STM32 开发入门 · 完整教程

• STM32 是意法半导体（ST）的 32 位 ARM Cortex-M 系列单片机，主流型号 F103（M3 内核）跑 72MHz，性价比高、资料多，是入门首选。
• 开发三板斧：CubeMX 图形化配置 → HAL 库函数编程 → Keil/STM32CubeIDE 编译下载；也可以纯寄存器（快但门槛高）。
• 外设套路统一：开时钟 → 配引脚（GPIO）→ 配外设参数 → 开中断/收发。学会一个外设，其他的都是这个流程。

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• STM32CubeMX：图形化配置时钟/引脚/外设，自动生成初始化代码（推荐 6.x 以上版本）。
• Keil MDK（Windows 主流）或 STM32CubeIDE（ST 官方免费，跨平台）：编译下载调试。
• 烧录：ST-Link（推荐，可调试）或串口 ISP（Boot0 拉高）。
• 库：HAL 库（官方现代标准，教程多）；老项目可能用标准外设库（SPL，已停更但存量多）。

• HSI：内部 8MHz RC，上电默认，精度一般（±1%~2%），适合要求不高的场合。
• HSE：外部晶振 4~16MHz（板载常为 8MHz），精度高，串口/CAN 必须用。
• 另有 LSI/LSE（低速内部/外部 32.768kHz）给 RTC 和看门狗。

HSE 8MHz ──(PLL ×9)── SYSCLK 72MHz
                          │
                     AHB 分频 (÷1)
                          │
              ┌───────────┴───────────┐
          APB1 分频 ÷2           APB2 分频 ÷1
          PCLK1 = 36MHz          PCLK2 = 72MHz
          │                     │
   USART2/3、TIM2~7、     GPIO、USART1、SPI1、
   I2C、CAN、DAC、PWR      ADC、TIM1、TIM8、EXTI

• 用外设前必须开对应总线时钟：__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()、__HAL_RCC_CAN1_CLK_ENABLE() 等。
• 串口波特率计算用的是 PCLK1/PCLK2（不是 72MHz 想当然）：USART1 用 72MHz，USART2/3 用 36MHz。
• APB1 定时器是 2 倍频：APB1=36MHz 但 TIM2~7 内部×2 得 72MHz 计数时钟（CubeMX 自动处理，但要理解）。
• CubeMX 里改时钟后要 Re-generate，改的是 SystemClock_Config()，别手改生成文件。

• F103 有 GPIOA~G，每端口 16 脚（PA0~PA15 等）。
• 每个引脚可配置输入/输出/复用/模拟四种模式 + 速度 + 上下拉。
• 复用（AF）：引脚被外设占用，如 PA9=USART1_TX、PA11=CAN1_RX、PA12=CAN1_TX。

• Pinout 视图点引脚 → 选 GPIO_Output / GPIO_Input / 外设复用（如 USART1_TX）。
• GPIO 参数：Output level（初值）、Mode（推挽/开漏）、Pull-up/down、Speed（Low/High）。

// 写输出
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);   // 置1
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); // 置0
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5);                // 翻转

// 读输入
if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_SET) { ... }

while (1) {
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5);
    HAL_Delay(500);   // 500ms 翻转一次
}

• NVIC：嵌套向量中断控制器，管理所有中断的优先级和使能。
• EXTI：外部中断线，GPIO 上升/下降沿触发进中断。
• 外设中断：串口接收、定时器溢出、CAN 报文到达等，都走 NVIC。
• 优先级分组：抢占优先级（可嵌套打断）+ 子优先级（同抢占时排队）。

• GPIO 模式选 External Interrupt Mode with Rising/Falling edge trigger。
• NVIC 设置页勾选 EXTI line 中断，配优先级。

// GPIO 外部中断回调（HAL 自动调用，不用自己写 ISR）
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {
    if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_0) {
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5);   // 按键按下翻转 LED
    }
}

// 定时器溢出回调
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
    if (htim == &htim2) { flag_1ms = 1; }   // 1ms 时基标志
}

• Prescaler（预分频）：把 72MHz 分到 1MHz → PSC=71（72MHz/(71+1)=1MHz，即 1µs 计数一次）。
• Counter Period（自动重载）：ARR=999 → 1000×1µs = 1ms 溢出中断一次。
• 公式：溢出周期 = (PSC+1)×(ARR+1) / TIM_CLK。

