求大佬分享STM32CubeMX-HAL库开发笔记

  前言

  我自己刚刚开始学习STM32时，跟随正点原子课程，一节节课慢慢学，裸机开发可以深入了解和学习到寄存器内部，但是也偏无聊一点。后来，在做项目时，发现很难选择芯片型号，一直使用F103C8T6这款芯片。随着2021年芯片价格翻了接近30倍，自己觉得选型芯片的无比重要，遂学习STM32CubeMX。起初HAL库令自己很难适应，毕竟写个一个延时还得找资料，但是随着学习，发现CubeMX对项目的帮助是巨大的，它可以帮助你不受芯片型号的限制，快速开发项目，且内置FreeRTOS，随手就能跑个操作系统，简直不要太香。
  不过界面至今没有汉化版，也是唯一的遗憾。如果只学习HAL库的话，可能会有不知底层是何为的困惑，但是也无妨。就像我作为物理学的学生，老师常说只要会用数学公式一样，我们会用即可。
  这是自己编写的一个打地鼠的小游戏，串口显示程序运行位置，右方小灯显示分数，达到17分进入彩蛋程序。

  

  

Proteus 8 配置工程

  

  

使用Proteus 8可以仿真STM32F103系列T4、T6、C4、C6、R4、R6单片机，可以帮助项目前期少走一点弯路，学习者前期可以少花点钱去学习STM32。

  

  

使用STM32CubeMX配置基础工程的部分不做讲解，因为图形化真的很简单。本文章主要记录在配置工程后，HAL库函数的使用。
  1、GPIO

  读取IO：

  
  

  


HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,BUTTONO_Pin);
写入IO：

  
  

  
HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,LED0_Pin,GPIO_PIN_RESET)                        //置0;
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,LED0_Pin,GPIO_PIN_SET)                        //置1;


翻转IO：
HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, LED0_Pin);       


按键例子：
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,BUTTONO_Pin) == GPIO_Pin_SET);
{
        while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,BUTTONO_Pin) == GPIO_Pin_SET);//等待按键抬起
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, LED0_Pin);                                        //翻转
        HAL_Delay(200);                                                                                        //延时200ms
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, LED0_Pin);                                        //翻转
}


  2、串口通信

  串口通信

  

  

  
  

  

  
串口通信模式：
Asynchronous：异步通信


发送、接收数据
//发送数据
HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
uint8_t temp[] = "Hello World!nr";
HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,12,50);
HAL_UART_Transmit((UART_HandleTypeDef *) &huart1, (uint8_t *) "Hello World!rn", (uint16_t) 14, (uint32_t) 30);
//接收数据
HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);


printf 重定向
在Private includes中引入


#include


在USER CODE BEGIN 0 添加


int fputc(int ch,FILE *f){
        uint8_t temp[1]={ch};
        HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,2); //h-uart1需要根据自己的配置修改
        return ch;
}


然后就可以在任意地方使用printf语句方便的输出你想要的内容。


printf("Hello World!nr");
HAL_Delay(200);


  

  


多个串口发送数据
#include
#include "stdarg.h"
#include "string.h"


#define    TXBUF_SIZE_MAX    100


void uart?_printf(const char *format, ...)
{
    va_list args;
    uint32_t length;
    uint8_t txbuf[TXBUF_SIZE_MAX] = {0};

    va_start(args, format);
    length = vsnprintf((char *)txbuf, sizeof(txbuf), (char *)format, args);
    va_end(args);
    HAL_UART_Transmit(&huart?, (uint8_t *)txbuf, length, HAL_MAX_DELAY);
    memset(txbuf, 0, TXBUF_SIZE_MAX);
}


scanf重定向
int fgetc(FILE *f)
{
  uint8_t ch = 0;
  HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);
  return ch;
}
scanf("%d %d",&a,&b);
多个串口接收信息-回调函数
开启中断，只起一次作用
HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t *)aRxBuffer1,1);
HAL_UART_Receive_IT(&huart2,(uint8_t *)aRxBuffer2,1);


