STM32F10X系列笔记
2019年5月5日 更新
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软件仿真STM32F10X系列单片机配置方法

keil中软件仿真STM32F10X系列单片机，因初始化时需配置晶振源，仿真时SystemInit会一直等待外部晶振就位，而陷入错误，处理对策：

  1. Options for target->debug->“Use Simulator"；
  1. 配置"Dialog DLL"和"Parameter"，按下图所示：

软件仿真，串口配置步骤

  1. Option for target ->Target->Use Cross-module optimization；

  1. 启动debug

  1. View->System Viewer->Usart->目标串口



UCOS移植

  1. 在UCOS官网上下载基于STM32的移植工程案例（其中的AN-1018是作者写的移植文档，讲的很详细，可供参考）。
  1. AN-1018中有一张图，明确表达了移植的工作内容。

  1. 复制UCOS-ii的源文件，即：OS_CORE.C、OS_FLAG.C、OS_MBOX.C、OS_MEM.C......等11个文件，到自己的工程模板指定文件夹中；
  1. 复制Port文件，包括：OS_CPU.C、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU.H、OS_DBG.C，到自己工程模板指定的文件夹中；
  1. 复制应用层文件到自己的工程指定文件夹中，应用层包括APP.C、APP_VECT.C、APP_CFG.H、INCLUDES.H、OS_CFG.H，只需要OS_CFG.H、NCLUDES.H两个即可（其他3个是案例中这对官方开发板创建的任务，在不适用官方版时没有必要）。
  1. 新建2个空文件，APP.C、APP_CFG.H，做为应用层的补充；
  1. 配置工程模板，确保所有.h文件包含在目录内，如下图：

  1. 修改配置文件

官网的案例是在IAR编译环境下完成的，要使用MDK环境，则需要做一些编译器的适应性更改：

  1. OS_CPU_C.C

在STDLib3.5库中，SysTick配置采用更安全的SysTick_Config（）函数，所以可屏蔽掉该函数OS_CPU_SysTickInit()，并在main函数中调用SysTick_Config(SystemCoreClock/1000)配置SysTick。


  1. OS_CPU_A.ASM
  1. OS_DBG.C

将#define OS_COMPILER_OPT __root修改为：#define OS_COMPILER_OPT


为了降低移植难度，这里禁用钩子函数（必要时候再开启钩子函数），修改OS_CFG.H文中#define OS_APP_HOOKS_EN 1；为#define OS_APP_HOOKS_EN 0；


接下来是最核心的步骤：UCOS与工程的联系纽带是STM32的特殊中断PendSV和SysTick，其中PendSV负责任务调度，SysTick定时器为UCOS提供时基。将启动代码中所有"PendSV_Handler“替换成”OS_CPU_PendSVHandler"，“SysTick_Handler”替换成"OS_CPU_SysTickHandler"，将这两个中断服务程序定向到OS_CPU_A.ASM和OS_CPU_C.C中。

提醒：启动代码默认是只读的，如，右键->属性->去掉“只读”属性即可启动编辑，如图

HARD FAULT定位

DEBUG模式下，VIEW->Call Stack Window。

Stack Window中自下而上保存了程序运行的过程，绿色框就是发生HardFault时执行的最后一条代码，调用“Show Caller Code"即可转到对应的代码段分析。


我犯的一个错误：系统移植后新建3个测试任务，分配任务堆栈是将任务数目作为任务堆栈大小误用，从而造成堆栈溢出，发生HardFault错误，查了2天，示例代码如下：

#define TASK_STK_NUM 3
#define TASK_STK_SIZE 512

OS_STK TASK_STK[TASK_STK_NUM][TASK_STK_SIZE];

OSTaskCreate(
&taskFunctionName,
"Print message",
&TASK_STK[0][TASK_STK_NUM-1], //问题出在这里,应该用TASK_STK_SIZE
TASK_PRO
);


