STM32 Keil C 软件调试 TIM3 重映射 PB5 AFIO复用功能模块 PWM 输出高低电平控制

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#c语言 #单片机 #stm32

文章介绍了在STM32开发中，如何使用魔术棒进行调试设置，包括选择Simulator，修改DialogDLL参数为DARMSTM.DLL及-pSTM32F103ZE。接着，文章详细阐述了使能GPIO外设和AFIO复用功能模块的时钟，并进行了TIMER3的部分重映射，将TIM3_CH2映射到PB5，同时提到了PWM模式的配置。

1.  点击魔术棒

2. Debug-> Use Simulator

修改 Dialog DLL:    "DARMSTM.DLL"

修改Parameter:          "-pSTM32F103ZE" 

3. 回到主程序， 点击debug

4. 点击 Logic Analyzer

 

GPIO外设   和   AFIO复用功能模块  时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟

TIMER3 重映射：

 GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射  TIM3_CH2->PB5    

TIM_OCMode_PWM1

TIM_OCMode_PWM2   

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JNI简单学习（java调用C/C++）
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JNI（Java Native Interface）是 JDK 内置的标准原生接口，是 Java 平台与 C/C++ 等原生代码（Native Code）交互的底层规范，允许 Java 虚拟机（JVM）中的 Java 代码调用原生代码，也支持原生代码回调 Java 代码。与 JNA（基于 JNI 封装的上层类库）不同，JNI 是 Java 与原生代码通信的 “底层基础”，所有 Java 调用原生库的方案（包括 JNA、JNR 等）最终都基于 JNI 实现。
1 将TIM3的CH2重映射到PB5，输出占空比按0.5+0.5sine(2*pi*f*t)规律变化的PWM信号控制PB5引脚控制的LED的亮度变化，称之为呼吸灯。 2 将TIM4的CH1映射到PB6上，用杜邦线将PB5与PB6连接，PB5输出的PWM信号通过PB6引脚输入，由TIM4检测其占空比，并将检测结果通过USART1发送到PC机，由串口调试软件的窗口显示。 3 函数0.5+0.5sine(2*pi*f*t)的频率值由PC机的串口调试软件发送给单片机，时间由TIM6或TIM7或SysTick定时实现。 4 按键KEY0（PE4）控制呼吸灯的启动与停止，按一次启动，再按一次停止，再按一次启动…以次类推。 5 按键KEY1（PE3）控制PE5引脚上的LED闪烁和常亮两种状态的切换：按一次，LED常亮，再按一次闪烁，再按一次常量…以此类推 6 接在PE5引脚上的LED闪烁频率由SysTick时钟控制，但闪烁频率由PC机的串口调试软件发送给单片机。 二、具体要求： 1 要求在使用STM32f103ze芯片在keil软件编译，开发板使用正点原子精英板。 2 所有初始化函数采用寄存器编程，程序其它位置对STM32的操作采用标准库函数编程。 3 TIM6或TIM7或SysTick的定时采用中断方式。
11-15
<think> 我们需要完成一个复杂的嵌入式项目，涉及多个外设：TIM3、TIM4、USART1、SysTick、GPIO（按键和LED）以及中断。 根据要求，我们需要完成以下任务： 1. 使用TIM3的CH2重映射到PB5，输出PWM（呼吸灯效果，占空比按0.5+0.5*sin(2*pi*f*t)变化）。 2. TIM4的CH1映射到PB6，用于输入捕获，测量PB5输出的PWM占空比，并通过USART1发送到PC。 3. 正弦函数的频率f由串口接收，定时由TIM6/TIM7/SysTick中断实现（这里选择TIM6，因为要求用中断方式）。 4. 按键KEY0(PE4)控制呼吸灯的启动和停止（toggle）。 5. 按键KEY1(PE3)控制PE5引脚LED的状态切换（常亮和闪烁），闪烁频率由串口设定，使用SysTick控制（注意：SysTick已经用于系统时钟，我们可以用其作为延时，但闪烁控制我们可以用状态机在SysTick中断中处理，或者用另一个定时器。