STM32F4学习笔记

部分c语言知识回顾

结构体

声明结构体类型：

结构体成员变量的引用方法：结构体变量名字.成员名

例：要引用 usart1 的成员 BaudRate，方法是：usart1.BaudRate;

结构体指针变量定义也是一样的。

例如：struct U_TYPE *usart3；//定义结构体指针变量 usart1;

结构体指针成员变量引用方法是通过“->”符号实现，比如要访问 usart3 结构体指针指向的结

构体的成员变量 BaudRate,方法是： Usart3->BaudRate;

 结构体的作用：

当初始化一个函数时：

函数的入口参数不断增多，修改更加麻烦，此时引入结构体：

STM32F4 时钟使能和配置，IO 引脚复用

1.

这里主要有5个外设时钟使能函数，使能5个总线挂载的外设时钟，外设在使用之前，必须对时钟进行使能。

如何知道哪个外设挂载在哪个总线下：

比如我们要使能 GPIOA,我们只需要在 stm32f4xx_rcc.h 头文件里面搜索 GPIOA，就可以搜

索到对应的时钟使能函数的第一个入口参数为 RCC_AHB1Periph_GPIOA，从这个宏定义标识

符一眼就可以看出，GPIOA 是挂载在 AHB1 下面。同理，对于串口 1 我们可以搜索 USART1，

找到标识符为 RCC_APB2Periph_USART1，那么很容易知道串口 1 是挂载在 APB2 之下。

2.

STM32F4  IO 引脚通过一个复用器连接到内置外设或模块。该复用器一次只允许一个外设的复用功能（AF）连接到对应的 IO 口。这样可以确保共用同一个 IO 引脚的外设之间不会发生冲突。

每个 IO 引脚都有一个复用器，该复用器采用 16 路复用功能输入（AF0 到 AF15），可通过

GPIOx_AFRL(针对引脚 0-7)和 GPIOx_AFRH（针对引脚 8-15）寄存器对这些输入进行配置。

每四位控制一路复用：

1）完成复位后，所有 IO 都会连接到系统的复用功能 0（AF0）。

2）外设的复用功能映射到 AF1 到 AF13。

3）Cortex-M4 EVENTOUT 映射到 AF15。

复用器示意图

如图PC11作为多种复用功能的输出，在F4中可以有复用功能选择，让PC11连接到特定外设。

当需要使用复用功能的时候，我们配置相应的寄存器 GPIOx_AFRL 或者 GPIOx_AFRH，让对应引 脚通过复用器连接到对应的复用功能外设。

下图是GPIOx_AFRL 寄存器的描述

从表中可以看出，32 位寄存器 GPIOx_AFRL 每四个位控制一个 IO 口，所以每个寄存器控制

32/4=8 个 IO 口。寄存器对应四位的值配置决定这个 IO 映射到哪个复用功能 AF。

对于系统复用功能 AF0，我们将 IO 口连接到 AF0 之后，还要根据所用功能进行配置：

1) JTAG/SWD:在器件复位之后，会将这些功能引脚指定为专用引脚。也就是说，这些引脚

在复位后默认就是 JTAG/SWD 功能。如果我们要作为 GPIO 来使用，就需要对对应的 IO

口复用器进行配置。

2) RTC_REFIN:此引脚在系统复位之后要使用的话要配置为浮空输入模式。

3) MCO1 和 MCO2：这些引脚在系统复位之后要使用的话要配置为复用功能模式

对于外设复用功能的配置，除了 ADC 和 DAC 要将 IO 配置为模拟通道之外其他外设功能一律

要配置为复用功能模式，这个配置是在 IO 口对应的 GPIOx_MODER 寄存器中配置的。同时要配

置 GPIOx_AFRH 或者 GPIOx_AFRL 寄存器，将 IO 口通过复用器连接到所需要的复用功能对应的

AFx。

下面表格为部分端口AF的复用

例如，如何将PA9和PA10复用为串口1的功能

//使能外设时钟
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE)
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE)
//引脚初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; 
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度 50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化 PA9，PA10
//配置GPIO_AFRL或AFRH寄存器，将IO口连接到所需AFx，调用GPIO_PinAFConfig
//PA9连接AF7，复用为TX
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);
//PA10连接AF7,复用为RX
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);

