STMicroelectronics 系列：STM32L4 系列_（1）.STM32L4系列概述

STM32L4系列概述

1. 引言

STM32L4系列是STMicroelectronics公司推出的一款低功耗、高性能的32位ARM Cortex-M4内核微控制器。该系列微控制器广泛应用于各种嵌入式系统中，特别适合于需要高处理性能和低功耗的应用场景，如物联网设备、便携式医疗设备、智能家居等。本文将详细介绍STM32L4系列的特性、架构、引脚配置、电源管理、外设功能以及开发环境的设置。

2. 特性概述

2.1 性能特点

STM32L4系列微控制器采用ARM Cortex-M4内核，具备以下主要性能特点：

高性能: 最高主频可达80MHz，提供强大的处理能力。

低功耗: 支持多种低功耗模式，如睡眠模式、停止模式和待机模式，适合电池供电的应用。

高集成度: 集成了多种外设，如ADC、DAC、UART、SPI、I2C、USB等，减少外部组件需求。

大容量存储: 提供不同容量的闪存和RAM，满足不同应用需求。

安全特性: 集成硬件加密引擎，支持AES、TRNG等安全功能。

2.2 功耗管理

STM32L4系列的低功耗特性是其一大亮点。以下是一些功耗管理的关键技术：

动态电压调整 (DVS): 根据当前的负载情况动态调整供电电压，降低功耗。

多种低功耗模式: 支持睡眠模式、停止模式和待机模式，每种模式下的功耗都有详细的数据说明。

低功耗定时器: 如RTC和LPTIM，可在低功耗模式下继续运行，实现定时唤醒功能。

2.3 集成外设

STM32L4系列集成了丰富的外设，以下是一些主要的外设：

模拟外设: 包括12位和16位ADC、12位DAC，支持多种采样率和转换模式。

通信接口: 支持UART、SPI、I2C、USART、CAN、USB等多种通信接口，方便与其他设备进行数据交换。

定时器: 包括通用定时器、高级定时器、低功耗定时器等，适用于各种定时和计数需求。

实时钟 (RTC): 提供精确的时间基准，支持闰秒和闰年处理。

外设接口: 如GPIO、DMA、SDIO、Ethernet MAC等，提供灵活的I/O操作和数据传输。

2.4 存储器

STM32L4系列提供了不同容量的闪存和RAM，满足不同应用的需求：

闪存: 最高可达1MB，支持快速读写和擦除操作。

RAM: 最高可达320KB，提供高速数据处理能力。

嵌入式EEPROM: 用于存储关键数据，支持多次擦写操作。

2.5 安全特性

STM32L4系列集成了多种安全特性，确保数据的安全性和系统的可靠性：

硬件加密引擎: 支持AES、TRNG等加密算法，保护数据传输的安全性。

安全启动: 支持安全启动和安全更新，防止固件被篡改。

故障检测和保护: 内置多种故障检测机制，如电源电压监测、温度监测等，确保系统稳定运行。

3. 架构详解

3.1 内核架构

STM32L4系列采用ARM Cortex-M4内核，具备以下特点：

浮点运算单元 (FPU): 提供高效的浮点运算能力，适用于复杂算法的处理。

嵌套向量中断控制器 (NVIC): 支持优先级中断处理，确保中断的及时响应。

总线矩阵: 采用多层AMBA总线结构，确保高效的数据传输和处理。

3.2 存储器架构

STM32L4系列的存储器架构如下：

闪存: 用于存储程序代码和常量数据。

RAM: 用于存储运行时数据和堆栈。

嵌入式EEPROM: 用于存储关键数据，支持多次擦写操作。

系统存储器: 包含启动代码和配置数据。

3.3 电源管理

STM32L4系列的电源管理架构如下：

多电源域: 支持多个电源域，可根据需要关闭或开启某些域以降低功耗。

低功耗模式: 包括睡眠模式、停止模式和待机模式，每种模式下的功耗和唤醒时间都有详细的数据说明。

电源管理单元 (PWR): 负责电源的管理和控制，提供多种功耗优化策略。

4. 引脚配置

4.1 引脚功能

STM32L4系列的引脚功能多样，以下是一些常见的引脚功能：

电源引脚: VDD、VSS、VDDA、VSSA等，用于供电和接地。

复位引脚: NRST，用于复位微控制器。

时钟引脚: 晶振引脚、外部时钟引脚等，用于提供系统时钟。

I/O引脚: GPIO引脚，用于输入输出操作。

模拟引脚: ADC和DAC引脚，用于模拟信号的采集和输出。

通信引脚: UART、SPI、I2C、USART等通信接口的引脚。

4.2 引脚映射

STM32L4系列的引脚映射如下：

GPIO: 每个引脚可以配置为不同的功能，如输入、输出、外设功能等。

外设引脚: 每个外设都有对应的引脚映射，可以在引脚配置表中查找。

4.3 引脚配置示例

以下是一个简单的GPIO配置示例，展示如何配置一个引脚为输出模式并控制其状态：

#include "stm32l4xx_hal.h"



// 定义GPIO端口和引脚

#define LED_PORT GPIOA

#define LED_PIN GPIO_PIN_5



void GPIO_Init(void) {

    // 初始化GPIO端口

