大学笔记——电路原理期末速成笔记

这个笔记是我期末复习的时候整理的,比较适合期末速成,重点包含考试的一些要点,经供参考,一些比较细的知识点就没有了。

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### STM32微控制器基础知识和应用速成指南 #### 1. STM32简介 STM32是由意法半导体(STMicroelectronics)推出的一系列基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器。这些微控制器广泛应用于工业控制、消费电子、通信设备等领域,因其高性能、低功耗以及丰富的外设资源而受到开发者的青睐。STM32系列包括多个子系列,如STM32F0、STM32F1、STM32F4等,分别针对不同的性能需求[^1]。 #### 2. 核心特性 - **ARM Cortex-M架构**:支持多种Cortex-M内核,例如Cortex-M0、M3、M4、M7等,提供从低端到高端的不同性能等级。 - **丰富的外设接口**:包含USART、SPI、I2C、ADC、DAC、PWM、CAN、USB等多种外设,满足复杂系统的通信与控制需求。 - **低功耗设计**:支持多种低功耗模式,如睡眠、停机和待机模式,适用于电池供电设备。 - **高性能与时钟系统**:主频可达数百MHz,内置高精度时钟源和外部晶振支持,确保系统稳定运行。 #### 3. 开发环境搭建 推荐使用以下工具进行STM32开发: - **STM32CubeMX**:图形化配置工具,用于初始化引脚、时钟树和外设参数,生成HAL库代码模板。 - **IDE选择**:可使用Keil MDK、IAR Embedded Workbench 或 STM32官方免费的STM32CubeIDE进行项目开发与调试。 - **编程与调试工具**:ST-Link V2或V3是最常用的烧录与调试工具,也支持JTAG/SWD接口连接目标芯片。 #### 4. 编程语言与库 - **C语言为主**:STM32主要使用C语言进行嵌入式开发,部分底层操作可能涉及汇编语言。 - **标准外设库与HAL库**:早期版本常用标准外设库(Standard Peripheral Library),但目前更推荐使用HAL库(Hardware Abstraction Layer),其封装程度更高,跨平台兼容性更好[^1]。 #### 5. 基础知识模块 ##### (1) GPIO配置 GPIO(通用输入输出)是STM32最基础的外设之一,用于控制LED、按键、继电器等简单硬件交互。通过STM32CubeMX配置GPIO为推挽输出、上拉输入等模式,并在代码中调用`HAL_GPIO_WritePin()`或`HAL_GPIO_TogglePin()`函数实现控制。 ##### (2) 中断处理 STM32支持外部中断(EXTI)、定时器中断、串口中断等多种中断源。中断处理流程通常包括NVIC配置、中断服务函数定义及优先级设置。例如,使用`HAL_NVIC_EnableIRQ()`启用中断线,并在`stm32fXxx_it.c`中编写对应的中断服务函数。 ##### (3) 定时器与PWM 定时器是STM32的重要功能模块,可用于精确延时、频率测量、波形生成等。PWM输出可通过TIMx通道配置实现,常用于电机控制、LED调光等场景。使用`HAL_TIM_PWM_Start()`启动PWM输出并调节占空比。 ##### (4) 串口通信(USART) 串口通信是调试与数据传输的基础手段。通过配置USART波特率、数据位、停止位等参数,结合`HAL_UART_Transmit()`和`HAL_UART_Receive_IT()`实现发送与接收功能。 #### 6. 应用实例速览 ##### (1) LED闪烁 ```c while (1) { HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin); HAL_Delay(500); // 每500ms切换一次LED状态 } ``` ##### (2) 串口回显 ```c uint8_t rx_data; void USART_RX_Callback(uint8_t data) { HAL_UART_Transmit(&huart2, &data, 1, HAL_MAX_DELAY); // 接收到的数据回传 } // 在main函数中开启串口接收中断 HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &rx_data, 1); ``` ##### (3) PWM控制直流电机速度 ```c __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, duty_cycle); // 设置占空比 HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1); // 启动PWM ``` #### 7. 学习资源推荐 - **视频教程**:B站上有大量高质量STM32教学视频,例如“小蜜蜂笔记”系列,讲解基于STM32CubeMX与HAL库的开发流程,适合初学者快速入门。 - **文档资料**:查阅STM32参考手册(Reference Manual)与数据手册(Datasheet),掌握芯片内部结构与寄存器配置方法。 - **社区支持**:参与STM32官方论坛、Stack Overflow、GitHub开源项目等,获取实战经验与问题解答。
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