1.基礎知識

微控制器：Single-Chip Microcomputer，單片微型計算機，是一種積體電路晶片

CPU：CPU
記憶體：SRAM
硬碟：FLASH
主機板：外設

儀器儀表：電源/示波器/焊臺
家用電器：空調/冰箱/洗衣機
工業控制：機器人/PLC/電梯
汽車電子：GPS/ABS/胎壓監測

：資料與程式儲存在同一儲存器，分時複用

CoreMark分數：https://www.eembc.org/coremark/scores.php
ARM公司官網：https://www.arm.com/
ARM開發者官網：https://developer.arm.com/

STM32：
ST：意法半導體 M：MCU/MPU 32：32位
ST累計推出了：5大類、18個系列、1000多個型號的Cortex核心微控制器
ST中文社群網：https://www.stmcu.org.cn
ST官網： https://www.st.com
正點原子論壇：www.openedv.com/forum.php
STM32 主要分兩大塊， MCU 和 MPU， MCU 不能跑 Linux，而 MPU可以跑 Linux。

晶片的基本引數：
1,主頻/FLASH/SRAM
2,工作電壓/最大電流
3,IO引腳接入電壓範圍
4,單個IO引腳最大電流

最小系統：電源、復位、啟動、晶振、除錯

電源：

VDD/VSS

VDDA/VSSA：模擬部分供電

VREF+/VREF- ：給內部 ADC/DAC 提供參考電壓

VBAT：給RTC和後備區域供電。

復位：

NRST：低電平復位

啟動：

BOOT0/BOOT1：啟動選擇引腳，一般接下拉電阻

晶振：

OSC_IN /OSC_OUT：外部 HSE 晶振，提供高精度系統時鐘

OSC32_IN /OSC32_OUT：外部 LSE 晶振，給內部 RTC 提供時鐘

除錯：

SWCLK/SWDIO

IO分配：

IIC：

IIC_SCL、IIC_SDA

SPI ：

SPI_CS、MOSI、MISO、SCK

TIM：

TIM_CH1/2/3/4、ETR/1N/2N/3N、BKIN 等

USART、UART：

USART 有 USART_TX/RX/CTS/RTS/CK 訊號

UART 有 UART_TX/RX 兩個訊號

U(S)ART_TX、U(S)ART_RX

USB ：

USB_DP 和 USB_DM

CAN：

CAN_RX 和 CAN_TX。

ADC ：

ADC_IN0 ~ ADC_IN15

DAC ：

DAC_OUT1 、DAC_OUT2

SDIO ：

SDIO_D0/1/2/3、SCK、CMD

FSMC：

FSMC_D0~15/A0~25/ NBL0~1/NE1~4/NCE2~3/NOE/NWE/NWAIT/CLK 等

整合開發環境(IDE)

MDK--Keil

EWARM--IAR

模擬器：

DAP--ARM：免驅動

STLINK--ST

JLINK--Segger

串列埠除錯助手：

XCOM--正點原子

SSCOM--丁丁

獲取MDK：
MDK安裝 = MDK軟體安裝 + 器件支援包
MDK軟體下載：https://www.keil.com/download/product
器件支援包下載：https://www.keil.com/dd2/pack/
複製下載演算法到Flash資料夾，如 D:\MDK5.34\ARM\Flash（可選）
安裝CH340 USB虛擬串列埠驅動，資料線插入開發板中

程式在Projects\MDK-ARM中

I/O ：表示輸入/輸出引腳

編譯結果看：Build Output視窗
資料型別：佔用Flash or SRAM：說明
Code：表示程式碼大小
RO-Data：表示只讀資料所佔的空間大小，一般是指 const 修飾的資料大小。
RW-Data：初值為非 0的可讀可寫資料
ZI-Data：初值為0 的可讀可寫資料
FLASH佔用：Code+RO+RW
SRAM佔用：RW+ZI

hex檔案在Output中

STM32 常見的下載方式有三種：

串列埠下載： BOOT0 接 3.3V、 BOOT1 接 GND、按復位

SWD 下載：直接下載，特殊情況需 BOOT0接 3.3V，按復位

JTAG 下載：直接下載，特殊情況需 BOOT0接 3.3V，按復位

利用串列埠給 STM32 下載程式碼：
USB_UART 透過 USB 線連線電腦->電源燈亮起（藍色）->USART1的 RXD、PA9，TXD 、PA10透過跳線帽連線->BOOT0、GND，BOOT1、GND透過跳線帽連線->按一下復位按鍵->使用上位機軟體下載程式碼->雙擊開啟 ATK-XISP->波特率推薦設定為 76800->選擇 DTR 的低電平復位，RTS 高電平進 BootLoader->下載成功後，會有“共寫入 xxxxKB，進度 100%，耗時 xxxx 毫秒”

