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
    • 准备工作之 元器件
    • 准备工作之 电路连接
    • 准备工作之 环境搭建
      • CubeMX配置
      • KeilST-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
        • 用keil打开CubeMX生成的工程文件
        • build
        • keilST-LINK下载和调试以blink为例
          • 出错误了
          • 解决方法一
          • 解决方法二
          • 连线图
    • 第一个实验 Hello
      • 串口每05s发出一次 Hello
    • 第二个实验 按钮检测
      • 按下按钮时输出pressed
    • 第三个实验 PA12中断
      • 下降沿中断触发的按钮检测
    • 第四个实验 定时器中断
    • 第五个实验 自行车码表

准备工作之 元器件

本实验需要的元器件有：

STM32F103C8开发板 1块



ST-LINK 1个



LED小灯 若干


330ohm电阻 若干


按钮 若干


子母线 若干


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 …


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：

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.c
while (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.c
int 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.c
void 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~

时间： 2024-10-03 13:38:46

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