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟



    // 配置GPIO引脚

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    GPIO_InitStruct.Pin = LED_PIN;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出模式

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 无上拉下拉

    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 低速

    HAL_GPIO_Init(LED_PORT, &GPIO_InitStruct);

}



void Toggle_LED(void) {

    // 切换LED状态

    HAL_GPIO_TogglePin(LED_PORT, LED_PIN);

}



int main(void) {

    HAL_Init(); // 初始化HAL库



    GPIO_Init(); // 初始化GPIO



    while (1) {

        Toggle_LED(); // 切换LED状态

        HAL_Delay(500); // 延时500ms

    }

}

4.4 电源引脚配置

以下是一个简单的电源引脚配置示例，展示如何正确连接电源引脚：

#include "stm32l4xx_hal.h"



int main(void) {

    HAL_Init(); // 初始化HAL库



    // 使能PWR时钟

    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

    HAL_PWR_EnableBkUpAccess(); // 使能备份寄存器访问



    // 配置电源引脚

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟

    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOB时钟



    // 连接VDD和VSS

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; // 模拟模式

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 无上拉下拉

    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);



    // 连接VDDA和VSSA

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;

    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);



    while (1) {

        // 主循环

    }

}

5. 开发环境设置

5.1 开发工具

STM32L4系列的开发工具如下：

STM32CubeMX: 用于初始化配置和代码生成。

STM32CubeIDE: 用于编写、编译和调试代码。

STM32CubeProgrammer: 用于烧录和调试固件。

5.2 STM32CubeMX配置

使用STM32CubeMX进行初始化配置的步骤如下：

1. 选择微控制器: 在STM32CubeMX中选择STM32L4系列的微控制器型号。

2. 配置时钟: 根据应用需求配置系统时钟和外设时钟。

3. 配置GPIO: 选择需要的GPIO引脚并配置其功能和模式。

4. 配置外设: 选择需要的外设并配置其参数。

5. 生成代码: 生成初始化代码并导入到STM32CubeIDE中。

5.3 STM32CubeIDE配置

使用STM32CubeIDE进行代码开发的步骤如下：

1. 导入项目: 将STM32CubeMX生成的项目导入到STM32CubeIDE中。

2. 编写代码: 在主函数中编写应用代码。

3. 编译代码: 编译项目以生成二进制文件。

4. 烧录固件: 使用STM32CubeProgrammer将固件烧录到微控制器中。

5. 调试代码: 使用调试工具进行代码调试和测试。

5.4 代码生成示例

以下是一个使用STM32CubeMX生成代码的示例：

1. 选择微控制器: 选择STM32L476RG。

2. 配置时钟: 设置系统时钟为80MHz，外设时钟为48MHz。

3. 配置GPIO: 选择PA5引脚，配置为推挽输出模式。

4. 配置外设: 选择USART1，配置为异步通信模式。

5. 生成代码: 生成初始化代码并导入到STM32CubeIDE中。

生成的初始化代码如下：

#include "stm32l4xx_hal.h"



