDE下，编写一段程序，让tst即PIN13的LED灯亮灭。代码如下：

while (1)  {  /* USER CODE END WHILE */  /* USER CODE BEGIN 3 */        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_SET);        HAL_Delay(3000);        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_RESET);        HAL_Delay(3000);  }

点击配置按钮，切到debug tab，选择st linker debugger 并点击setting

出错误了!

发现sw Device下显示错误信息：No target connected。这让我很奇怪，明明接线没有错误，且驱动正常。

解决方法一

下载时将Boot0置为1，下载完毕后置回0

找了一些资料，发现是Boot0没有置为1，所以找不到target，无法下载，只有将Boot0置为1，才能下载。Boot0是0的时候，板子的闪存作为boot的空间，Boot0是1的时候，系统存储作为启动空间。

Boot0和Boot1的详细说明文档——百度文库

于是笔者将boot0置为1后reset发现可以检测到target设备，这时可以download了

download 完毕后，再将Boot0置回0，此时reset后就可以运行了。这个过程中，我们相当于扮演了一回 厂家 的角色，将芯片里烧录的程序做了修改后重新发行了。

解决方法二：

按住Reset时点击烧录，然后立刻松开Reset
后来笔者才发现，还有更简单的方法。而错误原因也跟我刚刚想的有所不同，是因为在程序中配置了GPIO13\GPIO14的缘故。参考博文：
KEIL提示“No target connected”的解决方法（原创）

修改后成功烧录，实现了板子上的TST引脚灯的亮灭。

连线图：

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第一个实验 Hello

啥也不说先上电路图

这是CubeMX的引脚定义处，将PA10定义为RX，PA9定义为TX（好像只能这么干，表示PA10发出数据，PA9接受数据<–stm32端–>）。PA11和PA12暂且没用。不管。

需要注意的是，USB-TTL转接口的RX要接STM32板子的TX口，转接口的TX要接STM32板子的RX口，这也许就是握手的含义吧。

这里按钮还未使用，可以先忽略。

左侧配置USART1为Single Wire（Half-Duplex）生成的代码较为接近最终代码。

接下来开始生成代码。

生成完毕。

/*main.c*/void MX_USART1_UART_Init(void){    //默认生成的代码结构  huart1.Instance = USART1;  huart1.Init.BaudRate = 9600;//波特率要从115200改为9600  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;  //huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;//这个可以注释掉  HAL_HalfDuplex_Init(&huart1);}

/* stm32f1xx_hal_msp.c */void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* huart){  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  if(huart->Instance==USART1)  {  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//enable GPIO的时钟    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();//enable UART的时钟  /* USER CODE END USART1_MspInit 0 */    /* Peripheral clock enable */    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();    /**USART1 GPIO Configuration        PA9     ------> USART1_TX    PA10     ------> USART1_RX     */    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9;// 9 发    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10;// 10 收    //GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;    //GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */  /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */  }}

/* stm32f1xx_hal_msp.c *//* 善后处理 */void HAL_UART_MspDeInit(UART_HandleTypeDef* huart){  if(huart->Instance==USART1)  {  /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 0 */        __HAL_RCC_USART1_FORCE_RESET();        __HAL_RCC_USART1_RELEASE_RESET();  /* USER CODE END USART1_MspDeInit 0 */    /* Peripheral clock disable */    __HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE();    /**USART1 GPIO Configuration        PA9     ------> USART1_TX    PA10     ------> USART1_RX     */    HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10);  }  /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 1 */  /* USER CODE END USART1_MspDeInit 1 */}

// main.cwhile (1)  {  /* USER CODE END WHILE */  /* USER CODE BEGIN 3 */        HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)"Hello\r\n",7,500);// 0.5s 输出一次hello        HAL_Delay(500);  }

串口每0.5s发出一次 Hello

第二个实验 按钮检测

按钮检测部分的代码

//main.cint main(void){  /* USER CODE BEGIN 1 */    GPIO_PinState state1,state2;    char printStr[20];  /* USER CODE END 1 */  /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */  HAL_Init();  /* Configure the system clock */  SystemClock_Config();  /* Initialize all configured peripherals */  MX_GPIO_Init();  MX_USART1_UART_Init();  /* USER CODE BEGIN 2 */  /* USER CODE END 2 */  /* Infinite loop */  /* USER CODE BEGIN WHILE */  while (1)  {  /* USER CODE END WHILE */  /* USER CODE BEGIN 3 */        state1 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_11);        //按下按钮后read出来的state为0，否则是1        state2 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_12);        if(state1==0)             HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)"Button 11 pressed\r\n",19,500);        else if(state2==0)            HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)"Button 12 pressed\r\n",19,500);        else            HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)"No Signal\r\n",11,500);        //HAL_Delay(20);  }  /* USER CODE END 3 */}

GPIO的初始化部分

/*main.c*/ /*GPIO初始化*/void MX_GPIO_Init(void){  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  /* GPIO Ports Clock Enable */  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();  /*Configure GPIO pins : PA11 PA12 */  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11;    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_LOW;    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_LOW;    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);}

按下按钮时，输出pressed

第三个实验 PA12中断

PA12中断响应

配置PA12下降沿触发中断

/*main.c*/void MX_GPIO_Init(void){    ······    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;    HAL_NVIC_SetPriority(EXTI15_10_IRQn,0,0);    HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI15_10_IRQn);    ······}