回调函数
#define USART1_RXBUFF_SIZE   1024              //定义串口2 接收缓冲区大小 1024字节
char USART1_RXBUFF[USART1_RXBUFF_SIZE];                //定义接收数组
uint8_t data;
uint8_t t=0;


uint8_t aRxBuffer1[1];        //定义临时存放数组
uint8_t aRxBuffer2[1];        //定义临时存放数组


void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
        if(huart->Instance == USART1)        // 判断是由哪个串口触发的中断
        {
                data = aRxBuffer1[0];
                USART1_RXBUFF[t] = data;
                t++;
                HAL_UART_Receive_IT(&huart1,aRxBuffer1,1);                // 重新使能串口1接收中断
        }
        if(huart->Instance == USART2)
        {
                HAL_UART_Transmit(&huart2,aRxBuffer2,1,100);        // 接收到数据马上使用串口1发送出去
                HAL_UART_Receive_IT(&huart2,aRxBuffer2,1);                // 重新使能串口2接收中断
        }
}


while函数输出
HAL_Delay(2000);
int i;
for(i=0;i         printf("%c",USART1_RXBUFF);
t=0;


例2


#define USART1_RXBUFF_SIZE   256     //最大接收字节数
#define USART2_RXBUFF_SIZE   256     //最大接收字节数


char Usart1_RxBuff[USART1_RXBUFF_SIZE];         //接收数据
char Usart2_RxBuff[USART2_RXBUFF_SIZE];         //接收数据
uint8_t aRxBuffer1;                                //接收中断缓冲
uint8_t aRxBuffer2;                                //接收中断缓冲
uint8_t Uart1_Rx_Cnt = 0;                //接收缓冲计数
uint8_t Uart2_Rx_Cnt = 0;                //接收缓冲计数


void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)                        //串口回调函数
{
        if(huart->Instance == USART1)        // 判断是由哪个串口触发的中断
        {
//                HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&aRxBuffer1,1,100);        // 接收到数据马上使用串口1发送出去
//                HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t *)&aRxBuffer1,1,100);        // 接收到数据马上使用串口2发送出去
//                HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t *)&aRxBuffer1,1);                // 重新使能串口1接收中断
                if(Uart1_Rx_Cnt >= 255)  //溢出判断
                {
                        Uart1_Rx_Cnt = 0;
                        memset(Usart1_RxBuff,0x00,sizeof(Usart1_RxBuff));
                        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"数据溢出", 10,0xFFFF);        
                }
                else
                {
                        Usart1_RxBuff[Uart1_Rx_Cnt++] = aRxBuffer1;   //接收数据转存
                       
                        if((Usart1_RxBuff[Uart1_Rx_Cnt-1] == 0x0A)&&(Usart1_RxBuff[Uart1_Rx_Cnt-2] == 0x0D)) //判断结束位
                        {
                                HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&Usart1_RxBuff, Uart1_Rx_Cnt,0xFFFF); //将收到的信息发送出去
                                while(HAL_UART_GetState(&huart1) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX);//检测UART发送结束
                                HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&Usart1_RxBuff, Uart1_Rx_Cnt,0xFFFF); //将收到的信息发送出去
                                while(HAL_UART_GetState(&huart2) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX);//检测UART发送结束
                                Uart1_Rx_Cnt = 0;
                                memset(Usart1_RxBuff,0x00,sizeof(Usart1_RxBuff)); //清空数组
                        }
                }
        }
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer1, 1);   //再开启接收中断
        if(huart->Instance == USART2)
        {
//                HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&aRxBuffer2,1,100);        // 接收到数据马上使用串口1发送出去
                if(Uart2_Rx_Cnt >= 255)  //溢出判断
                {
                        Uart2_Rx_Cnt = 0;
                        memset(Usart2_RxBuff,0x00,sizeof(Usart2_RxBuff));
                        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"数据溢出", 10,0xFFFF);        
                }
                else
                {
                        Usart2_RxBuff[Uart2_Rx_Cnt++] = aRxBuffer2;   //接收数据转存
                        if((Usart2_RxBuff[Uart2_Rx_Cnt-1] == 0x4B)&&(Usart2_RxBuff[Uart2_Rx_Cnt-2] == 0x4F)) //判断结束位“OK”
                        {
                                HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&Usart2_RxBuff, Uart2_Rx_Cnt,0xFFFF); //将收到的信息发送出去
                                while(HAL_UART_GetState(&huart1) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX);//检测UART发送结束
                                Uart2_Rx_Cnt = 0;
                                memset(Usart2_RxBuff,0x00,sizeof(Usart2_RxBuff)); //清空数组
                        }       
                }               
        }
        HAL_UART_Receive_IT(&huart2, (uint8_t *)&aRxBuffer2, 1);   //再开启接收中断
}


strstr（）函数检索信息
函数的声明
char *strstr(const char *haystack, const char *needle)
函数的声明

  char *strstr(const char *haystack, const char *needle)   [tr]参数说明[/tr]

