STM32

STM32CubeMX的使用

By karlren #STM32, #STM32CubeMX

STM32CubeMX新建工程

1、在RCC中的HSE选择第三个选项Crystal/Ceramic Resonator，并在时钟树选择页面填写外部时钟为24MHz，在HCLK（主时钟频率）填写为80MHz。

2、在Project Manager页面中选择工程路径、填写名称，Toolchain/IDE选择MDK-ARM 在Code Generator页面选择Copy only the necessary library files（仅复制所需要的库文件）以及Generate peripheral initialization as a pair of '.c.h' files per peripheral（将初始化代码分为独立的C文件和H文件）

3、生成工程并打开，在魔术棒选项的C/C++中的Optimization中选择Level 0(-O0)（方便Debug），并在Debug页面中选择CMSIS-DAP Debugger（选择使用DAP烧录方式），在Settings-Flash Download中勾选Reset and Run（烧录后自动复位）

TIM初始化

1、在Timers页面中选择对应定时器，高级及以上的定时器因在Clock Source选项中选择时钟为Internal Clock

2、在Parameter Settings中配置预分频寄存器PSC、自动重装载寄存器ARR和控制寄存器CCR，并选择auto-reload preload选择Enable开启自动重载

**计算公式： 频率： Freq = CK_PSC/(PSC + 1)/ (ARR+1)***

3、在NVIC Settings选项卡中勾选开启中断

PWM输出

1、在STM33CubeMX中选择对应引脚配置为TIMn_CHn

2、在Timers-TIMn选项卡中选择Channeln（对应通道）为PWM Generation CHn模式，并在Clock Source选项中选择Internal Clock

3、设置预分频寄存器PSC、自动重装载寄存器ARR和控制寄存器CCR

计算公式： PWM频率： Freq = CK_PSC/(PSC + 1)/ (ARR+1)

​ PWM占空比： Duty = CCR / (ARR + 1)

​ PWM分辨率： Rseo = 1 / (ARR + 1)

STM32G431的内部主时钟正常为80MHz，若要产生一个频率为1KHz，占空比为50%，分辨率为1%的PWM波形

对应频率 1000 = 80 * 10^6 / (PSC + 1) / (ARR + 1)

占空比 50% = CCR / (ARR + 1)

分辨率 1% = 1 / (ARR + 1)

则ARR = 99， CCR = 50， PSC = 799

PWM输出相关函数说明

  • HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)
    功能描述 使能定时器的对应通道，产生PWM
    入口参数1 *htim：TIM句柄的地址，一般为&htim_n
    入口参数2 Channel：对应通道，为TIM_CHANNEL_n
    注意事项 函数需由用户调用才能开启PWM输出 
  • #define __HAL_TIM_SetCompare(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel, __COMPARE__)
    函数说明 设置定时器对应通道的比较值
    入口参数1 *htim：TIM句柄的地址，一般为&htim_n
    入口参数2 Channel：对应通道，为TIM_CHANNEL_n
    入口参数3 COMPARE：CCR的值，注意占空比为CCR/(ARR+1)
    注意事项 该函数由用户调用才可更改占空比
    定时器计数达到比较值后，会触发中断或产生某种信号，一般用于修改PWM输出的占空比    		 
  • #define __HAL_TIM_SetAutoreload(TIM_HandleTypeDef *htim, __AUTORELOAD__)
    函数说明 设置定时器预分频系数
    入口参数11 *htim：TIM句柄的地址，一般为&htim_n
    入口参数2 AUTORELOAD：设置预分配系数的值
    注意事项 调用该函数后需要重新设置自动重载值

USART初始化

1、在STM32CubeMX中选择对应引脚配置为串口TX和RX

2、在USARTn选项卡中选择模式为Asynchronous（异步串口通信模式）

3、在USART1-Parameter Setting选项卡中的Baud Rate（通信波特率）填写9600或115200

4、在UASRTn-NVIC Settings中勾选Enabled开启串口中断

USART相关函数说明

  • void USART1_IRQHandler(void)

​ 串口中断处理函数，由STM32CubeMX自动生成，在stm32g4xx_it.c文件中，为中断响应后的步骤，可以在此函数中编写中断处理逻辑，会自动清除中断标志位