经典跑马灯

STM32F4的IO口介绍

stm32F4每组IO有10个32位寄存器控制，包括4个配置寄存器+2个数据寄存器+2个复用功能选择寄存器。

 IO口可配置成8种模式：

1.推挽输出：灵活输出高低电平，推挽结构两个三极管，总是一个导通一个截止，高低电平由IC电源决定。

2.开漏输出：输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行，利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动，开漏引脚不连接外部的上拉电阻时，只能输出低电平，如果需要同时具备输出高电平的功能，则需要接上拉电阻，很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压，便可以改变传输电平。

3.浮空输入：浮空输入状态下，IO的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定，如果在该引脚悬空的情况下，读取该端口的电平是不确定的。

4/5/6.上拉输入，下拉输入，模拟输入。

7/8.复用开漏输出、复用推挽输出：可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用IO口使用）。

GPIO的配置

F4相比于F1的GPIO寄存器更加丰富灵活，下面为解释示例

配置输出模式，有更加独立的函数

对于成员变量GPIO_Mode

GPIO_OType

PP为推挽输出，OD为开漏输出

GPIO_PuPd用于设置上下拉

设置寄存器ODR的值来控制IO口输出状态，是通过GPIO_Write来实现的

IDR寄存器，读取GPIOx的输入，读取某个IO口电平函数

32位的置位/复位（IO口电平）寄存器BSRR

寄存器操作

对应库函数操作

代码部分

硬件连接

led.c

void LED_Init(void)
{
    GPIO_InitType GPIO_InitStructure;
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT; //普通输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP;   //上拉输出
    GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure);

    GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10)//设置高，灯灭
}

main.c

int main(void)
{
    delay_Init(168);
    LED_Init();

    while(1)
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9);  //LED0对应引脚GPIOF.9拉低，亮  等同LED0=0;
	    GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_10);   //LED1对应引脚GPIOF.10拉高，灭 等同LED1=1;
	    delay_ms(500);  		   //延时500ms
	    GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9);	   //LED0对应引脚GPIOF.0拉高，灭  等同LED0=1;
	    GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_10); //LED1对应引脚GPIOF.10拉低，亮 等同LED1=0;
	    delay_ms(500);                     //延时500ms
        
    }
}

蜂鸣器实验

硬件

软件

Beep.c

void BEEP_Init(void)
{
    GPIO_InitTyDef GPIO_InitStructure;
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_DOWN;
    GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure);

    GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_8);
}

main.c

int main(void)
{ 
    delay_init(168); //初始化延时函数
    LED_Init(); //初始化 LED 端口
    BEEP_Init(); //初始化蜂鸣器端口
    while(1)
    { 
    GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9); // DS0 拉低，亮 等同 LED0=0;
    GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_8); //BEEP 引脚拉低， 等同 BEEP=0;
    delay_ms(300); //延时 300ms
    GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9); // DS0 拉高，灭 等同 LED0=1;
    GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_8); //BEEP 引脚拉高， 等同 BEEP=1;
    delay_ms(300); //延时 300ms
    }
}

按键输入实验

硬件

共4个按键（key_up,key0,key1,key2）                                                                                           key_up控制蜂鸣器，按一次响，再按一次停；                                                                                   key2控制DS0（LED），按一次亮，一次灭；                                                                                   key1控制DS1，按一次亮，一次灭；                                                                                           key0控制两个LED按一次反转状态。