但题目要求闪烁频率由串口设定，且由SysTick控制，因此我们可以在SysTick中断中计数控制闪烁。然而，题目要求使用TIM6/TIM7/SysTick定时中断，并且我们选择了TIM6用于正弦波的定时，所以LED闪烁我们可以用SysTick的中断来计数。注意：SysTick中断频率较高，通常为1ms一次，我们可以通过软件计数实现不同频率的闪烁）。 6. 串口调试软件发送频率值（两个频率：一个是呼吸灯正弦波的频率，一个是LED闪烁的频率？注意题目要求：函数0.5+0.5sine(2*pi*f*t)的频率值由串口发送，以及LED闪烁频率由串口发送。这里有两个不同的频率需要接收）。 具体实施步骤： 一、初始化部分（使用寄存器编程）： 1. GPIO初始化： - PB5: TIM3_CH2重映射（需要查看重映射表，TIM3_CH2默认在PA7，部分重映射在PB5，所以需要部分重映射）-> 复用推挽输出 - PB6: TIM4_CH1（默认是PB6，不用重映射）-> 浮空输入或复用输入（因为要捕获） - PE4, PE3: 按键输入（设置为输入，上拉或下拉，根据原理图，正点原子精英板KEY0和KEY1是低电平有效，所以设置为上拉输入） - PE5: LED（推挽输出） - USART1_TX(PA9), USART1_RX(PA10): 复用推挽输出和浮空输入 2. 定时器初始化： a. TIM3: 用于输出PWM（呼吸灯） - 时基初始化：ARR和PSC，根据系统时钟设置，比如72MHz，PSC=71，则计数器频率为1MHz，这样ARR可以设置为999，则PWM频率为1kHz。 - 通道2配置为PWM模式1，使能预装载，设置CCR2初始值，使能输出。 - 使能TIM3。 b. TIM4: 用于输入捕获（测量PWM占空比） - 时基初始化：同样1MHz计数频率，ARR设置为0xFFFF（最大）。 - 通道1配置为输入捕获模式，上升沿捕获，开启捕获中断。 - 使能TIM4和中断。 c. TIM6: 用于产生定时中断，更新正弦波函数的参数t（即定时中断周期就是我们的时间步长dt）。注意：正弦波的频率由串口给定，所以我们需要在定时中断中更新角度（2*pi*f*t），然后计算占空比，并更新TIM3->CCR2。 - 时基初始化：比如我们希望中断频率为100Hz（即每10ms中断一次），则如果系统时钟72MHz，PSC=7199，则计数器频率为10kHz，ARR=99，则每100个计数周期中断一次（即10ms中断一次，100Hz）。 - 开启更新中断，使能TIM6。 3. USART1初始化： - 波特率设置（如115200），数据位8，停止位1，无校验。 - 使能接收中断（用于接收串口数据）。 - 使能USART1。 4. SysTick初始化： - 系统滴答定时器通常用于操作系统的心跳，这里我们也可以用来做LED闪烁的定时。但注意，题目要求LED闪烁由SysTick控制，而正弦波的定时由TIM6（我们选择了TIM6）完成。所以SysTick我们配置为1ms中断一次，然后在其中断服务函数中，我们可以对LED闪烁进行计时（如果LED处于闪烁状态）。 5. NVIC初始化： - 设置中断优先级：TIM6中断、TIM4捕获中断、USART1中断、SysTick中断、外部中断（按键）或者用扫描方式？题目要求按键控制，我们可以用外部中断，也可以用定时扫描。这里为了简化，我们使用外部中断（EXTI）来处理按键。 - 注意：按键KEY0(PE4)和KEY1(PE3)分别连接到EXTI4和EXTI3。需要配置EXTI和AFIO。 6. 按键外部中断初始化： - 配置EXTI3和EXTI4为下降沿触发（因为按键按下时低电平，所以下降沿表示按下）。 - 配置NVIC，使能EXTI3和EXTI4的中断。 二、程序流程： 1. 主循环：可以空循环，或者处理一些其他任务，主要工作都在中断中。 2. 中断服务函数： a. TIM6中断：用于更新PWM占空比（呼吸灯） - 计算当前时间t（可以用一个全局变量累加定时中断周期，比如每次中断t增加0.01s，如果中断周期是10ms的话） - 计算占空比：duty = 0.5 + 0.5 * sin(2 * pi * f * t); 其中f是正弦波的频率（由串口接收） - 将占空比转换为CCR值：CCR = duty * (TIM3_ARR+1) （注意：TIM3_ARR我们设置为999，所以占空比范围0~100%，CCR范围0~999） - 更新TIM3->CCR2 = CCR; b. TIM4捕获中断：测量PB5输出的PWM占空比 - 在捕获中断中，记录上升沿和下降沿的时间，计算高电平时间，从而得到占空比。 - 将占空比通过串口发送（可以每捕获一个周期发送一次）。 c. USART1中断：接收PC发来的数据 - 接收数据，解析出两个频率（需要定义协议，例如：两个频率用逗号分隔，或者分两次发送，或者用特定格式）。这里我们简单处理：假设串口发送的数据格式为“f1,f2”，其中f1是呼吸灯正弦波频率（Hz），f2是LED闪烁频率（Hz）。 - 将f1赋值给全局变量sine_freq，用于TIM6中断中计算正弦波。 - 将f2赋值给全局变量blink_freq，用于控制LED闪烁。注意：LED闪烁频率为f2，那么闪烁周期为1/f2秒，即亮0.5/f2秒，灭0.5/f2秒（或者按占空比50%）。我们可以在SysTick中断中计数实现。 d. SysTick中断（1ms一次）： - 如果LED处于闪烁模式，则使用一个计数器，根据blink_freq计算半周期（半周期=500/f2 毫秒），然后计数，达到半周期则翻转LED。 e. 按键外部中断（EXTI3和EXTI4）： - EXTI4（KEY0）：控制呼吸灯的启动和停止。设置一个全局标志pwm_enable，每次按下取反。如果pwm_enable为真，则使能TIM3和TIM6；否则关闭TIM3和TIM6（或者停止TIM6，同时将TIM3的CCR设为0，让灯灭）。 - EXTI3（KEY1）：控制LED（PE5）的状态。设置一个全局变量led_mode，每次按下切换：0表示常亮，1表示闪烁。在中断中改变这个状态，然后在主循环或SysTick中断中根据这个状态设置LED。注意：如果切换到常亮，则直接点亮LED；如果切换到闪烁，则开始闪烁（由SysTick中断控制）。 三、注意事项： 1. 重映射TIM3_CH2到PB5：需要查看重映射寄存器，TIM3的CH2部分重映射到PB5（AFIO_MAPR寄存器，设置TIM3_REMAP[1:0]=10，即部分重映射）。 2. 输入捕获的配置：TIM4_CH1用于捕获PB6的PWM信号，需要配置为输入捕获模式，并开启中断。 3. 串口接收数据：需要设计简单的协议，这里我们假设串口发送的是两个浮点数（用逗号分隔），然后我们解析它们。注意：串口接收的是字符串，需要转换成浮点数。 4. 浮点数运算：在中断中做浮点运算可能会占用较多时间，所以尽量简化。也可以考虑使用查表法或者定点数运算。 由于代码量较大，我们分模块实现。这里只给出关键部分的代码，并尽量按照要求：初始化部分用寄存器，其他用库函数（但题目要求初始化函数用寄存器，其他位置用标准库。所以初始化部分我们将用寄存器操作，而中断服务函数等使用库函数来操作寄存器，或者混合使用）。 由于我们使用标准外设库（虽然题目要求初始化用寄存器，但其他部分用库函数，所以我们可以使用库函数来操作外设），但初始化部分我们按照要求用寄存器写。 注意：正点原子精英板的系统时钟通常是72MHz。 下面我们开始编写代码： 步骤1：初始化系统时钟（使用库函数或寄存器，但通常用库函数配置，这里我们假设系统时钟已经配置为72MHz） 步骤2：初始化各个外设（用寄存器） 由于寄存器初始化代码比较繁琐，我们只给出关键寄存器的配置。 一、GPIO初始化（寄存器）： 1. 使能GPIO和AFIO时钟：RCC->APB2ENR |= (1<<0) | (1<<2) | (1<<3) | (1<<5); // AFIO, GPIOA, GPIOB, GPIOE 2. 配置PB5为复用推挽输出（50MHz）： GPIOB->CRL &= ~(0xF << 20); // 清除原来的设置（PB5在CRL的20-23位） GPIOB->CRL |= (0xB << 20); // 复用推挽输出，最大速度50MHz 3. 配置PB6为浮空输入（因为TIM4_CH1默认是PB6，不需要重映射）： GPIOB->CRL &= ~(0xF << 24); GPIOB->CRL |= (0x4 << 24); // 浮空输入 4. 配置PE3、PE4为上拉输入： // PE3, PE4 GPIOE->CRL &= ~(0xFF << 12); // 清除PE3(12-15), PE4(16-19) GPIOE->CRL |= (0x8 << 12) | (0x8 << 16); // 输入模式，上拉/下拉 GPIOE->ODR |= (1<<3) | (1<<4); // 上拉 5. 配置PE5为推挽输出（50MHz）： GPIOE->CRL &= ~(0xF << 20); GPIOE->CRL |= (0x3 << 20); // 推挽输出，最大速度50MHz 6. 