STM32开发

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  持续断断续续更新ing；现已更新完毕~

一、迁移工程

  keil建立工程，需要添加启动文件，需要修改魔术棒设置，需要添减文件和文件路径等等……,不难，倒是很麻烦；如果有现成的工程（往往都会有现成的工程），只需要稍微修改工程信息，借助这个基础工程会节省点偷懒点时间；故，说明下如何简单快速的修改工程；简单3个步骤很实用！！！

  1. 在工程文件目录中，将old.uvoptx和old.uvprojx名字改成new.uvoptx和new.uvprojx。并其他 .uvoptx文件统统删除。如：
  1. 双击打开new.uvproj,点击，在弹出的界面上，双击“Progect target”下面的工程名，修改成new
  1. 点击魔术棒，将Name of Executeable中的名称改为new即可，这表示生成的hex文件是new.hex，F7编译一遍，再双击new工程名字，说明形成了新的new.map文件，建立成功了
  1. 注意：最好先kill重编译，若编译后还有带不需要的文件，删除后重新编译即可。

二、常见驱动异常

2.1 驱动异常 & 复用时钟

  AFIO时钟只是在STM32F1系列里被提及。 对于32F1系列，涉及到管脚的EXTI、 REMAP、默认复用管脚(JTAG管脚)、事件输出时就需要开启AFIO时钟。

Bug现象：刚写一个 功能(驱动)，出现异常；经过多次排查后，发现是IO管脚驱动初始化的问题。经测试，部分IO位无法正常响应置复位的操作。

问题来源：

  1. IO时钟使能错误；
  2. 外设时钟未使能；
  3. 该管脚为默认复用管脚；

举例：STM32默认启动时PB4、PB3、PA15三个引脚不是普通IO，而是JTAG的复用功能，分别为JNTRST、JTDI、JTDO。如果作为普通IO使用，要先开启复用时钟，再关闭JTAG复用功能，才能作为普通IO口使用。

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RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);	//使能复用时钟
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);//关闭jtag，使能SWD，可以用SWD模式调试

划重点：初始化中，必须使能 复用端口RCC_APB2Periph_AFIO的时钟 才能对应关闭JTAG功能(没开启复用时钟，只关闭JTAG复用的操作是无效的)。

  对于STM32F1以外的其它STM32系列，不再提AFIO，多了个SYSCFG(系统控制器)外设，其功能跟F1的AFIO 有些类似但有差异：主要管理内存空间的映射、与EXTI中断源有关的IO配置以及其它配置等事务，不同32系列间还各有细小差异。如果不打开SYSCFG时钟，有关内存空间重映射、与EXTI配置的操作就会无效。

2.2 宏定义值错误

  库函数的实现，实际上就是把寄存器抽象成一个个变量，宏定义很多替换值对其进行赋值操作；由于可能不同寄存器在同一个32位bit内，因此赋值操作过程中会进行位与操作，防止改写掉其他寄存器配置。

  因此，往往库函数的宏定义配置，其替换值往往都是32bit的；类型都一样，编译器是无法识别出你赋错值，例如你写错宏定义进去，编译器并不会报错。

举具体两个例子：

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//错误的写法
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	 //使能 GPIOB端口 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);	 //使能 串口2 时钟

  很明显，上面两行代码的时钟使能是错误的，但是编译是不会报错的；因为本质上就是一个赋值操作，赋错值并不会产生报错，除非类型不同、宏定义名称查询不到。不单单是IO的驱动，不管是什么驱动，大家在配置底层驱动的时候一定要细心，配置错误不会报错警，但是会卡住你项目进度。

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//错误的写法
GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_Pin_10,GPIO_AF_SPI3);
GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_Pin_11,GPIO_AF_SPI3);
GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_Pin_12,GPIO_AF_SPI3);

//正确的写法
GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_SPI3);
GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_SPI3);
GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_SPI3);

三、STM32管脚四种输出模式对比

  • 普通推挽输出（ GPIO_Mode_Out_PP ） :
    • 使用场合：一般用在0V 和 3.3V 的场合。线路经过两个P_MOS和 N_MOS管，负责上拉和下拉电流。
    • 使用方法：直接使用
    • 输出电平：推挽输出的低电平是 0V，高电平是 3.3V。
  • 普通开漏输出（ GPIO_Mode_Out_OD ）：
    • 使用场合：一般用在电平不匹配的场合，如需要输出 5V 的高电平。使用方法：就需要再外部接一个上拉电阻，电源为5V，把 GPIO设置为开漏模式，当输出高组态时，由上拉电阻和电源向外输出5V 的电压。
    • 输出电平：在开漏输出模式时，如果输出为0，低电平，则使 N_MOS导通，使输出接地。若控制输出为 1（无法直接输出高电平）， 则既不输出高电平也不输出低电平， 为高组态。为正常使用，必须在外部接一个上拉电阻。
    • 特性： 它具“线与”特性，即很多个开漏模式引脚连接到一起时，只有当所有引脚都输出高阻态， 才由上拉电阻提供高电平 ， 此高电平的 电压 为外部 上拉电阻所接的 电源 的电压。若其中一个引脚为低电平，那线路就相当于短路 接地 ，使得整条线路都为低电平，0 V。
  • 复用推挽输出（ GPIO_Mode_AF_PP ） : 用作串口的输出。
  • 复用开漏输出（ GPIO_Mode_AF_OD ）：用在 IIC 。