功能描述 
  • void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
    功能描述 回调函数，用于处理所有串口的接受中断，用户在该函数内编写实际的任务处理
    入口参数1 huart：串口句柄的地址
    返回值 无
    注意事项 1. 函数由串口中断通用处理函数HAL——UART——IRQHandler调用，完成所有串口的发送中断任务处理
    2、函数内部需要根据串口句柄的实例来判断是哪一个串口产生的中断
    3、函数由用户根据具体的处理任务编写    		 
  • HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_IT(UART_HandleTypeDef huart， uint8_t *pData, uint16_t Size);
功能描述 在中断方式下发送一定数量的数据
入口参数1 huart 串口句柄的地址，一般为*hurat n
入口参数2 pData 待发送数据的首地址，一般为字符串名
入口参数3 Size 待发数据的个数
返回值 HAL状态值
注意事项 函数将使能串口发送中断；该函数由用户调用 
  • HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, 
                                     uint8_t *pData, uint16_t Size)
功能描述 在中断方式下接收一定数量的数据
入口参数1 huart 串口句柄的地址，一般为&huart n
入口参数2 pData 只想数据缓冲区的指针
入口参数3 Size 待接收数据的个数
返回值 HAL状态值
注意事项 函数将使能串口接收中断；

UART串口DMA初始化

1、在USART已经配置完成的情况下，在USART n-DAM Settings选项卡中点击Add，在DMA Pequest选项中选择USARTn_RX并添加USARTn_TX

  • HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
    功能描述 以DMA方式发送一定量的数据
    入口参数1 huart：UART句柄，通常为&huart n
    入口参数2 pData：指向数据缓冲区的指针
    入口参数3 Size：要发送的数据元素的数量
    返回值 HAL状态值
    注意事项 该函数为使用DMA方式进行串口发送数据；
    该函数由用户调用    		 
  • HAL_StatuTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t pData, uint16_t Size)
    功能描述 在DMA模式下接收一定量的数据
    入口参数1 huart：UART句柄
    入口参数2 pData：指向数据缓冲区的指针
    入口参数3 Size：要接收的数据元素的数量
    返回值 HAL状态值
    注意事项 该函数为使用DMA方式进行串口接收数据；
    该函数由用户调用；    		 
  • #define _HAL_UART_ENABLE_IT(_HANDLE_, _INTERRUPT_)
    功能描述 使能指定的UART中断
    入口参数1 HANDLE：指定UART句柄
    入口参数2 INTERRUPT：指定要启用的UART中断源
    返回值 无
    注意事项 该函数由用户调用 
  • #define _HAL_UART_GET_FLAG(__HANDLE_, _FLAG_)
    功能描述 检查指定的UART标志是否设置
    入口参数1 HANDLE：指定UART句柄
    入口参数2 FLAG：指定要检查的标志
    返回值 FLAG的新状态（TRUE或FALSE）
    注意事项 该函数由用户调用 
  • #define _HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(_HANDLE_)
    功能描述 清除UART IDLE挂起标志
    入口参数1 HANDLE：指定UART句柄
    返回值 无
    注意事项 该函数由用户调用

ADC初始化

1、在STM32CubeMX中选择对应引脚配置为ADC模式(ADCn_IN15)，并在ADC中打开对应通道(IN15 Single-ended)

2、在代码中使用HAL_ADC_Start(&ADCn)函数进行ADC使能

ADC相关函数说明

  • HAL_ADC_PollForConversion(&hadc n, Timeout)

​ 功能描述：等待ADC转换完成 Timeout:等待时间(ms)

  • uint32_t HAL_ADC_GetValue(&hadc n)

​ 功能描述：获取ADC按设定规则转换的结果

  • HAL_ADC_Stop(&hadc n)

​ 功能描述：停止ADC转换

一般采用打开、获取、关闭的步骤获取ADC的值

uint16_t Get_ADC1_Value(void)

{

    uint16_t ADC_Value = 0;

    HAL_ADC_Start(&hadc1);

    HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 5);

    ADC_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);

    return ADC_Value;`

}

DAC初始化

1、在STM32CubeMX中选择对应引脚配置为DAC模式，并在DAC中选择对应通道模式为Connected to external pin only

void HAL_DAC_SetValue(hdac n, DAC_CHANNEL_n, DAC_ALIGN_12B_R, temp)
void DAC1_Set_Vol(float vol)    /* 设置DAC1的通道1为对应电压值 */
{
    uint16_t temp;
    temp = (4096 * vol + 3.3f);
    HAL_DAC_SetValue(&hdac1, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN12B_R, temp);
}

