代码收藏家技术教程 2024-05-09

轻松掌握MCU软件开发技巧

一文读懂MCU软件开发

一、概要

二、点亮LED灯

1.看原理图：

2.阅读芯片资料

3.编写LED程序

4.编译

5.烧录

一、概要

下面以点亮LED灯为例子，讲解MCU开发。并使读者能以此为基础自行学习和开发其他外设功能。

二、点亮LED灯

从物理学中我们知道只要LED灯两端由电流通过则能使LED灯亮起来，如下图电路：
请添加图片描述

1.看原理图：

如图LED10左端接了3.3V电压，右端与芯片引脚PC13连接。
1.若PC13引脚输出为高电平（3.3V），则LED10灯两端都是3.3V会导致没有电流通过LED10，结果LED10为熄灭状态。
2.若PC13引脚输出为低电平（GND），则LED10灯两端有电压差会有电流通过LED10，结果LED10为点亮状态。
结论：因此我们需要编程设置PC13引脚为低电平，则可以使LED10亮起来。

2.阅读芯片资料

2.1.重要的芯片资料有：
1.芯片数据手册：介绍芯片的特性
2.芯片参考手册：详细介绍芯片的各个功能模块，寄存器等。

以STM32103数据手册为例，较为重要的使第一页的芯片简介和第四章节的内存映射情况。

再看看参考手册：详细介绍了MCU各个模块的功能和寄存器配置。

我们要使PC13引脚输出低电平则需要学习芯片的GPIO功能。
2.2.GPIO功能
GPIO：the general-purpose I/O ports，通用I/O口。
电压和电平的区别：电压是描述电场力对电荷的作用力的物理量，而电平是描述电路中电信号的状态的概念。
电压（Voltage）是指电场力对电荷的作用力，也可以理解为电荷在电场中的势能差。它是描述电路中电势差的物理量，单位为伏特（V）。
电平（Logic Level）是指电路中的电信号的状态，通常用高电平和低电平来表示。高电平表示电路处于高电压状态，低电平表示电路处于低电压状态。在数字电路中，高电平通常表示逻辑1，低电平表示逻辑0。

GPIO的8种工作模式：4种输入模式 + 4种输出模式

1.浮空输入：上拉电阻和下拉电阻开关都打开。浮空输入模式下，I/O端口的电平信号直接进入输入数据寄存器。也就是说，I/O的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定；如果在该引脚悬空（在无信号输入）的情况下，读取该端口的电平是不确定的。
通常用于IIC、USART

2.上拉输入：上拉开关关闭，下拉开关打开，外部端口没有导通时，默认为高电平。
3.下拉输入：上拉开关打开，下拉开关关闭，外部端口没有导通时，默认为低电平。
4.模拟输入：不经过施密特触发器，模拟输入电压大小。模拟输入模式下，I/O端口的模拟信号（电压信号，而非电平信号）直接模拟输入到片上外设模块，比如ADC模块等。模拟信号一般：3.3v 5v 9v

5.开漏输出模式:P-MOS管无效，当输出配置高电平时，输出电压完全由外部上拉下拉决定。当输出配置为低电平时经过N-MOS管，则输出为低电压
6.复用开漏输出模式：复用指的时输出由芯片内部其他设备决定，而不是通过配置输出数据寄存器来控制。

7.推挽输出：😛-MOS管有效，当输出配置高电平时经过P-MOS管，输出高电压。当输出配置为低电平时经过N-MOS管，则输出为低电压
8.复用推挽输出：同理只是输出由片内设备决定

3.编写LED程序

main.c

void delay(int num)
{
	while(num--);
}


int main()
{
	unsigned int *pReg;
 /*使能GPIOC的时钟*/
	pReg = (unsigned int *)(0x40021000 + 0x18);
	*pReg |= (1<<4);
	
 /*设置PC13为输出模式*/
	pReg = (unsigned int *)(0x40011000 + 0x04);
	*pReg |= (1<<20);
	
	/*控制寄存器*/
	pReg = (unsigned int *)(0x40011000 + 0x0c);
	while(1)
	{
		//*pReg |= (1<<13);
		//delay(100000);
		/*设置PC13输出低电平*/
		*pReg &= ~(1<<13);
		delay(100000);
	}
}

启动文件：startup_stm32f10x_md.s
链接文件：stm32_flash.ld

4.编译

交叉编译：交叉编译

Makefile文件：

TARGET=test
CROSS_COMPILE   ?= arm-none-eabi-
CC         	:= $(CROSS_COMPILE)gcc
OBJCOPY         := $(CROSS_COMPILE)objcopy
RM=rm -f
CORE=3
CPUFLAGS=-mthumb -mcpu=cortex-m$(CORE)
LDFLAGS = -T stm32_flash.ld -Wl,-cref,-u,Reset_Handler -Wl,-Map=$(TARGET).map -Wl,--gc-sections -Wl,--defsym=malloc_getpagesize_P=0x80 -Wl,--start-group -lc -lm -Wl,--end-group
CFLAGS=-g -o
$(TARGET):startup_stm32f10x_md.o main.o
	$(CC) $^ $(CPUFLAGS) $(LDFLAGS) $(CFLAGS) $(TARGET).elf
startup_stm32f10x_md.o:startup_stm32f10x_md.s
	$(CC) -c $^ $(CPUFLAGS) $(CFLAGS) $@
main.o:main.c
	$(CC) -c $^ $(CPUFLAGS) $(CFLAGS) $@
 
bin:
	$(OBJCOPY) $(TARGET).elf $(TARGET).bin
hex:
	$(OBJCOPY) $(TARGET).elf -Oihex $(TARGET).hex
clean:
	$(RM) *.o $(TARGET).*