使用 DAP 下載與除錯程式：

DAP 透過 USB 線連線電腦，透過 20P 灰排線連線開發板->開發板供電->
開啟MDK IDE：
魔術棒->Debug->use： CMSIS-DAP Debugger->勾選Run to main->
點選 Settings->Port：SW->Max Clock：8Mhz->
Utilities ->勾選 Use Debug Driver->點選 Settings->選中 Reset and Run->如果沒有 flash 演算法，點選 Add 按鈕自行新增->
F7 ->F8

使用 DAP 模擬除錯程式：
Register：暫存器視窗
Disassembly：反彙編視窗，方便從彙編級別檢視程式執行狀態
Call Stack + Locals：呼叫關係和區域性變數視窗，檢視函式呼叫關係，以及函式的區域性變數

Debug 工具條

關閉Disassembly視窗->新增Watch1視窗->雙擊 Enter expression，將全域性變數： g_fac_us （在 delay.c 裡面定義）加入 Watch1 視窗->
在 delay_init 函式處放置一個斷點->點選執行到該斷點處->執行進去->執行過去(g_fac_us值顯示出來)->執行進去
從 Call Stack + Locals 視窗看到函式的呼叫關係，其原則是： 從下往上看，即下一個函式呼叫了上一個函式

MDK5 使用技巧：
自定義字型顏色：
設定->Encoding:Chinese GB2312(Simplified)->勾選View White Space(編輯器的空格可見)->勾選Insert spaces for tabs(程式碼對齊)->Tab size:4->
Colors & Fonts 選項卡->C/C++ Editor Files(設定自己的程式碼的字型和顏色)->
User Keywords 選項卡，設定使用者定義關鍵字

看看某個變數或陣列是在哪個地方定義，快速定位：
魔術棒->Output->勾選 Browse Information->編譯->
右鍵->Go to Definition Of

快速註釋/消註釋塊程式碼的功能->右鍵->高階(Advanced)->註釋選擇(Comment Selection)

快速開啟標頭檔案：右鍵->Open Document

C 語言基礎知識：

位操作：

按位與：&

按位或：|

按位異或：^

按位取反：~

左移：<<

右移：>>

微控制器開發中的一些實用技巧。

1，在不改變其他位的值的狀況下，對某幾個位進行設值。用&運算子進行清零操作， 然後用|運算子設值，

比如：要改變 GPIOA 的 CRL 暫存器 bit6（第 6 位）的值為 1

GPIOA->CRL &= 0XFFFFFFBF; / 將第 bit6 清 0 /

然後再與需要設定的值進行|或運算

GPIOA->CRL |= 0X00000040; / 設定 bit6 的值為 1，不改變其他位的值 /

2.移位操作提高程式碼的可讀性

比如：將 CTRL 暫存器的第 1 位（從 0 開始算起）設定為 1

SysTick->CTRL |= 1 << 1;

3.~按位取反操用於清除某一個/某幾個位

比如：設定 CTRL 暫存器的第 0 位（最低位）為 0，其他位的值保持不變。

SysTick->CTRL &= ~(1 << 0) ; / 關閉 SYSTICK /

4.^按位異或操，用於控制某個位翻轉

比如：使 PB5 的輸出狀態翻轉一次

GPIOB->ODR ^= 1 << 5;

define ：預處理命令，它用於宏定義
常見的格式：define 識別符號 字串
識別符號：宏名。

ifdef 條件編譯：條件編譯命令最常見的形式為：
#ifdef 識別符號
  程式段 1
#else
  程式段 2
#endif
當識別符號已經被定義過(一般是用#define 命令定義)，則對程式段 1 進行編譯， 否則編譯程式段 2。 其中#else 部分也可以沒有

extern 外部申明：
extern ：置於變數或者函式前，以表示變數或者函式的定義在別的檔案中。 extern 申明變數可以多次，但定義只有一次

typedef：為現有型別建立一個新的名字，或稱為型別別名，用來簡化變數的定義。定義結構體的型別別名和列舉型別。
typedef struct
{
  __IO uint32_t CRL;
  __IO uint32_t CRH;
  …
} GPIO_TypeDef;