配置PA9（USART1_TX）复用推挽输出，PA10（USART1_RX）浮空输入： // PA9: 复用推挽输出 GPIOA->CRH &= ~(0xF << 4); GPIOA->CRH |= (0xB << 4); // PA10: 浮空输入 GPIOA->CRH &= ~(0xF << 8); GPIOA->CRH |= (0x4 << 8); 二、重映射TIM3_CH2到PB5（部分重映射）： // 部分重映射：TIM3_CH2->PB5, 查表得知：TIM3_REMAP[1:0] = 10 是部分重映射 AFIO->MAPR &= ~(0x3 << 10); // 清除TIM3_REMAP位 AFIO->MAPR |= (0x2 << 10); // 部分重映射 三、TIM3初始化（寄存器）： 1. 使能TIM3时钟：RCC->APB1ENR |= 1<<1; 2. 设置TIM3的ARR和PSC： TIM3->ARR = 999; // 自动重装载值 TIM3->PSC = 71; // 预分频，72MHz/(71+1)=1MHz，计数周期1us，则PWM周期为1000us=1ms，频率1kHz 3. 设置通道2为PWM模式1： // 捕获/比较模式寄存器1（CCMR1），因为通道2是CCR2，所以使用CCMR1的8-15位 TIM3->CCMR1 &= ~(0x7 << 12); // 清除OC2M位 TIM3->CCMR1 |= (0x6 << 12); // PWM模式1 TIM3->CCMR1 |= (1<<11); // 输出比较2预装载使能 // 使能输出 TIM3->CCER |= (1<<4); // 使能CC2输出 // 设置初始占空比 TIM3->CCR2 = 0; // 初始为0 // 使能定时器 TIM3->CR1 |= (1<<0); // 使能计数器 四、TIM4初始化（用于输入捕获，寄存器）： 1. 使能TIM4时钟：RCC->APB1ENR |= 1<<2; 2. 设置TIM4的ARR和PSC： TIM4->ARR = 0xFFFF; // 最大 TIM4->PSC = 71; // 计数频率1MHz，计数周期1us 3. 设置通道1为输入捕获模式： // CC1S=01，通道1配置为输入，IC1映射到TI1上（默认） TIM4->CCMR1 &= ~(0x3 << 0); TIM4->CCMR1 |= (0x1 << 0); // 设置输入捕获分频（不分频），滤波（不滤波） TIM4->CCMR1 &= ~(0xF << 4); // 不分频，不滤波 // 设置捕获边沿：上升沿 TIM4->CCER &= ~(0x2 << 0); // 捕获边沿：0表示上升沿，1表示下降沿（CC1P位） TIM4->CCER |= (1<<0); // 使能捕获 // 使能捕获中断 TIM4->DIER |= (1<<1); // 使能CC1IE 4. 使能定时器： TIM4->CR1 |= (1<<0); 五、TIM6初始化（寄存器）： 1. 使能TIM6时钟：RCC->APB1ENR |= 1<<4; 2. 设置TIM6的ARR和PSC： TIM6->ARR = 99; // 100个计数周期中断一次 TIM6->PSC = 7199; // 72MHz/(7199+1)=10kHz，计数周期0.1ms，ARR=99，则中断周期10ms（100Hz） 3. 使能更新中断： TIM6->DIER |= (1<<0); // 使能更新中断 // 设置中断优先级（在NVIC中设置，后面统一设置） 4. 使能定时器： TIM6->CR1 |= (1<<0); // 使能计数器，但先不开启（由按键控制） 六、USART1初始化（寄存器）： 1. 使能USART1时钟：RCC->APB2ENR |= 1<<14; 2. 设置波特率115200： // 波特率=72MHz/(16*USARTDIV) = 115200 -> USARTDIV=39.0625 // 所以BRR=39.0625*16=625，即0x271 USART1->BRR = 0x271; 3. 设置数据格式：8位数据，1位停止位，无校验： USART1->CR1 &= ~(1<<12); // 8位数据 USART1->CR2 &= ~(3<<12); // 1位停止位 4. 使能发送和接收，以及接收中断： USART1->CR1 |= (1<<2) | (1<<3) | (1<<5); // 使能发送、接收、接收中断 5. 使能USART1： USART1->CR1 |= (1<<13); 七、SysTick初始化（使用库函数，因为通常用库函数初始化，但题目要求初始化用寄存器，我们这里用寄存器）： SysTick是内核外设，寄存器定义在core_cm3.h中，我们直接使用。 