配置串口

  1. 配置时钟
  1. 配置串口所在的IO口的时钟；
  1. 配置串口时钟，串口的IO口工作在复用功能模式，所以要配置所在IO的复用功能时钟；
  1. 配置IO口
  1. 串口使用的RX、TX口的工作模式不同，需要分别配置；
  1. 配置中断
  1. 如使用中断，首先配置中断优先级；
  1. 配置能引起中断的中断源；
  1. 配置串口工作模式；
  1. 配置工程选项，选中“use microlib”；
  1. 重定向printf函数，即重写putchar函数；


配置RTC

RTC的核心和时钟配置寄存器（RCC_BDCR)在备份数据区（注意，涉及到时钟的寄存器中，RCC_BDCR寄存器是唯一只能有备份数据复位的寄存器）。

系统复位并不会引起备份数据区复位，对备份数据区的访问必须执行设定的程序，如下：

  1. 在APB1总线时钟使能寄存器中(RCC_APB1ENR)使能PWR和BKP接口时钟，示例代码：
//STD3.5库的示例代码
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP|RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);

//直接操作寄存器
RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_BKPEN|RCC_APB1ENR_PWREN;
  1. 在PWR_CR寄存器中使能DBP，允许访问备份区寄存器和RTC模块，示例代码：
//STD3.5库的示例代码
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);

//直接操作寄存器
PWR->CR |= PWR_CR_DBP;
  1. 在RCC_BDCR寄存器中配置RTC的时钟，示例代码：
//STD3.5库示例，配置为HSE/128
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_HSE_Div128);
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);

//操作寄存器示例，配置为HSE/128
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCSEL_HSE;
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCEN;
  1. 等待时钟APB1总线同步，注意RCC_BDCR寄存器在备份数据区，对其操作存在接口同步问题，同步后硬件置位RTC_CRL寄存器的RSF位，所以配置后必须等待RSF置位，示例代码：
//STD3.5库
RTC_WaitForSynchro();

//操作寄存器示例
while(!(RTC->CRL & RTC_CRL_RSF));
  1. 查询RTC_CRL的RTOFF位，“1”代表可以配置；
//STD3.5库
RTC_WaitForLastTask();
//操作寄存器
while(!(RTC->CRL & RTC_CRL_RTOFF);
  1. 置位RTC_CRL的CNF进入配置备份区寄存器模式，示例代码：
//STD3.5库
RTC_EnterConfigMode();
//操作寄存器
while(!(RTC->CRL & RTC_CRL_CNF);
  1. 配置一个或多个寄存器；
  1. 清除CNF位，跳出config模式，示例代码：
//STD3.5库
RTC_ExitConfigMode();
//操作寄存器
RTC->CRL &= ~RTC_CRL_CNF;
  1. 查询RTOFF位，确保完成写入寄存器，示例代码：
//STD3.5库
RTC_WaitForLastTask();
//操作寄存器
while(!(RTC->CRL & RTC_CRL_CNF);

USB移植

移植环境

基于stsw_stm32121_v4.1.0库（Flib3.5的外置USB驱动库)中的Custom_HID例程，将USB移植到工程中。

移植过程

stsw_stm32121_v4.1.0中USB驱动的分层

  1. 其中Low Layer和Medium Layer不允许用户修改，且已经独立出来，放置在.\Libraries\STM32_USB-FS-Device_Driver文件夹中，直接拷贝出来备用（下文中，本文件夹以A代指）。
  1. High Layer层才是用户接口层，库中并未将其独立出来，而是糅合在例程中呈现。以Custom_HID为例，放置在.\Projects\Custom_HID文件夹下的inc和src中。
  1. .\Projects\Custom_HID\inc中包含内容较多，仅拷贝usb_xx.h格式的文件到A中的inc中即可；
  1. 同样，.\Projects\Custom_HID\src中文件，仅拷贝usb_xx.h格式的文件到A中的src中即可。