当中断触发时，会去stm32f1xx_it.c中找到EXTI15_10_IRQHandler这个函数，在其中调用HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_12);如果PIN12的值符合下降沿的要求，则调用中 断 回 调 函 数
HAL_GPIO_EXTI_Callback，将中断标志位置为1，count++，在main函数的循环中可以进行标志位判断，如果为1说明有中断产生，需要清楚标志位并作出处理。

//stm32f1xx_it.c/*** @brief This function handles GPIO 12 interrupt*/void EXTI15_10_IRQHandler(void){    HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_12);}

//main.cvoid HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin){    if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_12){        PA12Flag = 1; // set interrupt signal        PA12Cnt ++; //cnt++ for each interrupt    }else{        UNUSED(GPIO_Pin);    }}int main(void){  // ·····  // ·····  /* USER CODE BEGIN 1 */    GPIO_PinState state1,state2;    int strLen=0;    char printStr[20];  /* USER CODE END 1 */  /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/  // ·····  // ·····  while (1)  {    if(PA12Flag==1)        {            PA12Flag=0; //clear interupt signal            strLen = sprintf(printStr,"Button 12 pressed %d times\r\n",PA12Cnt);            HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)printStr,strLen,500);        }  }  /* USER CODE END 3 */}

下降沿中断触发的按钮检测

第四个实验 定时器中断

这个实验涉及到时钟，于是需要开启时钟的宏定义

需要修改 stm32f1xx_hal_conf.h

main.c重点代码如下：

/*main.c*///······//······int TIMFlag = 0;TIM_HandleTypeDef TIM_Handle;//······//······//······/*中断检测函数*/void TIM3_IRQHandler(void){    HAL_TIM_IRQHandler(&TIM_Handle);}int main(void){    //······    TIM_Init();    //······    while (1)    {        if(TIMFlag==1)        {            TIMFlag=0; //clear interupt signal            strLen = sprintf(printStr,"Clk pulse\r\n");            HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)printStr,strLen,500);        }  }    }}/*回调函数*/void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *TIM_Handle){    TIMFlag = 1;}/*初始化函数*/void TIM_Init(){  TIM_Handle.Instance = TIM3;  TIM_Handle.Init.Prescaler = 8000;  TIM_Handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;  TIM_Handle.Init.Period = 199;  HAL_TIM_Base_Init(&TIM_Handle);  HAL_TIM_Base_Start_IT(&TIM_Handle); //start timer  HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn, 0, 0);  HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn); // set priority}

/* stm32f1xx_hal_msp.c */void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef* TIM_Handle){    __TIM3_CLK_ENABLE();}void HAL_TIM_Base_MspDeInit(TIM_HandleTypeDef* TIM_Handle){    __TIM3_CLK_DISABLE();}

第五个实验 自行车码表

编写完整的码表程序，PA12的按钮表示车轮转了一圈，通过计数器可以得到里程，通过定时器中断得到的时间可以计算出速度；PA11的按钮切换模式，模式一在串口输出里程，模式二在串口输出速度。

思路：每0.2秒计算一次速度，因此按钮12的判断在时钟中断内部。车轮长度按2.56m计算，每0.2s算一次速度，用当前的PA12Cnt减去上一个0.2s的PA12Cnt，乘以车轮长度除以0.2s即可算出即时速度。

代码部分只需修改main.c即可

/*main.c的主要代码*/int PA11Flag=0;int PA12Cnt1=0;int PA12Cnt2=0;int PA12Flag=0;int TIMFlag = 0;void SystemClock_Config(void);static void MX_GPIO_Init(void);static void MX_USART1_UART_Init(void);static void TIM_Init(void);void TIM3_IRQHandler(void){    HAL_TIM_IRQHandler(&TIM_Handle);}void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin){    if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_12){        PA12Flag = 1; // set interrupt signal        PA12Cnt1 ++; //cnt++ for each interrupt    }else{        UNUSED(GPIO_Pin);    }}void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *TIM_Handle){    TIMFlag = 1;}int main(void){  /* USER CODE BEGIN 1 */    GPIO_PinState state1,state2;    int strLen=0;    char printStr[20];  /* USER CODE END 1 */  /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */  HAL_Init();  /* Configure the system clock */  SystemClock_Config();  /* Initialize all configured peripherals */  MX_GPIO_Init();  MX_USART1_UART_Init();    TIM_Init();  /* USER CODE BEGIN 2 */  /* USER CODE END 2 */  /* Infinite loop */  /* USER CODE BEGIN WHILE */  while (1)  {  /* USER CODE END WHILE */  /* USER CODE BEGIN 3 */        state1 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_11);        state2 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_12);        if(state1==0)            PA11Flag = ~PA11Flag;        if(TIMFlag==1)        {            TIMFlag=0; //clear interupt signal            if(~PA11Flag)            {                strLen = sprintf(printStr,"Distance: %lfm\r\n",PA12Cnt1*2.56);                HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)printStr,strLen,500);            }               else if(PA11Flag)            {                strLen = sprintf(printStr,"Speed: %lfm/s\r\n",(PA12Cnt1-PA12Cnt2)*2.56/0.2);                HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)printStr,strLen,500);            }               PA12Cnt2 = PA12Cnt1;        }  }  /* USER CODE END 3 */}

PS: 读者可以尝试自己将PA11改为边沿触发式，方式类似PA12，相信你可以搞定的~