項目1搭建STM32開發(fā)環(huán)境任務1.1認識STM32F407開發(fā)板表1-1STM32F407開發(fā)板的外設引腳端口外設IO端口引腳外設IO端口引腳紅色LED0PF921按鍵KEY0PE43綠色LED1PF1022按鍵KEY1PE32蜂鳴器BEEPPF820按鍵KEY2PE21紅外接收端REMOTEPA8100按鍵KEY_UPPA034光敏傳感器LIGHT_SENSORPF719USB接口的電源控制腳USB_PWRPA15110溫濕度傳感器接口DHT11、DS18B20PG9124OLED/CAMERA接口的D1腳PC797

任務1.3創(chuàng)建STM32工程表1-2LED引腳的GPIO配置外設名（用戶標簽）IO引腳引腳模式（輸入/輸出）輸出電平（高/低）輸出模式（推挽/開漏）上拉/下拉傳輸速度LED0PF9輸出高推挽上拉高速LED1PF10輸出高推挽上拉高速任務實施2：MDK中編寫控制LED代碼步驟3：編寫控制LED閃爍的代碼intmain(void){HAL_Init(); /*初始化硬件抽象層HAL函數(shù)*/SystemClock_Config(); /*系統(tǒng)時鐘配置函數(shù)*/MX_GPIO_Init(); /*GPIO初始化函數(shù)*/while(1){……}}

任務1.4程序下載與調(diào)試拓展訓練：聲光報警器設計圖1-78LED和蜂鳴器的電路連接原理圖表1-5GPIO配置參數(shù)外設名IO引腳引腳模式（輸入/輸出）輸出初始電平（高/低）輸出模式（推挽/開漏）上下拉傳輸速度LED0PF9輸出高推挽上拉LED1PF10輸出低推挽上拉BEEPPF8輸出低推挽下拉備注：上表中的速度可以自己設定3.編寫代碼，編譯工程實現(xiàn)功能：蜂鳴器發(fā)聲，每秒鳴叫兩次。當蜂鳴器響時綠燈點亮，蜂鳴器不響時，紅燈點亮。while(1){/*USERCODEBEGIN3*/ HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF,GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10);//GPIO引腳電平翻轉(zhuǎn) HAL_Delay(250);//延時}/*USERCODEEND3*/4.程序下載與調(diào)試1.通過USB連接開發(fā)板與計算機，使用串口下載。2.打開FlyMcu軟件，點擊瀏覽按鈕，打開蜂鳴器工程的1-2BEEP.hex文件。3.選擇串口，設置串口波特率為115200。4.勾選“編程前重裝文件”和勾選“編程后執(zhí)行”。5.軟件界面左下方選擇“DTR的低電平復位，RTS高電平進BootLoader”選項，以實現(xiàn)一鍵下載功能。6.點擊“開始編程”按鈕，一鍵下載代碼到STM32上，下載成功后觀察是否實現(xiàn)現(xiàn)象是否符合預期目標。

思考練習一、單選題（C）1.STM32是基于ARM內(nèi)核的幾位MCU系列芯片？A.8 B.16 C.32 D.64（C）2.STM32F4具有片上閃存是幾字節(jié)的？A.128KB B.512KB C.1M D.2M（D）3.STM32F4ZG芯片的引腳個數(shù)共有多少個？A.32 B.64 C.100 D.144（B）4.STM32F4芯片的CPU最大運算速度可達到多少MHz？A.256 B.168 C.144 D.128（A）5.探索者開發(fā)板上STM32F407芯片的PG6引腳，除了連接對應的IO引腳以外還連接了以下哪個模塊電路？A.WIRELESS B.FLASH C.SDCARD D.USB（A）6.STM32工程中，以下哪個文件夾放置了main.c文件？A.CORE/src B.CORE/inc C.DEVICE/CMSIS/src DEBUG二、填空題1.STM32F407ZG芯片上共有（114）個IO引腳，其中有（7）組IO寄存器，每組（16）個IO口。2.本書的STM32F4開發(fā)板中采用的MUC芯片是（STM32F407ZGT6）型號。3.CMSIS標準是“ARMCortex（微控制器軟件接口）標準”。4.STM32F407探索者開發(fā)板上的LED0和LED1是通過MCU輸出（低）電平點亮的，因此上下拉模式應配置為（上拉）。5.STM32F4采用一鍵下載電路，是利用串口的DTR和RTS信號，分別控制STM32的復位和B0，配合上位機軟件（FLYMCU）進行下載，需要設置：DTR（低）電平復位，RTS（高）電平進BootLoader。三、判斷題（對）1.STM32F4支持FPU（浮點運算）和DSP指令（對）2.STM32F407探索者開發(fā)板的復位按鍵是采用高電平復位。（錯）3.采用ST-LINK下載程序時，可以直接采用ST-LINK連接線直接供電。（對）4.串口下載程序時，可以直接采用USB串口供電。