// 开启 PWM 通道
HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
// 改占空比：0~ARR 之间
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, 500);   // 50%

• 选 USART1 异步模式（Asynchronous），配波特率 115200、8N1。
• NVIC 勾选 USART1 global interrupt（接收中断用）。

// 发送（阻塞）
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)"Hello\r\n", 7, 100);

// 接收（中断，收到 1 字节进回调）
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rxByte, 1);

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
    if (huart == &huart1) {
        rxBuf[rxLen++] = rxByte;
        if (rxLen >= sizeof(rxBuf) || rxByte == '\n') {
            rxComplete = 1;           // 主循环处理整包
        }
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rxByte, 1);  // 重新开启
    }
}

STM32F103                CTM1051A               CAN 总线
PA11 (CAN1_RX) ── RXD ──┤4 RXD │
PA12 (CAN1_TX) ── TXD ──┤3 TXD │── CANH ──┼── 总线 CANH
3.3V              ── VCC ──┤1 VCC │          │
GND               ── GND ──┤2 GND │── CANL ──┼── 总线 CANL
                           └──────┘

• 使能 CAN1，引脚自动 PA11/PA12。
• Bit Timings：Prescaler + BS1 + BS2 组合出目标波特率。APB1=36MHz、目标 500kbps 示例：PSC=3, BS1=13, BS2=4 → 位时间 = 1+13+4 = 18 Tq → 36MHz / (3+1) / 18 = 500k，采样点 = (1+13)/18 ≈ 78%。CubeMX 里直接选 500k 并看采样点提示最稳。
• NVIC 勾选 CAN1 RX0 interrupt。

• 位时间 = 同步段(1Tq) + 传播段 + BS1 + BS2；采样点 = (1+BS1)/(1+BS1+BS2)，推荐 75%~87.5%（500k 常用 80% 左右）。
• 总线速率 = APB1时钟 / (Prescaler × 位时间Tq数)。

• bxCAN 有14 个（F103）滤波器组，决定哪些报文能进 FIFO。默认全放行，但正式项目必须配过滤，否则 CPU 被无关帧刷屏。
• 两种模式：Mask（掩码，匹配一段 ID 范围）和 List（列表，精确匹配几个 ID）。
• 最简单用法：只收指定 ID，CAN_FilterIdHigh/Low 设成目标 ID（标准帧左移 5 位填入）。

// 发送
CAN_TxHeaderTypeDef tx;
tx.StdId = 0x123; tx.IDE = CAN_ID_STD;
tx.RTR = CAN_RTS_DATA; tx.DLC = 8;
uint8_t data[8] = {1,2,3,4,5,6,7,8};
uint32_t mb;
HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &tx, data, &mb);

// 接收（FIFO0 中断）
HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING, 0);
void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan) {
    CAN_RxHeaderTypeDef rx;
    uint8_t rxData[8];
    HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1, CAN_RX_FIFO0, &rx, rxData);
    // rx.StdId / rxData / rx.DLC 处理，建议入队列
}

1. Loopback 模式：MCU 自发自收，验证控制器/时钟/滤波配置。
2. 接上 CTM1051A + 双绞线对连两板，Normal 模式互发。
3. 总线两端各接 120Ω 终端电阻（必须）。
4. 示波器/逻辑分析仪看 CANH/CANL 差分波形。

• ST-Link + Keil/CubeIDE 调试器：断点、单步、Watch 窗口看变量（首选，别靠猜）。
• 串口 printf：打日志看程序走到哪、值是多少。
• 示波器/逻辑分析仪：看波形、抓时序。

1. 时钟开了吗？（__HAL_RCC_xxx_CLK_ENABLE() / CubeMX 是否勾选）
2. 引脚配置对了吗？（复用功能选对没、引脚有没有被别的外设占用）
3. 参数对了吗？（波特率、分频、模式；APB1/APB2 别用错时钟）
4. 中断开全了吗？（NVIC 使能 + HAL 启动函数如 Receive_IT）
5. 硬件对了吗？（接线、电平、供电、共地）