宣告結構體型別：
struct 結構體名
{
  成員列表;
}變數名列表；
在結構體申明的時候可以定義變數，也可以申明之後定義：struct 結構體名字 結構體變數列表 ;
結構體成員變數的引用方法是：結構體變數名字.成員名

指標：本質是指向一個地址，從而可以訪問一片記憶體區域。
申明指標我們一般以 p 開頭：char * p_str = “This is a test!”;
p_num：變數的地址
*p_num：指向的地址所儲存的值
&p_num：指標自身的地址

暫存器：微控制器內部一種特殊的記憶體，它可以實現對微控制器各個功能的控制

STM32 暫存器分為兩類：核心暫存器和外設暫存器

核心暫存器：

1.核心相關暫存器：包含 R0~R15、 xPSR、特殊功能暫存器等

2.中斷控制暫存器：包含 NVIC 和 SCB 相關暫存器，

NVIC： ISER、 ICER、ISPR、 IP 等；

SCB： VTOR、 AIRCR、 SCR 等

3.SysTick 暫存器：CTRL、 LOAD、 VAL、CALIB

4.記憶體保護暫存器：可選功能， STM32F407 沒有

5.除錯系統暫存器：ETM、 ITM、 DWT、IPIU 等相關暫存器

重點關心中斷控制暫存器和 SysTick 暫存器

外設暫存器：

包含 GPIO、 UART、 IIC、 SPI、 TIM、 DMA、 ADC、 DAC、RTC、 I/WWDG、 PWR、 CAN、 USB 等各種外設暫存器

儲存器本身是沒有地址資訊的，儲存器分配地址的過程就叫儲存器對映。
給暫存器的地址命名的過程就叫暫存器對映。
暫存器的地址=外設基地址+地址偏移量
=匯流排基地址（BUS_BASE_ADDR）+匯流排基地址的偏移量（PERIPH_OFFSET）+外設基地址的偏移量（REG_OFFSET）
例如：GPIOB_ODR地址 = AHB1匯流排基地址 + GPIOB外設偏移量 + 暫存器偏移量
外設基地址在stm32參考手冊2.3儲存器對映中檢視

/*GPIOB_ODR 暫存器的地址為： 0x4002 0414， 假設我們要控制GPIOB 的 16 個 IO 口都輸出 1*/
#define GPIOB_ODR      *(unsigned int *)(0x40020414)
GPIOB_ODR = 0XFFFF;
/*這個宏定義過程就可以稱之為暫存器的對映。*/

STM32F407所有暫存器對映都在stm32f407xx.h裡面完成

stm32f407xx.h檔案主要包含五個部分內容

1.中斷編號定義：定義 IRQn_Type 列舉型別，包含STM32內部所有中斷編號（中斷號），方便後續編寫程式碼

2.外設暫存器結構體型別定義：以外設為基本單位，使用結構體型別定義對每個外設的所有暫存器進行封裝，方便後面的暫存器對映

3.暫存器對映：定義匯流排地址和外設基地址；使用外設結構體型別定義將外設基地址強制轉換成結構體指標，完成暫存器對映

4.暫存器位定義：定義外設暫存器每個功能位的位置及掩碼

5.外設判定：判斷某個外設是否合法（即是否存在該外設）

暫存器對映主要有兩個組成部分：外設暫存器結構體型別定義、暫存器對映

包括3個步驟：

1， 外設暫存器結構體型別定義

2， 外設基地址定義

3， 暫存器對映（透過將外設基地址強制轉換為外設結構體型別指標即可）

暫存器對映原理：

1，結構體地址自增；

2，地址強制轉換；

環境搭建：

新建5個資料夾：

Drivers：與硬體相關的驅動層檔案

BSP：開發闆闆級支援包驅動程式碼，如LED、蜂鳴器、按鍵各種外設驅動

CMSIS： CMSIS 底層程式碼

Device

Include

STM32F4xx_HAL_Driver

Inc

Src

SYSTEM：系統級核心驅動程式碼，如 sys.c、 delay.c 和 usart.c 等，複製system檔案

  STM32F4xx_HAL_Driver：存放hal庫檔案

Middlewares：中間層元件檔案、第三方中間層檔案，如： USMART、MALLOC、 TEXT、 FATFS、 USB、 LWIP、各種 OS、各種 GUI 等等。

