此部分内容主要讲述单片机的原理知识。配合嵌入式基础功能实现。可进一步的掌握单片机的知识。1. STM321.1 STM32的含义STMicroelectronics-意法半导体M-Micro Controller-微控制器32-32位1.2 STM32的型号型号可以参照STM32系列的单片机型号规格型号的含义2. STM32的引脚分布2.1 引脚的编排规则2.2 特殊引脚的功能与作用除了如下几个引脚其他的均为普通引脚。其中STM32 的引脚大多是引脚复用物理上同一个引脚既可以当普通 GPIO通用输入输出也可以开启第二 / 第三功能复用功能图中标出的硬件专用引脚复用晶振、RTC、唤醒脚硬件结构特殊原理图必须留意图没标的 PA/PB 引脚通用外设复用串口、定时器、SPI、I2C、ADC软件才开启默认就是普通 GPIOVSS代表地的由来对于MOS管来说一般我们给D接正电压给S接负电压。所以VDD表示正电压。VSS表示负电压。2.3 普通引脚的命名规则普通引脚按照组分别命名以字母为组编号以数字为引脚编号。分为 GPIOA, GPIOB, GPIOC, GPIOD等等2.4 引脚的全部复用功能解释补充符号全称含义表里的例子SPower Supply电源 / 地脚不是信号脚只供电VBAT、VDD_1/2/3、VSS_1/2/3、VDDA、VSSAIInput only只能做输入不能做输出OSC_IN晶振输入、NRST复位输入、BOOT0启动模式选择OOutput only只能做输出OSC_OUT晶振输出I/OInput / Output双向通用口既能读也能写所有 PAx / PBx / PCxFTFive Volt Tolerant5V 容忍引脚允许引脚上施加 5V 电压不会损坏普通 I/O 只耐压 3.3V接 5V 会烧常用于接 5V 传感器、模块、5V 串口PB2、PB10、PB11、PB12PB15、PA8PA12、PA13、PA14、PA15、PB3~PB9默认复用功能与重定义功能步骤默认复用PA9/PA10重定义PB6/PB7GPIO 时钟__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()AFIO 时钟要开__HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE()要开__HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE()Remap 宏不用调必须调__HAL_AFIO_REMAP_USART1_ENABLE()TX 引脚PA9GPIO_MODE_AF_PPPB6GPIO_MODE_AF_PPRX 引脚PA10GPIO_MODE_AF_INPUTPB7GPIO_MODE_AF_INPUTUSART1 参数完全相同完全相同3. GPIO的四种输出模式3.1 单片机结构核心图3.2 GPIO的8种工作模式分为输出与输入工作模式3.3 IO端口位的基本结构这是普通引脚的结构现在分别介绍首先是输出控制3.3.1 推挽输出模式根据CPU或者是片上外设的高低电平输出控制MOS管的交替工作。这里使用P-MOS与N-MOS的目的也是为了在高低电平的情况只有一个MOS管处于工作状态。3.3.2 开漏输出模式首先了解对于一个MOS管具有漏极栅极以及源极。开漏模式就是漏极断开的一种输出模式。对应到GPIO引脚就是上面的一个MOS管断开处于不工作的状态。当把GPIO引脚设置为开漏模式。此时引脚只有低电平的驱动能力缺失高电平的驱动能力。当输出器为高电平此时处于高阻态。总的来说对于推挽模式 写1 为高电平 写0 为低电平对于开漏模式 写1 为高阻态 写0 为低电平3.3.3 通用与复用的含义简单来说通用就是通过CPU编程控制GPIO引脚对应图片中的上面一条路。对于复用就是通过其他片上外设控制GPIO引脚也就是下面一条路。举例在通用模式下使用CPU控制GPIO引脚实现点亮小灯的功能。在复用模式下通过其他片上外设控制GPIO引脚比如通过串口控制引脚发送Hello字符串。4. IO的最大输出速度4.1 IO最大输出速度向IO交替写0和1且输出不失真波形正常输出的最快速度4.2 上升下降保持时间下图为高低电平的实际情况与理想情况4.3 IO速度的影响因素上升时间与下降时间的长短影响了IO引脚的速度。当上升与下降时间很长的时候。保持时间就相比较之下变得很短。4.4 选择IO速度的标准一般单片机具有低速中速与高速三个选项。分别对应如下速率原则选择满足要求的最小值过于快的速度会导致耗电增加以及EMI问题4.5实例1.比如对于驱动LED灯。LED的临界闪烁频率为45.8Hz所以对此选择2MHz即可。2.对于此芯片标准的波特率为8MHz。故选择10MHz即可满足要求。3.单片机上的USB接口选择50MHz即可满足要求。5. GPIO的四种输出模式输入模式参照下图所示和前面的输出模式相同。也具有复用模式对应片上外设。经过施密特触发器后变为数字量。施密特触发器前为模拟量-实现大于某一个值为高值低于某一个值为低值在此区别状态不变。整理上图得到如下的简化图上下拉电阻给输入提供一个默认高低电压。具有弱驱动能力。在理解上拉电阻与下拉电阻的作用的时候可以将施密特触发器当作是一个无穷大的电阻。此时便可以很方便的理解了。这是有输入的时候这是没有输入的时候大电阻分压大5.1 总结