移植到工程

  1. 将A文件夹拷贝到工程目录中；
  1. 将src文件增加到工程目录中，如下图所示：
  1. 配置inc文件夹可被工程遍历，如下图所示：
  1. 此时编译工程，会报一大堆错误，如__IO未定义等，主要是usb库的各个文件需要操作寄存器，故需要core_cm3.h文件。在usb_lib.h中统一配置比较方便（当然，也可以每个报错的文件中都包含core_cm3.h文件)，因涉及到其他库，这里导入"stm32f10x.h“更方便，示例代码如下：
#include "stm32f10x.h"
/*切记要将该代码放在最前面，因为预编译是按排序依次进行的，而其他头文件中需要该头文件内容*/
  1. 再次编译，报错LED0未定义等等。原因是官网的例程是基于开发板的，而这里不使用开发板环境，遇到地方直接屏蔽即可。
  1. 配置中断服务程序，本例中使用stm32f103ve芯片，在中断文件中增加usb中断服务程序，并包含“usb_istr.h"，示例代码：
#include "usb_istr.h"
....
void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{
USB_Istr(); //库中专门用于处理USB中断的函数
}

再次编译，不再报错。

但此时，仅是将USB驱动库的文件放到了工程文件中，工程中并未使用USB驱动库的任何内容，要使用USB驱动库，需要在main函数中包含USB驱动库头文件。

将驱动库导入到工程中

  1. 在工程入口文件中包含USB驱动库头文件（本例中中在main.c文件中包含usb_core.h、usb_dese、usb_prop，一般情况下也就用到这三个文件），示意代码：
#include "usb_core.h"
#include "usb_desc.h"
#include "usb_prop.h"
  1. 为方便后续使用，这里对原有库进行二次开发，将USB的时钟配置，IO口配置、中断优先级配置集成到usb_init.c文件的USB_Init()函数中。
  1. USB的时钟配置
  1. STM32系列单片机的启动顺序
  1. 使用stdlib3.5库（包括其他库）时，启动程序首先调用SystemInit（），并将时钟配置为：HSE时钟->9倍频->PLL时钟->system clock；
  1. system clock 2分频作为apb1时钟，36Mhz；
  1. system clock不分频作为apb1时钟，72Mhz；
  1. USB时钟来自PLL（72MHz），而USB模块的基准时钟要求48MHz，所以需要经过1.5倍分频，配置如下：
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USB,ENABLE);
RCC_USBCLKConfig(RCC_USBCLKSource_PLLCLK_1Div5);
  1. USB IO口配置
GPIO_InitTypeDef  gpio_initstructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,\
ENABLE);     
gpio_initstructure.GPIO_Mode   = GPIO_Mode_AF_PP;
gpio_initstructure.GPIO_Pin    = GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_12;
gpio_initstructure.GPIO_Speed  = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&gpio_initstructure);
  1. 中断优先级配置
NVIC_InitTypeDef nvic_initstructure;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);

nvic_initstructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;
nvic_initstructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
nvic_initstructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
nvic_initstructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 6;

NVIC_Init(&nvic_initstructure);

接口

  1. 初始化函数：位于usb_init.c文件中，在使用USB功能前必须被调用，以初始化USB的硬件资源（移植后，USB_Init函数增加了初始化IO口、NVIC、CLK函数）。
  1. USB枚举过程：枚举过程中需要用到的各种描述符（设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符、字符串描述符、其他描述符），在usb_desc.c文件中。
  1. USB中断处理：位于usb_istr.c文件中的USB_Istr函数负责处理USB底层中断，必须在中断服务程序中被调用。
  1. 回调函数：在usb_prop.c文件中配置（注意要使用端点回调函数，必须在usb_conf.h中配置）。
  1. 数据传输：usb_sil.c文件中包含端点的读、写函数，并启动数据传输。

bxCAN模块

基于Std3.5 lib的bxCan模块操作

开启时钟

一个老生常谈的话题，首先是开启时钟、配置对应的IO口。

bxCAN挂载与APB1上，使用的IO资源PA11->CAN_Rx、PA12->CAN_Tx，IO的工作方式在参考手册中有定义，截图如下：

示例代码：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1,ENABLE); //开启CAN1时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //开启IO时钟
...
/*CAN_Rx*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;           
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;     
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