haystack	要被检索的 C 字符串
needle	在 haystack 字符串内要搜索的小字符串

该函数返回在 haystack 中第一次出现 needle 字符串的位置，如果未找到则返回 null。
  

• 
  

实例
#include
#include

int main()
{
   const char haystack[20] = "RUNOOB";
   const char needle[10] = "NOOB";
   char *ret;

   ret = strstr(haystack, needle);

   printf("子字符串是： %sn", ret);
   
   return(0);
}


char *tim_strl = strstr((char *)MQTT_CMDOutPtr+2,"timing":");  //strstr返回字符首次出现的地址
if((int)*(tim_strl+9) == 125)                        //时间为0 - 9
        {
                timing = (int)(*(tim_strl+8)) - 48;                       //char转化为int
        }else if((int)*(tim_strl+10) == 125)                       
        {
                timing = ((int)(*(tim_strl+8))-48)*10 + ((int)(*(tim_strl+9)) - 48);                       //char转化为int
        }else if((int)*(tim_strl+11) == 125)
        {
                timing = ((int)(*(tim_strl+8))-48)*100 + ((int)(*(tim_strl+9))-48)*10 + ((int)(*(tim_strl+10))-48);
        }
        sprintf(temp,"{"method":"thing.event.property.post","id":"203302322","params":{"timing":%d,"currentstate":1},"version":"1.0.0"}",timing);  //需要回复状态给服务器
        MQTT_PublishQs0(P_TOPIC_NAME,temp,strlen(temp));   //添加数据，发布给服务器       


memset（）清空接收缓存区
memset(USART1_RXBUFF,0,USART1_RXBUFF_SIZE);  //清空WiFi接收缓冲区  


每次发送数据前，先情况一下缓存区


LOG信息打印
主流嵌入式输出格式：[日志级别] 文件名： 日志信息


"[info] main.c : init ok!"
"[debug] adc.c : adc_getvalue -> 3.3V"
printf("[info] main.c : HAL_Init ok! rn");


条件编译
在单片机开发过程中，需要大量的LOG信息；但是开发结束后，不需要一直打印（拖慢单片机速度）。
所以在main.h头文件添加：


#define Log 1 //打印Log信息，不想打印时改为0即可


再把.c文件中所有printf语句包裹上#id Log 与 #endif：


#if Log
printf("[info] main.c : HAL_Init ok! rn");
# endif


个性化串口输出
字符转ASCII码网站: 个性化


#define Log 1 //打印Log信息，不想打印时改为0即可
#if Log
printf("  _____  ______ _______ _    _ _____  _   _ rn");
printf(" |  __ )|  ____|__   __| |  | |  __ )( ) | |rn");
printf(" | |__) | |__     | |  | |  | | |__) |  )| |rn");
printf(" |  _  /|  __|    | |  | |  | |  _  /| . ` |rn");
printf(" | | ) )| |____   | |  | |__| | | ) (| |(  |rn");
printf(" |_|  )_)______|  |_|  (_____/|_|  )_(_| (_|rn");          
# endif


  

  

  
可变参数宏
在Private includes中引入


#include
1
在USER CODE BEGIN 0 添加


int fputc(int ch,FILE *f){
        uint8_t temp[1]={ch};
        HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,2); //h-uart1需要根据自己的配置修改
        return ch;
}


在USER CODE BEGIN 0 添加


#define USER_LOG                //注释此行，不打印


#ifdef USER_LOG
#define user_main_printf(format,...) printf(format "rn",##__VA_ARGS__)
#define user_main_info(format,...) printf("[main]info:" format "rn",##__VA_ARGS__)
#define user_main_debug(format,...) printf("[main]debug:" format "rn",##__VA_ARGS__)
#define user_main_error(format,...) printf("[main]error:" format "rn",##__VA_ARGS__)
#else
#define user_main_printf(format,...)
#define user_main_info(format,...)
#define user_main_debug(format,...)
#define user_main_error(format,...)
#endif


在while()中添加


user_main_info("Hello World!");       
HAL_Delay(200);


自动添加报头和报尾

  

  

  
发送、接收中断
//发送中断
HAL_UART_Transmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
//接收中断
HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);


DMA
//使用DMA发送
HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
//使用DMA接收
HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
//DMA暂停
HAL_UART_DMAPause(UART_HandleTypeDef *huart);
//DMA恢复
HAL_UART_DMAResume(UART_HandleTypeDef *huart);
//DMA停止
HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart);