// 定义GPIO端口和引脚

#define LED_PORT GPIOA

#define LED_PIN GPIO_PIN_5



// 定义USART1

UART_HandleTypeDef huart1;



void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_USART1_UART_Init(void);



int main(void) {

    HAL_Init(); // 初始化HAL库

    SystemClock_Config(); // 配置系统时钟

    MX_GPIO_Init(); // 初始化GPIO

    MX_USART1_UART_Init(); // 初始化USART1



    while (1) {

        HAL_GPIO_TogglePin(LED_PORT, LED_PIN); // 切换LED状态

        HAL_Delay(500); // 延时500ms

    }

}



void SystemClock_Config(void) {

    // 配置系统时钟为80MHz

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 使能HSE振荡器

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;

    RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;

    if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSE;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



static void MX_GPIO_Init(void) {

    // 初始化GPIO

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟



    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    GPIO_InitStruct.Pin = LED_PIN;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出模式

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 无上拉下拉

    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 低速

    HAL_GPIO_Init(LED_PORT, &GPIO_InitStruct);

}



static void MX_USART1_UART_Init(void) {

    // 初始化USART1

    huart1.Instance = USART1;

    huart1.Init.BaudRate = 115200;

    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;

    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;

    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;

    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

    if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



void Error_Handler(void) {

    // 错误处理函数

    while (1) {

        // 无限循环

    }

}

5.5 代码调试示例

以下是一个使用STM32CubeIDE进行代码调试的示例：

1. 设置断点: 在main函数中设置断点，以便在调试时暂停执行。

2. 启动调试: 使用STM32CubeIDE启动调试会话。

3. 查看变量: 在调试模式下查看变量的值，确保程序按预期运行。

4. 单步执行: 使用单步执行功能逐步执行代码，观察每一步的执行效果。

6. 外设功能详解

6.1 ADC功能

STM32L4系列的ADC功能强大，支持12位和16位转换，具备以下特点：

多通道: 支持多个通道的模拟信号采集。

采样率: 支持多种采样率，满足不同应用需求。

触发模式: 支持软件触发和硬件触发，如定时器触发、外部事件触发等。

6.2 ADC配置示例

以下是一个简单的ADC配置示例，展示如何配置ADC并进行模拟信号采集：

#include "stm32l4xx_hal.h"



// 定义ADC通道

#define ADC_CHANNEL ADC_CHANNEL_1



// 定义ADC句柄

ADC_HandleTypeDef hadc;



void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_ADC_Init(void);



int main(void) {

    HAL_Init(); // 初始化HAL库

    SystemClock_Config(); // 配置系统时钟

    MX_GPIO_Init(); // 初始化GPIO

    MX_ADC_Init(); // 初始化ADC



    while (1) {

        uint32_t adc_value;

        HAL_ADC_Start(&hadc); // 开始ADC转换

        HAL_ADC_PollForConversion(&hadc, 10); // 等待转换完成

        adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc); // 获取转换结果

        HAL_ADC_Stop(&hadc); // 停止ADC转换



        // 处理ADC值

        if (adc_value > 2048) {

            HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET); // 点亮LED

        } else {

            HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); // 熄灭LED

        }



        HAL_Delay(1000); // 延时1000ms

    }

}



void SystemClock_Config(void) {

    // 配置系统时钟为80MHz

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 使能HSE振荡器

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;

    RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;

    if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSE;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



static void MX_GPIO_Init(void) {

    // 初始化GPIO

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟



    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出模式

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 无上拉下拉

    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 低速

    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

}



static void MX_ADC_Init(void) {

    // 初始化ADC

    __HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLE(); // 使能ADC1时钟



    hadc.Instance = ADC1;

    hadc.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2; // 时钟预分频

    hadc.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B; // 12位分辨率

    hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; // 右对齐

    hadc.Init.ScanConvMode = DISABLE; // 禁用扫描模式

    hadc.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV; // 单次转换结束

    hadc.Init.ChannelConfig = ADC_CHANNEL_1; // 选择通道1

    hadc.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; // 禁用连续转换模式

    hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; // 禁用不连续转换模式

    hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; // 软件触发

    hadc.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE; // 禁用DMA连续请求

    hadc.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_OVERWRITTEN; // 覆盖数据



    if (HAL_ADC_Init(&hadc) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }



    // 配置ADC通道

    ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

    sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;

    sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;

    sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5;

    if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



void Error_Handler(void) {

    // 错误处理函数

    while (1) {

        // 无限循环

    }

}

6.3 DAC功能

STM32L4系列的DAC功能同样强大，支持12位输出，具备以下特点：

多通道: 支持多个通道的模拟信号输出。

采样率: 支持高速和低速模式，满足不同应用需求。

触发模式: 支持软件触发和硬件触发，如定时器触发、外部事件触发等。

6.4 DAC配置示例

以下是一个简单的DAC配置示例，展示如何配置DAC并输出模拟信号：

#include "stm32l4xx_hal.h"



// 定义DAC通道

#define DAC_CHANNEL DAC_CHANNEL_1



// 定义DAC句柄

DAC_HandleTypeDef hdac;



void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_DAC_Init(void);



int main(void) {

    HAL_Init(); // 初始化HAL库

    SystemClock_Config(); // 配置系统时钟

    MX_GPIO_Init(); // 初始化GPIO

    MX_DAC_Init(); // 初始化DAC



    while (1) {

        // 输出模拟信号

        HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL, DAC_ALIGN_12B_R, 2048); // 设置输出值为2048

        HAL_Delay(1000); // 延时1000ms



        HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL, DAC_ALIGN_12B_R, 1024); // 设置输出值为1024

        HAL_Delay(1000); // 延时1000ms

    }

}



void SystemClock_Config(void) {

    // 配置系统时钟为80MHz

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 使能HSE振荡器

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;

    RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;

    if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSE;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



static void MX_GPIO_Init(void) {

    // 初始化GPIO

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟



    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出模式

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 无上拉下拉

    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 低速

    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

}



static void MX_DAC_Init(void) {

    // 初始化DAC

    __HAL_RCC_DAC12_CLK_ENABLE(); // 使能DAC时钟



    hdac.Instance = DAC1;

    hdac.Init.Trigger = DAC_TRIGGER_NONE; // 无触发

    hdac.Init.OutputBuffer = DAC_OUTPUTBUFFER_ENABLE; // 使能输出缓冲



    if (HAL_DAC_Init(&hdac) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }



    // 配置DAC通道

    if (HAL_DAC_ConfigChannel(&hdac, &DAC_ChannelConfTypeDef, DAC_CHANNEL_1) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



void Error_Handler(void) {

    // 错误处理函数

    while (1) {

        // 无限循环

    }

}

6.5 UART功能

STM32L4系列的UART功能支持多种通信模式，具备以下特点：

多通道: 支持多个UART通道。

数据格式: 支持多种数据格式，如8位、9位、奇偶校验等。

波特率: 支持多种波特率，满足不同通信需求。

中断和DMA: 支持中断和DMA传输，提高通信效率。

6.6 UART配置示例

以下是一个简单的UART配置示例，展示如何配置UART并进行串口通信：

#include "stm32l4xx_hal.h"



// 定义UART句柄

UART_HandleTypeDef huart1;



void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_USART1_UART_Init(void);



int main(void) {

    HAL_Init(); // 初始化HAL库

    SystemClock_Config(); // 配置系统时钟

    MX_GPIO_Init(); // 初始化GPIO

    MX_USART1_UART_Init(); // 初始化UART



    while (1) {

        // 发送字符串

        char *message = "Hello, STM32L4!\r\n";

        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)message, strlen(message), HAL_MAX_DELAY);



        HAL_Delay(1000); // 延时1000ms

    }

}



void SystemClock_Config(void) {

    // 配置系统时钟为80MHz

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 使能HSE振荡器

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;

    RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;

    if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSE;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



static void MX_GPIO_Init(void) {

    // 初始化GPIO

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟



    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10; // UART1_TX 和 UART1_RX

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 复用推挽输出模式

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 无上拉下拉

    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 低速

    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1; // 选择USART1复用功能

    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

}



static void MX_USART1_UART_Init(void) {

    // 初始化UART

    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE(); // 使能UART1时钟



    huart1.Instance = USART1;

    huart1.Init.BaudRate = 115200;