Ps：所有的开漏输出都需要接上拉电阻

四、中断优先级

  中断的概念具体就不赘述，这里以stm32F103RBT6芯片为例讲中断配置

4.1 抢占优先级和响应优先级

  STM32的中断向量具有两个属性，一个为抢占属性，另一个为响应属性，其属性编号越小，表明它的优先级别越高。
  抢占，是指打断其他中断的属性，即因为具有这个属性会出现嵌套中断（在执行中断服务函数A 的过程中被中断B打断，执行完中断服务函数B，再继续执行中断服务函数A），抢占属性由NVIC_IRQChannelPreemptionPriority 的参数配置。
  响应，应用在抢占属性相同的情况下，当两个中断向量的抢占优先级相同时，如果两个中断同时到达，则先处理响应优先级高的中断， 响应属性由NVIC_IRQChannelSubPriority 参数配置。
  如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话，则看哪个中断先发生就先执行

4.2 NVIC 的优先级组

  STM32的NVIC 有十六个优先级。

（一）STM32分组为：组0-4

（二）分组配置在寄存器SCB->AIRCR中：

（三）解析第二点

  1. 组0就是4位都用来设置成响应优先级，2^4=16位都是响应优先级
  2. 组1分为(2^1)两个抢占优先级，在这两个抢占优先级里面还分别有(2^3)八个响应优先级，(2^1)*(2^3) =16
  3. 组2分为(2^2)四个抢占优先级，在这四个抢占优先级里面还分别有(2^2)四个响应优先级，(2^2)*(2^2) =16
  4. 组3分为(2^3)八个抢占优先级，在这八个抢占优先级里面还分别有(2^1)两个响应优先级，(2^3)*(2^1) =16
  5. 组4分为(2^4)十六个都是抢占优先级(2^4) =16

（四）配置示例

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NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
//也就是说可以配置成四个抢占优先级，在这四个抢占优先级中还可以配置四个响应优先级

（五）优先级顺序举例

  假定设置中断优先级组为2，然后设置如下：

  • 中断3(RTC中断)的抢占优先级为2，响应优先级为1
  • 中断6（外部中断0）的抢占优先级为3，响应优先级为0
  • 中断7（外部中断1）的抢占优先级为2，响应优先级为0。

  那么这3个中断的优先级顺序为：中断7>中断3>中断6

五、定时器

  STM32的高级定时器TIM1, TIM8以及通用定时器TIM9, TIM10, TIM11的时钟来源是APB2总线;通用的 TIM2、TIM3、TIM4和TIM5 定时器 挂载在低速的APB1总线上。

5.1 F103定时器时钟疑问

疑问： 以F103为例，APB1 提供时钟：他的最大值是 36M。有很多人不理解，为什么 TIM2 的时钟不是 36M 而是 72M呢？

解答：通用定时器（TIM2-7）的时钟不是直接来自APB1，而是通过APB1的预分频器以后才到达定时器模块

  APB1 的时钟最大只能是 36M,在 RCC 时钟配置的函数，也就是程序最开始初始化系统时钟到 72M（AHB）的时候,里面有

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RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;

除以了 2，也就是在我们配置 AHB 为 72M 的时候 APB1 是 72/2=36M 。根据当APB1的预分频系数为1 时，这个倍频器不起作用，定时器的时钟频率等于 APB1 的频率；当 APB1 的预分频系数为其它数值(即预分频系数为 2、4、8 或 16)时，这个倍频器起作用，定时器的时钟频率等于 APB1 的频率两倍。这里我们设置的是 2，那么到定时器就要乘以 2，那么就是 72M 了。

  综上，通用定时器的时钟最大为72MHz，挂在APB1上除了通用定时器的其他外设时钟最大为36MHz。这样设计的目的就是让挂在APB1上的低速外设有合适的低速时钟，同时还可以让挂在APB1上的通用定时器能够在不影响低速外设的情况下仍然有高速的时钟。
(注：系统时钟初始化后，默认AHB是72MHz，APB1是AHB的2分频36MHz，通用定时器时钟是APB1的两倍72MHz)

5.2 定时器计时算法

  定时器跟时间相关的量有：系统时钟、分频系数、重装载值。

  • 系统时钟: 默认不配置的时候是72M，可以根据自己需求配置；
  • 分频系数: psc,就是对系统时钟进行多少分频之后在使用，最好设置为72的倍数，方便运算；
  • 重新装载值: arr,是计算这么多值，时间到了之后重新开始计算的值，每一次计数的时间为分频之后时钟的到时；