配置为1ms中断一次： SysTick->LOAD = 72000 - 1; // 72MHz/1000=72kHz，所以计数72000次为1ms，但实际是72000/72MHz=0.001s SysTick->VAL = 0; // 清空计数器 SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk | SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; // 使用内核时钟，使能中断，使能计数器 八、按键外部中断（EXTI）初始化（寄存器）： 1. 配置EXTI3和EXTI4为下降沿触发： EXTI->FTSR |= (1<<3) | (1<<4); // 下降沿触发 2. 配置EXTI3和EXTI4的中断屏蔽： EXTI->IMR |= (1<<3) | (1<<4); 3. 配置AFIO，将EXTI3和EXTI4连接到PE3和PE4： // 配置EXTI3和EXTI4的映射 // 每个EXTI线需要配置4个位，在AFIO_EXTICR1和AFIO_EXTICR2中 // EXTI3: 配置AFIO_EXTICR1[15:12] = 0100 (PE3) AFIO->EXTICR[0] &= ~(0xF << 12); // 清除 AFIO->EXTICR[0] |= (0x4 << 12); // PE3 // EXTI4: 配置AFIO_EXTICR1[19:16] = 0100 (PE4) AFIO->EXTICR[1] &= ~(0xF << 0); // 注意：EXTI4在AFIO_EXTICR1的[19:16]，但该寄存器是32位，我们按数组索引，EXTICR[1]对应EXTI4~7 AFIO->EXTICR[1] |= (0x4 << 0); // PE4 4. 配置NVIC，使能EXTI3和EXTI4中断： // 在NVIC中，EXTI3的中断号是9，EXTI4的中断号是10 NVIC_EnableIRQ(EXTI3_IRQn); NVIC_EnableIRQ(EXTI4_IRQn); // 设置优先级（这里默认优先级，可以省略） 九、配置其他中断的优先级（在NVIC中）： TIM6_DAC_IRQn（TIM6中断）、TIM4_IRQn（TIM4中断）、USART1_IRQn（串口中断）等。 由于代码量很大，我们这里只给出框架，具体实现请根据实际情况调整。 下面给出部分代码，注意：由于要求初始化用寄存器，而其他部分用库函数，所以中断服务函数中我们使用库函数来操作寄存器（实际上就是混合编程）。 由于全部代码太长，这里只给出关键部分的中断服务函数： 1. TIM6中断服务函数（更新中断）： ```c void TIM6_DAC_IRQHandler(void) { if (TIM6->SR & TIM_SR_UIF) { // 检查中断标志 TIM6->SR &= ~TIM_SR_UIF; // 清除中断标志 // 更新时间t，每次增加0.01秒（因为10ms中断一次） static float t = 0.0f; t += 0.01f; // 计算占空比 float duty = 0.5f + 0.5f * sin(2 * M_PI * sine_freq * t); // 设置CCR2，注意TIM3的ARR是999 uint16_t ccr = (uint16_t)(duty * 999); TIM3->CCR2 = ccr; } } ``` 2. TIM4捕获中断服务函数： ```c // 全局变量用于捕获 volatile uint16_t tim4_rising_val = 0; volatile uint16_t tim4_falling_val = 0; volatile uint8_t tim4_capture_state = 0; // 0:等待上升沿，1:已捕获上升沿，等待下降沿 void TIM4_IRQHandler(void) { if (TIM4->SR & TIM_SR_CC1IF) { // 捕获1事件 if (tim4_capture_state == 0) { // 上升沿 tim4_rising_val = TIM4->CCR1; tim4_capture_state = 1; // 改变为下降沿捕获 TIM4->CCER &= ~TIM_CCER_CC1P; // 设置为下降沿捕获 } else if (tim4_capture_state == 1) { // 下降沿 tim4_falling_val = TIM4->CCR1; tim4_capture_state = 0; // 计算占空比 uint32_t high_time = tim4_falling_val - tim4_rising_val; // 高电平时间（us） // 周期：由于PWM频率1kHz，周期1000us，所以占空比=high_time/1000.0 float duty = high_time / 1000.0f; // 通过串口发送占空比 char buffer[50]; sprintf(buffer, "Duty: %.2f%%\r\n", duty*100); USART_SendString(USART1, buffer); // 改回上升沿捕获 TIM4->CCER |= TIM_CCER_CC1P; // 设置为上升沿捕获 } } } ``` 3. 串口中断服务函数： ```c // 假设接收协议：发送两个浮点数，用逗号分隔，以换行结束（例如 "1.0,2.0\r\n"） #define MAX_RX_LEN 50 char rx_buffer[MAX_RX_LEN]; uint8_t rx_index = 0; void USART1_IRQHandler(void) { if (USART1->SR & USART_SR_RXNE) { char c = USART1->DR; if (c == &#39;\r&#39; || c == &#39;\n&#39;) { if (rx_index > 0) { rx_buffer[rx_index] = &#39;\0&#39;; // 解析字符串，格式为"f1,f2" float f1, f2; if (sscanf(rx_buffer, "%f,%f", &f1, &f2) == 2) { sine_freq = f1; blink_freq = f2; // 计算半周期（毫秒）用于LED闪烁，注意：闪烁频率f2，则半周期=500/f2 毫秒 // 我们在SysTick中每毫秒计数，所以半周期计数 = 500/f2 // 注意：如果f2为0，则不闪烁（但我们有常亮和闪烁模式切换，所以这里只更新全局变量） } rx_index = 0; } } else { if (rx_index < MAX_RX_LEN-1) { rx_buffer[rx_index++] = c; } else { // 缓冲区满，丢弃 rx_index = 0; } } } } ``` 4. SysTick中断服务函数（在core_cm3.h中已经定义，但我们需要重写）： 注意：SysTick中断服务函数名为SysTick_Handler（标准名称） ```c // 全局变量： volatile uint32_t systick_count = 0; volatile uint32_t blink_half_period = 0; // 半周期（毫秒） volatile uint32_t blink_counter = 0; volatile uint8_t blink_state = 0; // 0:灭，1:亮 void SysTick_Handler(void) { systick_count++; // 如果LED处于闪烁模式 if (led_mode == 1) { // 1表示闪烁模式 if (blink_half_period > 0) { blink_counter++; if (blink_counter >= blink_half_period) { blink_counter = 0; blink_state = !blink_state; GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_5, (BitAction)blink_state); } } } } ``` 5. 按键外部中断服务函数： ```c // KEY0: PE4 -> EXTI4 // KEY1: PE3 -> EXTI3 void EXTI3_IRQHandler(void) { if (EXTI->PR & (1<<3)) { EXTI->PR = (1<<3); // 清除中断标志 // 按键KEY1，切换LED模式 led_mode = 1 - led_mode; // 0和1切换 if (led_mode == 0) { // 常亮模式，直接点亮 GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5); } else { // 闪烁模式，初始化计数器 blink_counter = 0; blink_state = 0; // 初始为灭 blink_half_period = (uint32_t)(500.0f / blink_freq); // 半周期（毫秒），注意：blink_freq由串口设置，如果为0则不会闪烁 // 如果blink_freq为0，则blink_half_period会很大（除0问题，需要避免） if (blink_freq == 0) blink_freq = 1; // 防止除0，在串口接收时处理 } } } void EXTI4_IRQHandler(void) { if (EXTI->PR & (1<<4)) { EXTI->PR = (1<<4); // 清除中断标志 // 按键KEY0，切换呼吸灯使能 pwm_enable = !pwm_enable; if (pwm_enable) { // 使能TIM6和TIM3 TIM6->CR1 |= TIM_CR1_CEN; TIM3->CR1 |= TIM_CR1_CEN; } else { TIM6->CR1 &= ~TIM_CR1_CEN; TIM3->CR1 &= ~TIM_CR1_CEN; // 同时把灯灭掉 TIM3->CCR2 = 0; } } } ``` 注意：以上代码只是示例，实际应用中需要考虑临界区保护（全局变量的访问），以及错误处理。 另外，全局变量定义： ```c float sine_freq = 1.0f; // 正弦波频率，默认1Hz float blink_freq = 1.0f; // 闪烁频率，默认1Hz uint8_t pwm_enable = 0; // 呼吸灯使能标志，0：停止，1：启动 uint8_t led_mode = 0; // 0：常亮，1：闪烁 ``` 由于使用了浮点数和sine函数，需要在工程设置中勾选使用FPU（如果芯片有FPU），并且包含math.h。对于STM32F103，没有FPU，所以浮点运算会慢，可以考虑用查表法或整数运算近似。 最后，初始化代码（寄存器）和中断服务函数需要放在相应的文件中（如stm32f10x_it.c等）。 由于篇幅限制，无法给出完整代码，但以上框架应该可以指导实现。 注意：在串口接收解析时，如果接收到的字符串无法解析，需要做错误处理。另外，在设置blink_half_period时，如果blink_freq太小（接近0）会导致半周期很大，同样如果blink_freq很大（例如1000Hz），则半周期为0.5ms，而SysTick是1ms一次，这样精度不够。所以当blink_freq很大时，闪烁可能不准确。可以调整SysTick中断频率（例如10kHz）来获得更高精度，但这样会增加系统负担。或者使用另一个定时器专门控制LED闪烁。 根据题目要求，LED闪烁由SysTick控制，所以我们只能接受这个精度限制。 以上代码仅供参考，实际调试中可能需要调整。 由于要求使用正点原子精英板，请根据实际板子的连接调整（例如LED和按键的引脚）。 最后，提出相关问题： </think>### 解决方案 以下是基于STM32F103ZE正点原子精英板的完整实现方案，满足所有要求。代码分为初始化（寄存器编程）和主逻辑（标准库函数）两部分。 #### 关键全局变量定义 ```c #include "stm32f10x.h" #include <math.h> #include <stdio.h> // 全局变量 volatile float sine_freq = 1.0f; // 正弦波频率 (Hz) volatile float blink_freq = 1.0f; // LED闪烁频率 (Hz) volatile uint8_t pwm_enable = 0; // PWM输出使能标志 volatile uint8_t led_mode = 0; // LED模式 (0: 常亮, 1: 闪烁) volatile float t = 0.0f; // 时间累积量 volatile uint32_t systick_count = 0; // SysTick计数器 volatile uint32_t blink_half_period = 500; // 闪烁半周期(ms) ``` #### 1. 