第二节：单片机开发模式介绍（黄老师）

林佳展

已于 2023-02-21 09:18:49 修改

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分类专栏： STM32_Ask_net 文章标签：单片机 stm32

于 2022-02-20 23:08:24 首次发布

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本文提供了一个快速入手STM32F103C8T6芯片的实用步骤，包括搜索资料、阅读数据手册、参考开发板、理解外设和寄存器、存储结构、编程示例和使用库开发。详述了如何通过最小系统配置、控制GPIO和LED灯，以及不同开发方式的对比和STM32CubeMX的应用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一、上手思路

假如在实际开发过程中，我们拿到一个没有接触过或者不是很熟悉的芯片，我们应该如何去快速上手这个芯片呢？

以我们本次使用的芯片STM32F103C8T6为例，思路如下：

1.上网搜索一下芯片型号

现在其实很多常规的芯片别人都已经使用过了，并且可能对其进行了总结并发在网上，所以我们可以在百度上直接搜索芯片的型号，往往可以看到很多相关文章，有的甚至都有百度百科，例如举例的这款。
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除了百度百科，还可以看到很多优快云的文章，都是别人总结整理的，通过看这些内容，我们可以快速建立起对于这款芯片的一些基本概念。

2.去芯片原厂官网，下载资料

通过第一步的搜索，我们可以看到这款芯片是ST公司推出的芯片，所以我们去原厂的官网搜索这款芯片，找到相关资料。
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可以看到，相关的文件资源有很多，这里我们重点要看的是 《数据手册》和《参考手册》。中文翻译可能不一样，这里产品规格也就是数据手册。我们也根据英文去找，分别是Product Specifications和Reference Manuals。
除了这些文档资源，我们还可以在官网上看到很多工具软件资源等等，根据自己的需要下载即可。
数据手册（产品规格）：包含该芯片型号的整体描述、引脚描述、内存映射、电气特性、封装信息、订购信息等。在芯片选型、原理图设计、PCB设计、代码编程等开发环节，都会需要该文档，总结来说就是硬件部分会使用到；
参考手册：包含该芯片型号各种外设寄存器的详细描述，软件编程时会用到。

3.下载公板或者其他开发板配套资料

根据上面的两个手册，让我们从0开始去设计，其实是一件很麻烦的事情，在实际开发中可能时间上不允许，这时候我们可以去找公板，公板就是官方原厂根据这款芯片设计的开发板，公板价格昂贵并且不好购买，所以我们一般是在淘宝上搜索其他人利用该款芯片设计的开发板。
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Boards即为开发板。可以看到，共有两款公板。
一般我们是直接在网上搜素其他开发板。例如本型号的芯片我们就可以搜索到韦老师设计的开发板，同样的，像STM32F1系列的开发板，像野火，正点原子都有做，当然，其他型号的一般也可以搜到。

找到别人设计的开发板后，我们就可以参考别人的原理图。

4.根据《原理图》分析硬件

那么，有了原理图后，要怎么用呢？

我们要参考原理图中的最小系统。
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这里就要介绍到最小系统的概念了。

最小系统：
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注：这个最小系统其实也没有明确的定义，像调试下载部分和启动选择部分，对于51单片机，是不需要的。所以一般是指电源，时钟，和复位电路。

参考其他开发板的原理图，设计自己的最小系统，然后再根据自己的需求设计出外围电路即可。最小系统中电子元件的规格选择可以不必照搬，我们可以在芯片手册中找到规定的规格范围，再根据自己的实际情况设计即可。

5.根据示例程序和《参考手册》编写程序

最后就是根据别人提供的示例程序或者参考手册中的示例代码，编写所需程序。

总结：
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二、外设和寄存器

在单片机编程中，我们要做的其实就是用软件编程去操控芯片的外设寄存器。
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在一个芯片中，除了ARM公司设计的内容，其他就是芯片厂商根据自己需求开发的外设，我们需要熟练掌握这些外设的软件控制方法。

下面是黄老师根据重要性和难度划分的外设图，我们可以根据自己的情况去逐步学习。
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三、存储结构

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存储结构中灰色部分Reserved是系统的预留部分，我们不能操控。
Flash memory：是Flash，用来存放hex文件的，通俗来说即我们编写的代码文件是放在这里的。
SRAM：内存，在程序的运行过程中，产生的临时变量是存在这里的。
Peripherals：外设，外设的地址从0x4000 0000开始。
System memory：用来存放固件。

STM32的三种启动方式：
1.从Flash启动，这就是我们平常的方式，例如我们的点灯程序等，都是直接从Flash启动；
2.ISP启动，从System memory开始启动，启动后从串口获取数据，有新文件时将数据烧写到Flash后再从Flash正常启动，实现了从串口下载程序的功能；
3.从SRAM启动，SRAM的内容在单片机掉电后就丢失了。

我们可以认为在存储结构中，单片机启动后时从最下面的0x0000 0000启动的，0000中存放的是什么地址由BOOT引脚决定，最终决定启动方式。

四、第一个程序，点亮开发板的LED灯

同理我之前在51篇的内容，这里就不介绍原理了，只介绍在STM32中是如何操控的。
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我们看到开发板的原理图上，让LED引脚是低电平即可点亮User LED，而LED引脚对应的是单片机的PA1，即GPIOA1，即存储结构中的Port A。

我们看到Port A中也有很多寄存器，每个寄存器都有不同的功能，对于GPIOx_ODR寄存器，就是用来控制GPIO口的输出的，我们看介绍可知，是从0口到15口。

因此，我们只需控制GPIOA的1口输出低电平，即可点亮LED灯。

五、单片机开发方式

根据上面的思路，我们去编程实现我们的需求。
在单片机开发中，共有如下4种方式：
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1.使用汇编操作寄存器

在早期，单片机程序是用汇编写的，根据第一节的开发步骤图可知，汇编的下一步就是可执行文件了，所以汇编的效率最高，但是汇编晦涩难懂，编写难度大，并且由于汇编是直接控制寄存器的，所以移植性也差。

2.使用C语言操作寄存器（必会）

后面随着技术的发展，开始利用C语言编写程序，IDE可以将我们编写的C语言代码变成汇编代码，去执行，效率相对汇编有所下降，而C语言相对汇编有了一些可读性，编写难度也随着降低，但是，操作寄存器的方式仍然效率低下，对于8位单片机还行，但是在32位的单片机中，寄存器很繁杂，拿到一个没有接触过的芯片去一点一点找到对应的寄存器也不是一件简单事，我们需要知道寄存器的地址，然后再用指针去操控它。
由于在实际情况中，8位单片机在许多项目中还会用到，所以我们必须掌握这种方式，而且在32位单片机中，偶尔也会用到。

上面两种方式在任何一款芯片上都可以使用，是通用的方法。由于这些方法比较麻烦，芯片厂家也考虑到这些情况，所以在很多32位的芯片中，芯片厂家会编写对应的库，我们根据库开发，就变得简单了。下面以STM32型号为例，介绍库。