項目2LED控制設計任務2.1八位跑馬燈設計2.1.2STM32F4的GPIO及其配置#include"gpio.h"voidMX_GPIO_Init(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};/*使能GPIO時鐘*/__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();/*配置GPIO引腳的輸出初始電平為電平，LED會熄滅還是點亮？*/HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,LED0_Pin|LED1_Pin,GPIO_PIN_SET);/*配置GPIO引腳*/GPIO_InitStruct.Pin=LED0_Pin|LED1_Pin; /*配置PF9和PF10引腳*/GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;/*配置為輸出推挽模式*/GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_PULLUP; /*配置為上拉*/GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;/*配置輸出速度為50MHz*/HAL_GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStruct); /*初始化F組IO*/}2.1.3GPIO相關的API函數(shù)【思考】GPIO端口使用用戶標簽方法編寫代碼，填入下列空位，實現(xiàn)對應的GPIO函數(shù)功能。1.寫GPIO引腳電平，使其輸出高、低電平：（1）使紅燈LED0點亮函數(shù)：HAL_GPIO_WritePin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin,GPIO_PIN_RESET);（2）使紅燈LED0熄滅函數(shù)：HAL_GPIO_WritePin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin,GPIO_PIN_SET);2.使紅燈輸出電平翻轉(zhuǎn)函數(shù)：HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin);3.讀取紅燈引腳電平的函數(shù)：HAL_GPIO_ReadPin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin);任務實施步驟1：跑馬燈硬件電路設計表2-2八路跑馬燈引腳的GPIO配置外設名（用戶標簽）D1D2D3D4D5D6D7D8IO引腳PE6PB6PC7PB7PE5PC6PD7PD6引腳模式（輸入/輸出）輸出電平（高/低）輸出模式（推挽/開漏）上拉/下拉傳輸速度輸出高推挽上拉高速步驟2：CubeMX工程配置1.選芯片建工程打開CubeMX（或CubeIDE）軟件，開始新建STM32工程?；蛘唿c擊菜單命令Files→New→STM32Project，新建工程，選擇MCU界面中，輸入MCU型號為STM32F407ZGT6，工程命名為“2-1LED8”。2.配置時鐘源本例中使用高速內(nèi)部時鐘HSI，作為PLL的時鐘源，通過PLL倍頻，使系統(tǒng)時鐘達到頻率72MHz。1.選擇RCC時鐘源：在Mode配置欄的第一個選項HighSpeedClock(HSE)，設置值為Disable，即不啟用外部的高速振蕩源時鐘。第二個選項LowSpeedClock(LSE)設置值為Disable，即不使用外部的低速振蕩源。2.配置SYS：選擇SYS，配置Debug為SerialWire。其余參數(shù)默認。此時在右側的引腳預覽中，可以看到PA13和PA14引腳變成綠色，被使用。3.配置時鐘樹：在頁面上方選擇ClockConfiguration時鐘配置頁面。（1）設置PLL的來源為HSI內(nèi)部高速時鐘，其頻率為16MHz。（2）當PLL的分頻系數(shù)M設置為8，主PLL分頻系數(shù)P為2時，主PLL倍頻系數(shù)N應設置為72。此時系統(tǒng)時鐘的時鐘源選擇PLLCLK，即可得到72MHz。填寫計算公式：SYSCLK=fHSI*N/(M*P)=16M*72/(8*2)=72MHz。（3）APB1分頻系數(shù)設為2，由此APB1CLK=36MHz，其值不能超過42MHz。APB2的分頻系數(shù)配置為1，由此APB2CLK=72MHz，其值不能超過84MHz。3.配置GPIO在Pinout&Configuration頁面，在Categories中選擇GPIO，按表2-2配置八位跑馬燈的8個LED引腳，設置GPIO為GPIO_Output模式。步驟3：編寫LED控制函數(shù)實現(xiàn)跑馬燈（1）分析系統(tǒng)時鐘初始化函數(shù)voidSystemClock_Config(void){……RCC_OscInitStruct.OscillatorType=RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;RCC_OscInitStruct.HSEState=RCC_HSE_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState=RCC_PLL_ON;//作用是開啟PLL鎖相環(huán)RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource=RCC_PLLSOURCE_HSI;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM=8;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN=72;