Output：工程編譯輸出檔案

Projects：MDK 工程檔案

  MDK-ARM

User：main.c、stm32f4xx_hal_conf.h、stm32f4xx_it.c、stm32f4xx_it.h

新建一個工程框架：
開啟 MDK 軟體->專案->新的->STM32 型號(要安裝對應的器件 pack 才會顯示這些內容)->
自動建立了 3 個資料夾:
DebugConfig：除錯設定資訊檔案（.dbgconf），不可刪除
Listings：編譯過程產生的連結列表等檔案
Objects：編譯過程產生的除錯資訊、 .hex、預覽、 .lib 檔案等->
先把 MDK 自動生成的這兩個資料夾（Listings 和 Objects）刪除

新增檔案：

設定工程名和分組名：設定工程名字為： 品->Template->

設定五個分組：

Startup（存放啟動檔案）：Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Source\Templates\arm

User（存放 main.c 等使用者程式碼）、

Drivers/SYSTEM（存放系統級驅動程式碼）：Drivers\SYSTEM中的.c檔案

Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver(hal庫檔案)、

Readme（存放工程說明檔案）->

新增啟動檔案：啟動檔案存放在 STM32CubeF4 軟體包的： Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Source\Templates\arm\.s檔案->

啟動檔案主要作用：

1、堆疊（SP）的初始化；

2、初始化程式計數器（PC）

3、設定向量表異常事件的入口地址；

4、呼叫 main 函式等

->做了2 處修改：將 Heap_Size 改成 0；去掉 SystemInit呼叫->

Heap_Size EQU 0x00000000

; Reset handler
Reset_Handler PROC
				EXPORT Reset_Handler [WEAK]
				IMPORT __main
				LDR R0, =0xE000ED88 ;使能浮點運算 CP10,CP11
				LDR R1,[R0]
				ORR R1,R1,#(0xF << 20)
				STR R1,[R0]
				;暫存器版本程式碼，因為沒有用到 SystemInit 函式，所以註釋掉以下程式碼為防止報錯！
				;HAL 庫版本程式碼，建議加上這裡（外部必須實現 SystemInit 函式），以初始化
				;stm32 時鐘等.
				;IMPORT SystemInit
				;LDR R0, =SystemInit
				;BLX R0
				LDR R0, =__main
				BX R0
				ENDP

設定使用 FPU：魔術棒->Target1選項卡->Floating Point Hardware：Double Precision

魔術棒設定：

1，Target 選項卡：外部晶振頻率Xtal：看原理圖設定時脈頻率->ARM Compiler：Use default compiler version 5（即 AC5 編譯器）

2，Output 選項卡：Select Folder for Objects(選擇Objects輸出資料夾)->勾選"Create HEX File"

3，Listing 選項卡：Select Folder for Listing(選擇Objects輸出資料夾)

4，C/C++ 選項卡：

Define(設定全域性宏定義)：USE_HAL_DRIVER,STM32F407xx->Optimization：Level 0(-O0)->勾選 C99 Mode->

Include Path：標頭檔案包含路徑設定

..\..\User

..\..\Drivers

..\..\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Include

..\..\Drivers\CMSIS\Include

..\..\Drivers\STM32F4xx_HAL_Driver\Inc

..\..\Middlewares

5，Debug 選項卡：Use:CMSIS-DAP Debugger->點選Settings->Debug->Port:SW--Max Clock:10NHz

6，Utilities 選項卡：點選Settings->點選Flash Download->勾選Reset and Run

7，Linker 選項卡(可選)：取消勾選"Use ..."->Scatter File：..\..\User\SCRIPT\qspi_code.scf.scf

使用 AC6 編譯器，Misc Controls ： -Wnoinvalid-source-encoding->
新增main.c->新增到分組->編譯會報錯修改stm32fxx_it.c新增標頭檔案#include "stm32f4xx_hal.h"