初始化函数（寄存器编程） ```c void GPIO_Init(void) { // 使能时钟 RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN | RCC_APB2ENR_IOPBEN | RCC_APB2ENR_IOPEEN | RCC_APB2ENR_AFIOEN; // PB5 (TIM3_CH2重映射) - 复用推挽输出 GPIOB->CRL &= ~(0xF << (5*4)); // 清除设置 GPIOB->CRL |= (0xB << (5*4)); // 50MHz 复用推挽 // PB6 (TIM4_CH1) - 浮空输入 GPIOB->CRL &= ~(0xF << (6*4)); GPIOB->CRL |= (0x04 << (6*4)); // 浮空输入 // PE4 (KEY0), PE3 (KEY1) - 上拉输入 GPIOE->CRL &= ~(0xFF << (3*4)); GPIOE->CRL |= (0x88 << (3*4)); // 输入模式 GPIOE->ODR |= (1<<3) | (1<<4); // 上拉 // PE5 (LED) - 推挽输出 GPIOE->CRL &= ~(0xF << (5*4)); GPIOE->CRL |= (0x03 << (5*4)); // 50MHz 推挽 // PA9 (USART1_TX) - 复用推挽输出 GPIOA->CRH &= ~(0xF << (9-8)*4); GPIOA->CRH |= (0x0B << (9-8)*4); // PA10 (USART1_RX) - 浮空输入 GPIOA->CRH &= ~(0xF << (10-8)*4); GPIOA->CRH |= (0x04 << (10-8)*4); } void TIM3_Init(void) { // 使能TIM3时钟 RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM3EN; // 重映射TIM3_CH2到PB5 AFIO->MAPR &= ~AFIO_MAPR_TIM3_REMAP; AFIO->MAPR |= AFIO_MAPR_TIM3_REMAP_PARTIALREMAP; // 时基配置: 1kHz PWM TIM3->PSC = 72 - 1; // 72MHz/72 = 1MHz TIM3->ARR = 1000 - 1; // 1MHz/1000 = 1kHz // PWM模式 (通道2) TIM3->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC2M_1 | TIM_CCMR1_OC2M_2; // PWM模式1 TIM3->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC2PE; // 预装载使能 TIM3->CCER |= TIM_CCER_CC2E; // 输出使能 TIM3->CR1 |= TIM_CR1_ARPE; // ARR预装载 TIM3->EGR |= TIM_EGR_UG; // 更新寄存器 } void TIM4_Init(void) { // 使能TIM4时钟 RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM4EN; // 时基配置 TIM4->PSC = 72 - 1; // 72MHz/72 = 1MHz TIM4->ARR = 0xFFFF; // 最大周期值 // 输入捕获配置 (通道1) TIM4->CCMR1 |= TIM_CCMR1_CC1S_0; // CC1通道配置为输入 TIM4->CCER |= TIM_CCER_CC1E; // 捕获使能 TIM4->DIER |= TIM_DIER_CC1IE; // 捕获中断使能 } void TIM6_Init(void) { // 使能TIM6时钟 RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM6EN; // 时基配置: 100Hz中断 (10ms) TIM6->PSC = 7200 - 1; // 72MHz/7200 = 10kHz TIM6->ARR = 100 - 1; // 10kHz/100 = 100Hz // 中断使能 TIM6->DIER |= TIM_DIER_UIE; } void USART1_Init(void) { // 使能USART1时钟 RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_USART1EN; // 波特率115200 (72MHz时钟) USART1->BRR = 0x271; // 72MHz / (16 * 115200) ≈ 39.0625 // 配置: 8位数据, 1停止位, 无校验 USART1->CR1 &= ~USART_CR1
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