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP=RCC_PLLP_DIV2;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ=4;……/*配置AHB分頻器為1（或填“不”）分頻,HCLK=72MHz*/RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider=RCC_SYSCLK_DIV1;/*配置APB1分頻器為2分頻,PCLK1=36MHz*/RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider=RCC_HCLK_DIV2;/*配置APB2分頻器為1（或填“不”）分頻,HCLK=72MHz*/RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider=RCC_HCLK_DIV1;……}（2）查看文件main.h中的用戶標簽#defineD5_PinGPIO_PIN_5#defineD5_GPIO_PortGPIOE#defineD1_PinGPIO_PIN_6#defineD1_GPIO_PortGPIOE#defineD6_PinGPIO_PIN_6#defineD6_GPIO_PortGPIOC#defineD3_PinGPIO_PIN_7#defineD3_GPIO_PortGPIOC#defineD8_PinGPIO_PIN_6#defineD8_GPIO_PortGPIOD#defineD7_PinGPIO_PIN_7#defineD7_GPIO_PortGPIOD#defineD2_PinGPIO_PIN_6#defineD2_GPIO_PortGPIOB#defineD4_PinGPIO_PIN_7#defineD4_GPIO_PortGPIOB【思考】上述GPIO引腳宏定義是以什么規(guī)律排列的？答：按GPIO的組別和引腳順序進行定義的，如D5和D1都是第E組，引腳號分別是PE5和PE6，D6和D3都是第C組，引腳號分別是PC6和PC7，后面的請自己分析。（3）查看GPIO引腳初始化配置函數(shù)voidMX_GPIO_Init(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};//GPIO初始化類型定義結構體/*GPIOPortsClockEnable*/__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();//使能D1和D5的GPIO時鐘__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();//使能D3和D6的GPIO時鐘__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//使能SW模式下載調(diào)試引腳的GPIO時鐘__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();//使能D7和D8的GPIO時鐘__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();//使能D2和D4的GPIO時鐘/*配置GPIO引腳的輸出電平，使LED上電不亮*/HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,D5_Pin|D1_Pin,GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,D6_Pin|D3_Pin,GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,D8_Pin|D7_Pin,GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,D2_Pin|D4_Pin,GPIO_PIN_SET);/*配置E組的GPIO引腳*/GPIO_InitStruct.Pin=D5_Pin|D1_Pin;GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_PULLUP;GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;//根據(jù)自己的選擇配置填寫HAL_GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);……//省略其他組的GPIO配置代碼}

拓展訓練：點亮RGB彩燈步驟1：硬件電路設計表2-3RGB燈的GPIO配置外設名（用戶標簽）IO引腳引腳模式（輸入/輸出）輸出初始電平（高/低）輸出模式（推挽/開漏）上下拉傳輸速度RLEDPC7輸出高推挽上拉中速GLEDPB6輸出高推挽上拉中速BLEDPE6輸出高推挽上拉中速步驟2：CubeMX工程配置1.選擇芯片，創(chuàng)建工程名為“2-1RGB”。2.系統(tǒng)時鐘設置：本例中使用高速內(nèi)部時鐘HSI（頻率為16MHz），作為PLL的時鐘源，設置PLL的M和P分頻器分別為8和2，倍頻系數(shù)N為84，使系統(tǒng)時鐘達到頻率84MHz。APB1和APB2如果要滿足設計，其分頻系數(shù)最小值應該分別設置為2和1。