/*CAN_TX*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

示例代码中，假定CAN总线的波特率是1M，IO口的速度要适当高一些（设定为10M）。

配置中断优先级（可选）

如工作于中断模式，则需要配置中断优先级。STM32F103VE单片机的的CAN中断服务程序在启动文件中定义USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler、USB_HP_CAN1_RX0_IRQHandler两个，二者没太大区别，中断通道同样定义了USB_LP_CAN1_RX0_IRQn、USB_HP_CAN1_RX0_IRQn两个分别对应不同的中断服务程序。示例代码如下：

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
NIVI_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;
NIVI_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NIVI_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 10;
NIVI_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NIVI_InitStructure);

配置CAN模块

使用std3.5 lib库，涉及到3部分，CAN工作模式、过滤器、接受/发送数据结构体。

  1. CAN工作模式

波特率的计算

CAN模块的时钟来自APB1总线桥，计算公式如下图所示：

默认启动，APB2的时钟为36MHz，要得到1MHz的波特率，可选BRT=5，BS1=2，BS2=1。

CAN_InitTypeDef结构体用于配置CAN的工作模式，示例代码如下：

CAN_InitTypeDef   CAN_InitStructure;

/*开始配置CAN1**/
CAN_InitStructure.CAN_ABOM = DISABLE; //关闭Automatic bus-off
CAN_InitStructure.CAN_AWUM = DISABLE; //关闭Automatic wake-up
CAN_InitStructure.CAN_NART = DISABLE; //关闭non-automatic rt
CAN_InitStructure.CAN_RFLM = DISABLE; //关闭FIFO Locked
CAN_InitStructure.CAN_TTCM = DISABLE; //关闭time trigger
CAN_InitStructure.CAN_TXFP = ENABLE; //使能请求优先
CAN_InitStructure.CAN_Mode = CAN_Mode_Silent_LoopBack;//静默测试模式
//波特率1Mhz
CAN_InitStructure.CAN_BS1  = CAN_BS1_3tq;
CAN_InitStructure.CAN_BS2  = CAN_BS2_2tq;
CAN_InitStructure.CAN_SJW = CAN_SJW_1tq;
CAN_InitStructure.CAN_Prescaler = 6;
//can 初始化
CAN_Init(CAN1,&CAN_InitStructure);
  1. 配置过滤器

过滤器用于过滤总线上的广播数据，工作模式分为mask和list两个。

mask模式下，FiR1用作ID，FiR2用作Mask。Mask位为1的位置，必须与ID为完全一样，Mask位为0的位置，则忽略。

list模式下，FiR1、FiR2共同形成一个列表，通过过滤器的消息ID必须和FiR1或FiR2中的任一个一样。

示例代码中，激活F0Rx绑定FIFO0，Mask模式（配置为接受所有消息），如下：

CAN_FilterInitTypeDef CAN_FilterInitStructure;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation = ENABLE;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh = 0;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow = 0;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh = 0;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow = 0;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode = CAN_FilterMode_IdMask;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment = CAN_Filter_FIFO0;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber = 0;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale = CAN_FilterScale_32bit;
CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);
  1. 接受/发送数据结构体
  1. 接受消息结构体

CanRxMsg用于管理接受到的消息，结构体原型如下：

typedef struct
{
  uint32_t StdId; //标准消息ID
  uint32_t ExtId; //扩展消息ID
  uint8_t IDE; //接到的消息类型：标准消息、扩展消息
  uint8_t RTR; //远程控制指令标识
  uint8_t DLC; //消息长度
  uint8_t Data[8]; //消息本体
  uint8_t FMI; //接到消息的过滤器号
} CanRxMsg;
  1. 发送消息结构体