这里需要注意的是：KEY0、KEY1 和 KEY2 是低电平有效的，而 KEY_UP 是高电平有效

的，并且外部都没有上下拉电阻，所以，需要在 STM32F4 内部设置上下拉。

软件

key.c

#include "key.h"
#include "delay.h"
//按键初始化
void key_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA|RCC_AHB1Periph_GPIOE,ENABLE);
    //初始化key0，1，2
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP;//上拉输入
    GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_DOWN;//下拉输入
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
}
//按键处理函数
//注意此函数有响应优先级,KEY0>KEY1>KEY2>WK_UP
u8 KEY_Scan(u8 mode)
{
    static u8 key_up=1; //表示按键的状态，1表示未被按下
    if(mode) //模式1表示检测按键可以被连续按的模式
    {
     key_up=1;
    }
    if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||KEY2==0||WK_UP==1)) //有按键按下返回相应的值
    {
     delay_ms(10);
     key_up=0;
     if(KEY0==0) return 1;
     else if(KEY1==0) return 2;
     else if(KEY2==0) return 3;
     else if(WK_UP==1) return 4;
    }
    else if(KEY0==1&&KEY1==1&&KEY2==1&&WK_UP==0)
    {
     key_up=1;
     return 0;
    }
}

key.h

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H
#include "sys.h" 
/*下面的方式是通过直接操作库函数方式读取 IO*/
#define KEY0 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_4) //PE4
#define KEY1 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_3) //PE3 
#define KEY2 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_2) //PE2
#define WK_UP GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0) //PA0
#define KEY0_PRES 1
#define KEY1_PRES 2
#define KEY2_PRES 3
#define WKUP_PRES 4
void KEY_Init(void); //IO 初始化
u8 KEY_Scan(u8); //按键扫描函数
#endif

main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "key.h"
int main(void)
{ 
 u8 key; //保存键值
 delay_init(168); //初始化延时函数
 LED_Init(); //初始化 LED 端口
 BEEP_Init(); //初始化蜂鸣器端口
 KEY_Init(); //初始化与按键连接的硬件接口
 LED0=0; //先点亮红灯
while(1)
{ 
 key=KEY_Scan(0); //得到键值
 if(key)
 { 
  switch(key)
  { 
   case WKUP_PRES: //控制蜂鸣器
   BEEP=!BEEP;
   break;
   case KEY0_PRES: //控制 LED0 翻转
   LED0=!LED0;
   break;
   case KEY1_PRES: //控制 LED1 翻转
   LED1=!LED1;
   break;
   case KEY2_PRES: //同时控制 LED0,LED1 翻转
   LED0=!LED0;
   LED1=!LED1;
   break;
  }
 }
 else delay_ms(10);
}
}

串口通信

探索者 STM32F4 开发板板载了 1 个 USB 串口和 2 个 RS232 串口

串口设置一般有如下设置:

1.串口时钟使能

2.设置引脚复用器映射：调用GPIO_PinAFConfig函数。

3.GPIO初始化设置

4.串口参数设置

5.开启中断并且初始化NVIC，使能中断（若要开启中断）

6.使能串口

7.编写中断函数：一般格式USARTxIRQHandker(x为串口号)

相应库函数

串口挂载在APB2下面的外设，使能函数

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);

串口1对应的引脚为PA10,PA9;再使能GPIOA

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); //使能 GPIOA 时钟

设置引脚复用器映射

GPIO端口模式设置

串口参数设置

使能串口

串口数据的发送和接收

发送与接收是通过寄存器USART_DR来实现的，这是一个双寄存器，包含了TDR和RDR，向该寄存器写数据，串口会自动发送，当收到数据时，也是存在该寄存器中。

操作USART_DR发送数据的库函数和读取串口接收数据的库函数为

//发送数据
void USART_SendData(USART_TypeDef*USARTx,uint16_t Data)
//读取串口接收的数据
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef*USARTx)

串口的状态

串口的状态可以通过状态寄存器 USART_SR 读取。

RXNE（读数据寄存器非空），当该位被置1时，表示已经有数据被接收到了，并且可以读出来，此时要去读取USART_DR寄存器，读取DR后，RXNE将会被清零，也可以向该位写0，来清除。