PWM输入捕获

1、在对应引脚口选择TIMn_CHn

2、在Timers-TIMn页面中的对应Channeln选择Input Capture direct mode（输入捕获）

3、在Parameter Settings中配置PSC为79， Counter Period为0xFFFF

PWM输入捕获相关函数说明

  • HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_Start_IT(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
    函数说明 开启PWM输入捕获
    入口参数1 *htim：TIM句柄的地址，一般为&htim_n
    入口参数2 Channel：对应通道，为TIM_CHANNEL_n
    注意事项 该函数有用户调用才可开启输入捕获 
  • __weak void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
    函数说明 输入捕获中断回调函数
    入口参数1 *htim：TIM句柄的地址，一般为&htim_n
    注意事项 该函数为弱定义，使用可以重新定义该函数
    可以使用htim->Instance == TIM3的方式判断是哪个定时器产生的中断    		 
//输入捕获PWM的频率和占空比
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim == &htim17)
    {
        if(tim17_state == 0)//第一个上升沿产生，开始计时
        {
            __HAL_TIM_SetCounter(&htim17, 0);//把CNT清零
            TIM17->CCER|=0x02; //下降沿中断，就是要把CC1P置为1
            tim17_state = 1;
        }
        else if(tim17_state == 1)//第一个下降沿产生，获取T1的值，就是高电平的时长
        {
            Tim17_cnt1 = __HAL_TIM_GetCounter(&htim17);//获取CNT的值
            TIM17->CCER &=~0x02;
            tim17_state = 2;
        }
        else if (tim17_state == 2)//第二个上升沿产生，获取T2的值，就是整个周期
        {
            Tim17_cnt2 = __HAL_TIM_GetCounter(&htim17);//获取CNT的值
            PA7_Freq = 1000000 / Tim17_cnt2; // Tim17_cnt2;周期的倒数就是频率
            PA7_Duty = Tim17_cnt1 * 100.0f / Tim17_cnt2;
            tim17_state = 0;
        } 
            HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim17, TIM_CHANNEL_1);        
    }
}

常用模块

长按、短按、双击按键检测

typedef struct
{
    uint8_t State;
    uint8_t Who;
    int8_t Up_Flag;
    uint32_t Down_Time;
    uint32_t Last_Time;
    uint8_t Clicks;
}Key_State;
Key_State Key;
//该函数需要在滴答定时器中定时调用
void Key_S(void)
{
    //Key.State是状态值，分为按键悬空（0）、按键按下状态（1）、按键释放状态（2）
    if (Key.State == 0)
    {
        if (Key.Up_Flag == -1)          //Key.Up为-1是按键预释放标志位，表示不是第一次按下
        {
            if (uwTick - Key.Last_Time >= 500)//如果释放时间超过500ms则触发按键释放标志位
            {
                Key.Up_Flag = 1;
            }
        }
        if (Key1 || Key2 || Key3 || Key4)
        {
            Key.State = 1;
        }
    }
    else if (Key.State == 1)
    {
        if (Key1)
        {
            Key.Who = 1;
        }
        else if (Key2)
        {
            Key.Who = 2;
        }
        else if (Key3)
        {
            Key.Who = 3;
        }
        else if (Key4)
        {
            Key.Who = 4;
            Key.Down_Time += 10;    //长按时长检测
        }
        else
        {
            Key.State = 2;
        }
    }
    else if (Key.State == 2)
    {
        if (Key.Up_Flag == -1)
        {
            Key.Clicks++;           //按键按下次数计数
            Key.Down_Time = 0;      //多次按键屏蔽长按时长
        }
        Key.Up_Flag = -1;           //置预释放按键标志位
        Key.State = 0;              //状态转移至悬空等待
        Key.Last_Time = uwTick; 
        if (Key.Clicks == 0)        //单次按键不会触发计数值，需手动置为1
            Key.Clicks = 1;
    }
}
//该函数需要在主循环中轮询调用
void Key_Scan(void)
{
    if (Key.Up_Flag == 1)
    {
        sprintf(str, "Key%d Time:%d :%d   ", Key.Who, Key.Down_Time, Key.Clicks);
        LCD_DisplayStringLine(Line0, (unsigned char *)str);
        Key.Down_Time = 0;
        Key.Up_Flag = 0;
        Key.Clicks = 1;
    }
}