CanTxMsg用于管理待发送的消息，结构体原型如下：

typedef struct
{
uint32_t StdId; //标准消息ID
uint32_t ExtId; //扩展消息ID
uint8_t IDE; //接到的消息类型：标准消息、扩展消息
uint8_t RTR; //远程控制指令标识
uint8_t DLC; //消息长度
uint8_t Data[8]; //消息本体
} CanTxMsg;

因消息结构体较简单，不再设置示例代码。

  1. 配置中断
  1. 开启中断

开启对应的中断，例程中仅开启FIFO0正确接受消息中断，示例代码如下：

CAN_ITConfig(CAN1,CAN_IT_FMP0,ENABLE);
  1. 中断服务程序

中断服务程序放在stm32f10x_it.c中，入口函数为USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler，示例代码如下：

void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{
if(CAN_GetITStatus(CAN1,CAN_IT_FMP0)==SET)
{
CAN_Receive(CAN1,CAN_FIFO0,&RxMsg); //读取消息
OSSemPost(sem); //通知系统有新到消息
}
}

bxCAN模块功能概述

工作原理

CAN总线上传输的消息，不是以目标地址区分，而是以消息ID作为区分。可以说，CAN总线网络内，消息在整个网络广播，各节点根据消息的ID自行判断是否需要接受。

消息ID有标准ID和扩展ID两种，以IED位区分：

  1. 标准ID：由11位组成，可对应16位过滤器
  1. 扩展ID：由29位组成，需对应32位的过滤器

bxCAN模块支持标准ID和扩展ID。

bxCAN模块的发送模块包括3个MailBOX，自动完成数据的发送及校检等。

bxCAN模块的接受模块包括过滤器和2个FIFO，过滤器决定是否接受总线的消息，并将接受到的消息绑定到制定的FIFO中。互联型有28个过滤器，普通型有14个过滤器，每个过滤器可单独绑定到FIFO中。

工作模式

bxCAN主要模式有复位模式、正常模式、休眠模式。

  1. 复位模式：模块复位后默认进入该模式，也可通过置位INRQ进入该模式。复位模式用于配置模块工作方式。注：进入复位模式不改变配置寄存器的状态，且配置模式下模块亦然接受总线数据。
  1. 正常模式：正常工作模式。
  1. 休眠模式：置位SLEEP，可进入该模式降低功耗。

测试模式

测试模式有3种，通过SILM和LBKM配置。

SILM

LBKM

MODE

特点

用途

0

0

正常模式



1

0

静默模式

Rx对外，Tx->Rx

分析总线

0

1

回调模式

Tx对外，Rx->Tx

调试模块

1

1

静默回调模式

Tx->Rx

模块内调

过滤器

过滤器的功能是根据总线上的信息ID判断是否接受信息。

bxCAN模块的每个过滤器包括2个32位的过滤器寄存器，可配置为MASK模式或List模式，并可配置为4个独立的16位List或2组16位的Mask，如下图所示：

过滤器优先级

当某条消息可通过多条过滤器时，遵循如下原则：

  • 多位优先，32位过滤器的优先级高于16位过滤器；
  • List优先：List过滤器的优先级高于Mask过滤器；
  • 低位优先：编号越低的过滤器拥有越高的优先级；

CAN总线协议

关于CAN总线协议，请阅读E:\STM32F10X\CAN总线协议中文版_周立功.pdf。

SDIO模块


小技巧

  1. 编辑器内置的几个宏

C / C++编译器会内置几个宏，这些宏定义可以帮助我们完成跨平台的源码编写，也可以输出有用的调试信息。

ANSI C标准中有几个标准预定义宏（也是常用的）：

  1. __DATE__：在源文件中插入当前的编译日期
  1. __TIME__：在源文件中插入当前编译时间；
  1. __FILE__：在源文件中插入当前源文件路径及文件名；
  1. __LINE__：在源代码中插入当前源代码行号；
  1. __STDC__：当要求程序严格遵循ANSI C标准时该标识被赋值为1；


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