TC（发送完成），当该位被置位时，表示USART_DR内的数据已经被发送完成了，如果设置了这个位的中断，则会产生中断。该位有两种清零方式：1.读USART_SR，写USART_DR。2.直接写0

读取的该状态寄存器的库函数为

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef*USARTx,uint16_t USART_FLAG);
函数的第二个入口参数非常关键，它是标示我们要查看串口的哪种状态

例如我们要判断读寄存器是否非空(RXNE)操作库函数的方法是：
USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE);

我们要判断发送是否完成(TC)，操作库函数的方法是：
USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC);

开中断 初始NVIC 使能中断

NVIC

使能

对于第二个函数参数，标志使能串口的类型，例如：

要注意，中断分组

获取中断状态

当我们使能某个中断后，中断发生了会置状态寄存器中某一标志位，可以通过调用下面这个库函数，获取这个中断是哪种中断。

返回值为SET，说明是串口发送完成中断发生

中断服务函数

USART硬件知识

至少需要两个引脚RX TX

RX:接收数据输入，串行数据输入引脚

TX:发送数据输出引脚。若关闭发送器，该输出引脚模式由其IO口端口配置决定，如果使能了发送器但没有待发送的数据，则TX引脚处于高电平。

注意： 数据发送期间不应复位 TE 位。发送期间复位 TE 位会冻结波特率计数器，从而将损坏 TX 引脚上的数据。当前传输的数据将会丢失。

使能 TE 位后，将会发送空闲帧。

连接

代码

usart.c

void uart_init(u32 bound){
   //GPIO端口设置
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); //使能GPIOA时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//使能USART1时钟
 
	//串口1对应引脚复用映射
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1); //GPIOA9复用为USART1
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1); //GPIOA10复用为USART1
	
	//USART1端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; //GPIOA9与GPIOA10
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;	//速度50MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA9，PA10

   //USART1 初始化设置
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//波特率设置
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//收发模式
  USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
	
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);  //使能串口1 
	
	//USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);
		
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启相关中断

	//Usart1 NVIC 配置
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//串口1中断通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3;//抢占优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =3;		//子优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根据指定的参数初始化VIC寄存器、

	
}
void USART1_IRQHandler(void)                	//串口1中断服务程序
{
	u8 Res;
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
	{
		Res =USART_ReceiveData(USART1);//(USART1->DR);	//读取接收到的数据
		
		if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
		{
			if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
			{
				if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
				else USART_RX_STA|=0x8000;	//接收完成了 
			}
			else //还没收到0X0D
			{	
				if(Res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;
				else
				{
					USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
					USART_RX_STA++;
					if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收	  
				}		 
			}
		}   		 
  } 

} 

外部中断

STM32F407 的 22 个外部中断为：

EXTI 线 0~15：对应外部 IO 口的输入中断。

EXTI 线 16：连接到 PVD 输出。

EXTI 线 17：连接到 RTC 闹钟事件。

EXTI 线 18：连接到 USB OTG FS 唤醒事件。

EXTI 线 19：连接到以太网唤醒事件。

EXTI 线 20：连接到 USB OTG HS(在 FS 中配置)唤醒事件。

EXTI 线 21：连接到 RTC 入侵和时间戳事件。

EXTI 线 22：连接到 RTC 唤醒事件

GPIO 的管脚 GPIOx.0~GPIOx.15(x=A,B,C,D,E,F,G,H,I)分别对应中断线 0~15。这

样每个中断线对应了最多 9 个 IO 口，以线 0 为例：它对应了 GPIOA.0、GPIOB.0、GPIOC.0、

GPIOD.0、GPIOE.0、GPIOF.0、GPIOG.0,GPIOH.0,GPIOI.0。而中断线每次只能连接到 1 个 IO

口上，这样就需要通过配置来决定对应的中断线配置到哪个 GPIO 上了.

开启外部中断步骤