任務2.2按鍵控制LED設計任務實施步驟1：硬件電路設計表2-4按鍵控制LED的引腳GPIO配置外設名（用戶標簽）IO引腳引腳模式（輸入/輸出）輸出初始電平（高/低）輸出模式（推挽/開漏）上下拉傳輸速度KEY_UPPA0輸入————下拉KEY0PE4輸入————上拉KEY1PE3輸入————上拉KEY2PE2輸入————上拉BEEPPF8輸出低推挽下拉LED0PF9輸出高推挽上拉LED1PF10輸出高推挽上拉步驟2：CubeMX工程配置1.配置系統(tǒng)時鐘本例中使用高速外部時鐘HSE，作為PLL的時鐘源，通過PLL倍頻，使系統(tǒng)時鐘達到頻率168MHz。（1）打開CubeIDE或CubeMX軟件，點擊菜單命令Files→New→STM32Project，新建工程，選擇MCU界面中，輸入MCU型號為STM32F407ZGT6，工程名為“2-2KEY”。（2）配置時鐘源，點開SystemCore（系統(tǒng)內(nèi)核設置），再點擊RCC配置啟用HSE時鐘源，設置值為Crystal/CeramicResonator。不使用外部的低速振蕩源LSE，設置值為Disable。此時在右側的引腳預覽中，可以看到PH0和PH1引腳變成綠色，說明引腳使用連接了外部高速晶振。（3）配置SYS：選擇SYS，配置Debug為SerialWire（SW模式）。其余參數(shù)默認。（4）配置時鐘樹，在頁面上方選擇ClockConfiguration配置時鐘樹。①PLL時鐘源選擇：選擇HSE，設置開發(fā)板板載的外部8M的晶振。②PLL的分頻系數(shù)M設置為4，倍頻系數(shù)N設置為168，分頻系數(shù)P配置為2。③系統(tǒng)時鐘時鐘源選擇PLLCLK，系統(tǒng)時鐘頻率達到168MHz。填寫計算公式：SYSCLK=8MHz×N/(M×P)=8MHz×168/(4×2)=168MHz。④外設時鐘APB1設置為4分頻，由此APB1CLK=42MHz，其值不能超過42MHz。⑤外設時鐘APB2設置為2分頻，由此APB2CLK=84MHz，其值不能超過84MHz。3.查看分析項目初始化代碼工程文件的初始化代碼生成后，請?zhí)顚懸韵聦崿F(xiàn)代碼所在的文件名。1）在main.c文件中，聲明并編寫了系統(tǒng)時鐘配置函數(shù)SystemClock_Config()。2）在main.h文件中，宏定義了GPIO引腳的用戶標識。3）在gpio.h文件中，聲明了GPIO引腳的初始化函數(shù)MX_GPIO_Init()。4）在gpio.c文件中，編寫了MX_GPIO_Init()函數(shù)，配置了GPIO引腳。步驟4：編寫按鍵掃描函數(shù)及LED宏函數(shù)1.編寫key_led.h頭文件#ifndefKEY_LED_KEY_LED_H_#defineKEY_LED_KEY_LED_H_#include"main.h"#ifdefKEY_UP_Pin //如果宏定義了KEY_UP按鍵 /*將讀取按鍵IO的輸入電平直接定義為宏函數(shù)*/ #defineKEY0 HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin) #defineKEY1 HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin) #defineKEY2 HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port,KEY2_Pin) #defineKEY_UP HAL_GPIO_ReadPin(KEY_UP_GPIO_Port,KEY_UP_Pin)#endif#ifdefLED0_Pin //如果宏定義了LED0 /*點亮紅燈，輸出低電平*/ /*熄滅紅燈，輸出高電平*/ //翻轉(zhuǎn)紅燈#endif#ifdefLED1_Pin//如果宏定義了LED1 /*點亮綠燈，輸出低電平*/ /*熄滅綠燈，輸出高電平*/ //翻轉(zhuǎn)綠燈#endif#ifdefBEEP_Pin//如果宏定義了蜂鳴器 /*蜂鳴器發(fā)聲，輸出高電平*/ /*蜂鳴器不響，輸出低電平*/ //翻轉(zhuǎn)蜂鳴器#endifuint8_tKEY_Scan(uint8_tmode);//聲明按鍵掃描函數(shù)#endif/*KEY_LED_KEY_LED_H_*/2.編寫key.c源文件#include"key_led.h"http://按鍵輸入檢測函數(shù)//mode:0,不支持連續(xù)按;1,支持連續(xù)按;//返回按鍵值，返回0是沒有任何按鍵按下；//注意此函數(shù)有響應優(yōu)先級，KEY0>KEY1>KEY2>WK_UPuint8_tKEY_Scan(uint8_tmode){staticuint8_tkey_state=1;//初始化一次，按鍵松開狀態(tài)if(mode==1)key_state=1;//支持連按，按鍵是松開狀態(tài)/*如果之前按鍵是松開狀態(tài)，且有鍵按下*/if(key_state&&(KEY0==0||KEY1==0||KEY2==0||KEY_UP==1)){HAL_Delay(10);//作用是：按鍵按下消抖key_state=0;//作用是：標記這次按鍵已經(jīng)按下if(KEY0==0) return1;//KEY0鍵按下，返回1elseif(KEY1==0) return2;//KEY1鍵按下，返回2elseif(KEY2==0) return3;//KEY2鍵按下，返回3elseif(KEY_UP==1) return4;//KEY_UP鍵按下，返回4}elseif(KEY0==1&&KEY1==1&&KEY2==1&&KEY_UP==0)//沒有鍵按下 key_state=1;//作用是：標記按鍵松開return0;//無按鍵按下，返回0}步驟5：實現(xiàn)按鍵控制LED設計2.