    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;

    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;

    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;

    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

    if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



void Error_Handler(void) {

    // 错误处理函数

    while (1) {

        // 无限循环

    }

}

7. 实际应用案例

7.1 物联网设备

STM32L4系列微控制器在物联网设备中具有广泛的应用。以下是一个简单的物联网设备示例，展示如何使用STM32L4系列进行数据采集和传输：

#include "stm32l4xx_hal.h"

#include "stdio.h"



// 定义ADC通道

#define ADC_CHANNEL ADC_CHANNEL_1



// 定义UART句柄

UART_HandleTypeDef huart1;



// 定义ADC句柄

ADC_HandleTypeDef hadc;



void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_USART1_UART_Init(void);

static void MX_ADC_Init(void);



int main(void) {

    HAL_Init(); // 初始化HAL库

    SystemClock_Config(); // 配置系统时钟

    MX_GPIO_Init(); // 初始化GPIO

    MX_USART1_UART_Init(); // 初始化UART

    MX_ADC_Init(); // 初始化ADC



    while (1) {

        uint32_t adc_value;

        HAL_ADC_Start(&hadc); // 开始ADC转换

        HAL_ADC_PollForConversion(&hadc, 10); // 等待转换完成

        adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc); // 获取转换结果

        HAL_ADC_Stop(&hadc); // 停止ADC转换



        // 发送ADC值

        char buffer[50];

        sprintf(buffer, "ADC Value: %lu\r\n", adc_value);

        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)buffer, strlen(buffer), HAL_MAX_DELAY);



        HAL_Delay(1000); // 延时1000ms

    }

}



void SystemClock_Config(void) {

    // 配置系统时钟为80MHz

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 使能HSE振荡器

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;

    RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;

    if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSE;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



static void MX_GPIO_Init(void) {

    // 初始化GPIO

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟



    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出模式

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 无上拉下拉

    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 低速

    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

}



static void MX_USART1_UART_Init(void) {

    // 初始化UART

    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE(); // 使能UART1时钟



    huart1.Instance = USART1;

    huart1.Init.BaudRate = 115200;

    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;

    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;

    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;

    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

    if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



static void MX_ADC_Init(void) {

    // 初始化ADC

    __HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLE(); // 使能ADC1时钟



    hadc.Instance = ADC1;

    hadc.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2; // 时钟预分频

    hadc.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B; // 12位分辨率

    hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; // 右对齐

    hadc.Init.ScanConvMode = DISABLE; // 禁用扫描模式

    hadc.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV; // 单次转换结束

    hadc.Init.ChannelConfig = ADC_CHANNEL_1; // 选择通道1

    hadc.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; // 禁用连续转换模式

    hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; // 禁用不连续转换模式

    hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; // 软件触发

    hadc.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE; // 禁用DMA连续请求

    hadc.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_OVERWRITTEN; // 覆盖数据



    if (HAL_ADC_Init(&hadc) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }



    // 配置ADC通道

    ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

    sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;

    sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;

    sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5;

    if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



void Error_Handler(void) {

    // 错误处理函数

    while (1) {

        // 无限循环

    }

}

7.2 便携式医疗设备

STM32L4系列微控制器在便携式医疗设备中也有广泛应用。以下是一个简单的便携式医疗设备示例，展示如何使用STM32L4系列进行心率监测并显示结果：

7.2.1 硬件配置

心率传感器: 连接到ADC通道。

显示屏: 通过SPI或I2C接口连接。

电池: 通过低功耗模式延长电池寿命。

7.2.2 代码示例

#include "stm32l4xx_hal.h"

#include "stdio.h"



// 定义ADC通道

#define ADC_CHANNEL ADC_CHANNEL_1



// 定义UART句柄

UART_HandleTypeDef huart1;



// 定义ADC句柄

ADC_HandleTypeDef hadc;



// 定义I2C句柄

I2C_HandleTypeDef hi2c1;