举例：假设系统时间72M，分频系数设置为7200-1，那现在定时器的时钟为10kHz，每计一个数花费1/(10000)秒，重装值设置为5000-1，那一次溢出的时间为500ms。

Time = ((period+1)*(prescaler+1))/sysclock

  • time：溢出时间(MHz)
  • sysclock：系统时钟(us)
  • period：重装值
  • prescaler：分频系数

time = ((4999+1)*(7199+1))/72 = 5000 000us = 500ms

Ps：定时器的重装值不能为0。

  以上面为例：不改动分频系数的情况下，重装值设置为5000-1，那一次溢出的时间为500ms。如果让溢出的时间为1ms，那重装值要设置为10-1；但是无法设置溢出时间为0.1ms，重装值不能为1-1。该最小的定时溢出时间为2-1，即2ms触发一次定时器中断。

5.3 计时拓展

  定时器的计时可以采用 任务机制回调；实现思路如下：

  1. 创建结构体数组，用于存放 多定时器任务 数据；结构体内容如下：

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    /*******************************************************************************
    块注释：结构体定义声明
    *******************************************************************************/
    typedef struct{
    	volatile uint32_t Time_task_name;	//任务名称（组名称或上ID号码）
    	volatile uint32_t Time_Out;			//超时时间
    	volatile uint32_t Time_Count;		//任务启动为止到当前的时间
    	FUNCTION*  callback_F;				//回调函数
    }TIMER_TASK;							//定义添加执行任务所需要的数据

  2. 创建任务需要：任务名称，设定时间，回调函数名；

  3. 定时器中断会循环检索任务的存在；如果任务存在则对应的Time_Count(任务计时)++；如果Time_Count和Time_Out(设定时间)相同，则重置Time_Count，并执行回调；

  4. 回调函数一般短小精悍，因为是在中断内检索处理；用于置某些标志位或者关闭自身定时器任务

实现具体细节如下(以函数为划分)：

  • 创建某个定时器任务
  • 复位某个定时器任务
  • 清除某个定时器任务(一般在执行回调函数中使用)
  • 清除全体定时器任务
  • 获取当前定时器计数(其值为该函数返回值)

六、串口通讯

  这里讲串口常见概念和现象。

6.1 TXE 和 TC

  串口的发送TX标志位 USART_FLAG_TXE 和 USART_FLAG_TC的理解:

  1. TXE是指“手里要搬运的”空；
  2. TC 是指“地上要搬运的”空；
  • USART_FLAG_TXE 来说，只是说明数据寄存器中的数据已经被发送移位寄存器取走了
  • USART_FLAG_TC来说，没必要每次当发送移位寄存器中的数据发送完成后都发生中断，而应该是整个串口数据帧全部发送完毕，包括最后一个字节也发送出去之后才应该开中断，这代表的就是一个数据帧发送完成事件了。

6.2 不停进入串口中断的Bug

  Bug现象：在使用stm32的时候，发现usart会莫名的卡在串口中断里，然而串口初始化只配置了RXNE中断，打断点发现不断进入中断却发现不是RXNE中断引起的

该Bug来源：经过查找资料发现是ORE的问题：开启RXNE中断同时， ORE 也会被开启；

但是如果直接用 USART_GetITStatus 无法读取到ORE标志位 置位的信息，这样也就无法消除中断申请(不知道什么时候置位)，一直进入串口中断；因为我们没有使能ORE标志位，所以才读不到 置位 信息；故

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USART_ITConfig(USART1, USART_IT_ORE, ENABLE);

然后在串口中断内做对应处理：

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//注意！不能使用if(USART_GetITStatus(_UART_M, USART_IT_RXNE) != RESET)来判断
if(USART_GetITStatus(_UART_M,USART_IT_ORE) != RESET)
{
	USART_ClearITPendingBit(_UART_M,USART_IT_ORE);
}

STM32中文参考手册541页，内容如下：

ORE：过载错误 (Overrun error)

  当RXNE仍然是’1’的时候，当前被接收在移位寄存器中的数据，需要传送至RDR寄存器时，硬件将该位置位。如果USART_CR1中的RXNEIE为’1’的话，则产生中断。由软件序列将其清零(先读USART_SR，然后读USART_CR)。

  • 0：没有过载错误；
  • 1：检测到过载错误。
    注意：该位被置位时， RDR寄存器中的值不会丢失，但是移位寄存器中的数据会被覆盖。如果设置了EIE位，在多缓冲器通信模式下，ORE标志置位会产生中断的

  关于ORE的更细致处理方法主要还是参照下面几个博主的文章：

STM32串口中断卡死主循环问题分析
关于USART接收中断的BUG和注意事项
关于STM32不断进入串口中断的问题

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