串口不定长数据分析

typedef struct
{
    char Buffer[2];
    char Data[25];
    uint8_t Cnt;
    uint32_t LastTime;
    uint8_t Flag;
}Rx_Typedef;
Rx_Typedef Rx;
char str[UART_SIZE], Tx[UART_SIZE];
/* 将串口接收到的数据后的处理写在Rx_Task函数中 */
void Rx_Task(void)
{
    sprintf(str, "Rx:%s                ", Rx.Data);
    LCD_DisplayStringLine(Line1, (unsigned char *)str);
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (unsigned char *)str, strlen(str), 0xFFFF);
}
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if (huart->Instance == huart1.Instance)
    {
        Rx.Data[Rx.Cnt++] = Rx.Buffer[0];
        Rx.LastTime = uwTick;
    }
    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (unsigned char *)Rx.Buffer, 1);
}
//该函数需要在主函数轮询调用，然后判断Rx_Stuct.Data[0]是否不为'\0'
void Rx_Scan(void)
{
    if (uwTick - Rx.LastTime < 50)
        return;
    if (Rx.Data[0] != '\0')
    {
        Rx_Task();
    }

    memset(Rx.Data, '\0', sizeof(Rx.Data));
    Rx.LastTime = uwTick;
    Rx.Cnt = 0;
}

LCD与LED冲突解决办法

//在LCD_DisplayStringLine函数的开始记录GPIOC的ODR寄存器并上锁，并在函数结尾恢复ODR寄存器的值并解锁
void LCD_DisplayStringLine(u8 Line, u8 *ptr)
{
    uint32_t led = GPIOC->ODR;
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
    u32 i = 0;
    u16 refcolumn = 319;//319;

    while ((*ptr != 0) && (i < 20))   // 20
    {
        LCD_DisplayChar(Line, refcolumn, *ptr);
        refcolumn -= 16;
        ptr++;
        i++;
    }
    GPIOC->ODR = led;
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
}

PWM设置固定频率与占空比

void Set_PWM(TIM_HandleTypeDef htim, uint32_t Channel, uint16_t Target_Freq, uint16_t Target_duty)
{
    //如果设定占空比为0或100%，则重新初始化GPIO，输出为低电平或高电平
    if(Target_duty == 0 || Target_duty == 100)
    {
        HAL_TIM_PWM_Stop(&htim, Channel);
        if(Target_duty == 0)
        {
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
        }
        else if(Target_duty == 100)
        {
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);
        }
        PA1_Init_Flag = 1;
        GPIO_Reload_Init(Set_PIN);
        return ;
    }
    //如果PA1为推挽初始化状态，则重新初始化PWM输出
    if(PA1_Init_Flag == 1)
    {
        PA1_Init_Flag = 0;
        MX_TIM2_Init();
        HAL_TIM_PWM_Start(&htim, Channel);
    }
    uint32_t Basic_Freq = 80000000; //主频
    uint16_t Prescale = 80-1;       //预分频系数
    float Freq = 0, Duty = 0;       
    //计算PWM频率，所对应的自动重装载值   ---> ARR = 主频 / (预分频+1) / 预期PWM频率(Hz) -
    Freq = Basic_Freq * 1.0 / (Prescale + 1) / (Target_Freq * 1.0f) - 1;
    //计算PWM占空比，所对应比较寄存器的值 ---> CCR = 预期占空比 * (自动重装载值+1)
    //占空比则由捕获/比较寄存器（TIMx_CRx）寄存器决定。占空比:duty = Pluse / (ARR+
    Duty = (Freq * 1.0) / 100.0 * (Target_duty * 1.0f);
//    //配置PSC预分频值
//    __HAL_TIM_SET_PRESCALER(&htim, Prescale);
    //配置PWM频率 ARR
    __HAL_TIM_SetAutoreload(&htim, (uint16_t)Freq);
    //配置PWM占空比
    __HAL_TIM_SetCompare(&htim, Channel, (uint16_t)Duty);

}
//GPIO推挽输出初始化
void GPIO_Reload_Init(int IO)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = (uint16_t)1 << IO;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

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