編寫main主函數(shù)intmain(void){uint8_tkey;//存儲按鍵返回值HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();while(1){ key=KEY_Scan(0);//按鍵檢測 switch(key) { case1: //按下KEY0鍵，控制紅燈翻轉(zhuǎn)（用宏函數(shù)實現(xiàn)） RLED_Toggle(); break; case2: //按下KEY1鍵，控制綠燈翻轉(zhuǎn)（用宏函數(shù)實現(xiàn)） GLED_Toggle(); break; case3: //按下KEY2鍵，控制兩個燈同時翻轉(zhuǎn)（用宏函數(shù)實現(xiàn)） RLED_Toggle();GLED_Toggle(); break; case4://按下KEY_UP鍵，控制蜂鳴器翻轉(zhuǎn)（用宏函數(shù)實現(xiàn)） BEEP_Toggle(); break; }}}

任務2.3串口控制LED設計技能訓練1：串口發(fā)送信息步驟1：硬件電路設計表2-7串口控制LED的GPIO配置外設名（用戶標簽）IO引腳引腳模式輸出初始電平上下拉傳輸速度LED0PF9輸出推挽高上拉超高速LED1PF10輸出推挽高上拉超高速USART_TXPA9復用推挽——浮空超高速USART_RXPA10復用推挽——浮空超高速步驟4：分析串行通信配置代碼1.在CORE→Src文件夾中打開usart.c源文件，查看串口1初始化函數(shù)MX_USART1_UART_Init()，分析串口相關參數(shù)配置。UART_HandleTypeDefhuart1;voidMX_USART1_UART_Init(void){huart1.Instance=USART1;//串口1外設基地址huart1.Init.BaudRate=115200;//設置波特率為115200huart1.Init.WordLength=UART_WORDLENGTH_8B;//設置有效數(shù)據(jù)位為8位huart1.Init.StopBits=UART_STOPBITS_1;///設置停止位為1位huart1.Init.Parity=UART_PARITY_NONE;//設置奇偶校驗位為無huart1.Init.Mode=UART_MODE_TX_RX;//設置模式為發(fā)送和接收huart1.Init.HwFlowCtl=UART_HWCONTROL_NONE;//設置串口硬件控制流為關閉huart1.Init.OverSampling=UART_OVERSAMPLING_16;//設置過采樣為16倍if(HAL_UART_Init(&huart1)!=HAL_OK){Error_Handler();}/*USERCODEBEGINUSART1_Init2*//*USERCODEENDUSART1_Init2*/}4.串口的MSP初始化函數(shù)USART_MspInit()中，使能串口的時鐘、配置GPIO及中斷配置等參數(shù)。voidHAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef*uartHandle){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};if(uartHandle->Instance==USART1){/*USART1時鐘使能*/__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();/**USART1GPIO引腳配置PA9>USART1_TX，PA10>USART1_RX*/GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;//GPIO模式：復用推挽GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;//表示：沒有上下拉，即浮空狀態(tài)GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;//速度是100MHzGPIO_InitStruct.Alternate=GPIO_AF7_USART1;//復用為USART1HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);/*USART1中斷設置*/HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn,3,3);//設置USART1中斷優(yōu)先級HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);//使能USART1中斷}}

拓展提高：串口控制RGB彩燈1.硬件電