3、外部中断
回调函数
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
        if(GPIO_Pin == BUTTON0_Pin); //多个外部中断，需要进一步判断
}




  
  

  


  

  


使能
HAL_TIM_Base_Start_IT(TIM_HandleTypeDef *htim)；
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);        //定时器1使能


回调函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
        if(htim->Instance == htim1.Instance)
        {
        //定时器1中断业务
        }
}


读取定时器1的数值


int time_num = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim1);        //读取定时器1的数值




  5、IIC

  特点：简单、双向、二线制、同步串行总线
  注意：IIC是为了与低速设备通信而发明的，所以IIC的传输速率比不上SPI
  I2C串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。所有接到I2C总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。
  每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机正是利用该地址对设备进行访问

  

  

  IIC写函数

  HAL_I2C_Master_Transmit(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress,                                          uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);   [tr]参数功能说明例[/tr]

*hi2c	设置使用的是那个IIC	&hi2c2
DevAddress	写入的地址 设置写入数据的地址	0xA0
*pData	需要写入的数据	“Hello”
Size	要发送的字节数	5
Timeout	最大传输时间，超过传输时间将自动退出传输函数	10

IIC读函数

  HAL_I2C_Master_Receive(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress,                                  uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout); HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1,0xA1,(uint8_t*)TxData,2,1000) ；;   [tr]参数功能说明例[/tr]

*hi2c	设置使用的是那个IIC	&hi2c1
DevAddress	写入的地址 设置写入数据的地址	0xA1
*pData	存储读取到的数据	(uint8_t*)TxData
Size	发送的字节数	2
Timeout	最大读取时间，超过时间将自动退出读取函数	1000

IIC写数据函数

  HAL_I2C_Mem_Write(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint16_t MemAddress, uint16_t MemAddSize, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);   [tr]参数功能说明例[/tr]

I2C_HandleTypeDef	I2C操作句柄	&hi2c1
DevAddress	从机设备地址	0xA0
MemAddress	从机寄存器地址	每写入一个字节数据，地址就会自动+1
MemAddSize	从机寄存器地址长度	从机寄存器地址字节长度 8位或16位
*pData	发送的数据的起始地址	8位还是16位
Size	传输数据的大小
Timeout	操作超时时间

例


#define ADDR_24LCxx_Write 0xA0
#define ADDR_24LCxx_Read 0xA1
#define BufferSize 256
uint8_t WriteBuffer[BufferSize],ReadBuffer[BufferSize];


for(i=0;i {
        HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, ADDR_24LCxx_Write,i, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&WriteBuffer,1，0xff);
        //使用I2C块读，出错。因此采用此种方式，逐个单字节写入
}       
HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, ADDR_24LCxx_Read, 0, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,ReadBuffer,BufferSize, 0xff);
6、SPI

  SPI 共包含 4 条总线。
  环形总线结构
  两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位，根据上面的传输模式发出一位数据就会接收到一位数据，移位寄存器在旧的数据没有发完之前是不会接受新的数据的。
  SS（Slave Select）：片选信号线，当有多个SPI 设备与 MCU 相连时，每个设备的这个片选信号线是与 MCU 单独的引脚相连的，而其他的 SCK、MOSI、MISO 线则为多个设备并联到相同的 SPI 总线上，低电平有效。
  SCK （Serial Clock）：时钟信号线，由主通信设备产生，不同的设备支持的时钟频率不一样，如 STM32 的 SPI 时钟频率最大为 f PCLK /2。
  MOSI （Master Output Slave Input）：主设备输出 / 从设备输入引脚。主机的数据从这条信号线输出，从机由这条信号线读入数据，即这条线上数据的方向为主机到从机。
  MISO（Master Input Slave Output）：主设备输入 / 从设备输出引脚。主机从这条信号线读入数据，从机的数据则由这条信号线输出，即在这条线上数据的方向为从机到主机。
  （1）打开软件，选择对应芯片后，配置好时钟源；
  （2）勾选SPI1为全双工，硬件NSS关闭，如下图：

  

  

（3）勾选好后，PA5、PA6、PA7如下图，在配置PA4为普通io口，gpio_output

  

  

（4）SPI1的参数配置选择默认，如下图所示

  

  

  
HAL_SPI_Transmit(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
//发送数据


HAL_SPI_Receive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
//接收数据
7、FreeRTOS

  （1）使能FreeRTOS
  （2）创建两个FreeRTOS任务：Task1和Task2
  配置流程