// 定义显示屏地址

#define DISPLAY_I2C_ADDRESS 0x3C



void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_USART1_UART_Init(void);

static void MX_ADC_Init(void);

static void MX_I2C1_Init(void);

static void I2C_Write(uint8_t reg, uint8_t value);

static void I2C_Read(uint8_t reg, uint8_t *value);



int main(void) {

    HAL_Init(); // 初始化HAL库

    SystemClock_Config(); // 配置系统时钟

    MX_GPIO_Init(); // 初始化GPIO

    MX_USART1_UART_Init(); // 初始化UART

    MX_ADC_Init(); // 初始化ADC

    MX_I2C1_Init(); // 初始化I2C



    // 初始化显示屏

    I2C_Write(0x00, 0x01); // 命令：显示开启



    while (1) {

        uint32_t adc_value;

        HAL_ADC_Start(&hadc); // 开始ADC转换

        HAL_ADC_PollForConversion(&hadc, 10); // 等待转换完成

        adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc); // 获取转换结果

        HAL_ADC_Stop(&hadc); // 停止ADC转换



        // 发送心率值

        char buffer[50];

        sprintf(buffer, "Heart Rate: %lu BPM\r\n", adc_value / 10); // 假设ADC值与心率成正比

        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)buffer, strlen(buffer), HAL_MAX_DELAY);



        // 显示心率值

        char display_buffer[10];

        sprintf(display_buffer, "%lu BPM", adc_value / 10);

        I2C_Write(0x40, display_buffer[0]); // 显示第一位

        I2C_Write(0x41, display_buffer[1]); // 显示第二位

        I2C_Write(0x42, display_buffer[2]); // 显示第三位



        HAL_Delay(1000); // 延时1000ms

    }

}



void SystemClock_Config(void) {

    // 配置系统时钟为80MHz

    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



    // 使能HSE振荡器

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;

    RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;

    if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }



    // 配置系统时钟

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSE;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



static void MX_GPIO_Init(void) {

    // 初始化GPIO

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟



    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出模式

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 无上拉下拉

    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 低速

    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

}



static void MX_USART1_UART_Init(void) {

    // 初始化UART

    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE(); // 使能UART1时钟



    huart1.Instance = USART1;

    huart1.Init.BaudRate = 115200;

    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;

    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;

    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;

    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

    if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



static void MX_ADC_Init(void) {

    // 初始化ADC

    __HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLE(); // 使能ADC1时钟



    hadc.Instance = ADC1;

    hadc.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2; // 时钟预分频

    hadc.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B; // 12位分辨率

    hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; // 右对齐

    hadc.Init.ScanConvMode = DISABLE; // 禁用扫描模式

    hadc.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV; // 单次转换结束

    hadc.Init.ChannelConfig = ADC_CHANNEL_1; // 选择通道1

    hadc.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; // 禁用连续转换模式

    hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; // 禁用不连续转换模式

    hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; // 软件触发

    hadc.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE; // 禁用DMA连续请求

    hadc.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_OVERWRITTEN; // 覆盖数据



    if (HAL_ADC_Init(&hadc) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }



    // 配置ADC通道

    ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

    sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;

    sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;

    sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5;

    if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



static void MX_I2C1_Init(void) {

    // 初始化I2C

    __HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE(); // 使能I2C1时钟



    hi2c1.Instance = I2C1;

    hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000; // 100kHz

    hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;

    hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;

    hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;

    hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;

    hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;

    hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;

    hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;



    if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK) {

        Error_Handler();

    }

}



static void I2C_Write(uint8_t reg, uint8_t value) {

    HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, DISPLAY_I2C_ADDRESS, &reg, 1, HAL_MAX_DELAY);

    HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, DISPLAY_I2C_ADDRESS, &value, 1, HAL_MAX_DELAY);

}



static void I2C_Read(uint8_t reg, uint8_t *value) {

    HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, DISPLAY_I2C_ADDRESS, &reg, 1, HAL_MAX_DELAY);

    HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, DISPLAY_I2C_ADDRESS, value, 1, HAL_MAX_DELAY);

}



void Error_Handler(void) {

    // 错误处理函数

    while (1) {

        // 无限循环

    }

}

作者：kkchenkx