驅(qū)動(dòng)封裝實(shí)戰(zhàn)：GPIO、輸入捕獲與編碼器接口)
1. 引言在STM32嵌入式開發(fā)中直接操作寄存器或反復(fù)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)雖然靈活但代碼復(fù)用性差、可讀性不高對(duì)新手尤其不友好——稍不留神漏掉一條時(shí)鐘使能或初始化指令功能就無法實(shí)現(xiàn)排查起來也很費(fèi)勁。本文分享一套面向新手的 STM32 外設(shè)簡(jiǎn)易封裝庫(kù)把 GPIO、輸入捕獲測(cè)頻/測(cè)占空比、編碼器接口、ADC 采集、DMA 傳輸?shù)瘸Ｓ猛庠O(shè)的初始化與讀取封裝成一個(gè)個(gè)函數(shù)。你只需要照著注釋填參數(shù)、按順序調(diào)用即可不用關(guān)心底層寄存器細(xì)節(jié)也不用擔(dān)心漏寫配置指令。后續(xù)還會(huì)持續(xù)補(bǔ)充 SPI、I2C、看門狗等更多外設(shè)的簡(jiǎn)易配置逐步形成一套屬于自己的「STM32 快速開發(fā)工具箱」。配套資源下載本文配套的完整工程代碼已打包上傳可通過夸克網(wǎng)盤獲取鏈接https://pan.quark.cn/s/95809e5ce13b?pwdGjmb提取碼Gjmb打開「夸克網(wǎng)盤APP」即可下載stm32_1.zip內(nèi)含本文所有封裝函數(shù)的可直接運(yùn)行的工程模板。2. GPIO 驅(qū)動(dòng)封裝GPIO通用輸入輸出是最基礎(chǔ)的外設(shè)。這里以初始化函數(shù)為例其余函數(shù)功能簡(jiǎn)述如下。2.1 GPIO 初始化函數(shù)/** * 函 數(shù)GPIO初始化配置 * 參 數(shù)a - GPIO端口指針如GPIOA * 參 數(shù)b - GPIO引腳號(hào)如GPIO_Pin_0 * 參 數(shù)GPIO_Mode - GPIO工作模式如GPIO_Mode_AF_PP * 返 回 值無 */voidgpiostart(GPIO_TypeDef*a,uint16_tb,GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode){GPIO_InitTypeDef gpio_a;gpio_a.GPIO_ModeGPIO_Mode;gpio_a.GPIO_Pinb;gpio_a.GPIO_SpeedGPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(a,gpio_a);GPIO_ResetBits(a,b);}說明該函數(shù)將端口、引腳、模式作為參數(shù)傳入內(nèi)部統(tǒng)一配置50MHz速度并在初始化后默認(rèn)輸出低電平。調(diào)用示例gpiostart(GPIOA,GPIO_Pin_0,GPIO_Mode_Out_PP);// PA0推挽輸出2.2 其他 GPIO 封裝函數(shù)gpioblink(a, b, c, GPIO_Mode)完成一次“高-低-高”的閃爍動(dòng)作適合LED指示或簡(jiǎn)單脈沖輸出。gpiochange(GPIO_Remap1, GPIO_Remap2, GPIO_Remap3)引腳重映射配置。注意會(huì)占用AFIO并可能關(guān)閉JTAG/SWD調(diào)試口非必要不要使用。keytim(a, b, c)按鍵定時(shí)掃描返回按鍵狀態(tài)。keyzhuan(a, b, c, d)按鍵狀態(tài)轉(zhuǎn)換/消抖處理。調(diào)用示例示例代碼后續(xù)將隨資源包更新補(bǔ)充// LED閃爍PA0推挽輸出每200ms翻轉(zhuǎn)一次gpioblink(GPIOA,GPIO_Pin_0,200,GPIO_Mode_Out_PP);// 按鍵掃描PA1上拉輸入每10ms掃描一次intkey_statekeytim(GPIOA,GPIO_Pin_1,10);if(key_state1){// 按鍵按下執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作}3. 串口USART驅(qū)動(dòng)封裝串口是嵌入式開發(fā)中最常用的調(diào)試與通信手段。這里以 USART1PA9TXPA10RX為例封裝了初始化、發(fā)送、以及兩種實(shí)用的幀解析功能。3.1 串口初始化/** * 函 數(shù)USART1 PA9(TX)/PA10(RX) GPIO初始化 * 參 數(shù)無 * 返 回 值無 * 說 明PA9復(fù)用推挽輸出PA10上拉輸入 */voidserial_init_u1_pa910(void){RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_ModeGPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PinGPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_SpeedGPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_ModeGPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_PinGPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_SpeedGPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,GPIO_InitStructure);}/** * 函 數(shù)USART參數(shù)初始化配置 * 參 數(shù)USART_BaudRate - 波特率 * 參 數(shù)USART_HardwareFlowControl - 硬件流控制 * 參 數(shù)USART_Mode - 工作模式發(fā)送/接收 * 參 數(shù)USART_Parity - 校驗(yàn)位 * 參 數(shù)USART_StopBits - 停止位 * 參 數(shù)USART_WordLength - 數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度 * 返 回 值無 */voidusart_init_txd(uint16_tUSART_BaudRate,uint16_tUSART_HardwareFlowControl,uint16_tUSART_Mode,uint16_tUSART_Parity,uint16_tUSART_StopBits,uint16_tUSART_WordLength){USART_InitTypeDef a;a.USART_BaudRateUSART_BaudRate;a.USART_HardwareFlowControlUSART_HardwareFlowControl;a.USART_ModeUSART_Mode;a.USART_ParityUSART_Parity;a.USART_StopBitsUSART_StopBits;a.USART_WordLengthUSART_WordLength;USART_Init(USART1,a);USART_Cmd(USART1,ENABLE);}說明serial_init_u1_pa910()完成引腳復(fù)用配置usart_init_txd()完成串口參數(shù)配置。調(diào)用示例serial_init_u1_pa910();usart_init_txd(115200,USART_HardwareFlowControl_None,USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx,USART_Parity_No,USART_StopBits_1,USART_WordLength_8b);3.2 串口發(fā)送函數(shù)/** * 函 數(shù)串口發(fā)送單個(gè)字節(jié)底層函數(shù) * 參 數(shù)USARTx - USART指針 * 參 數(shù)Data - 待發(fā)送數(shù)據(jù) * 返 回 值無 */voidchuankou(USART_TypeDef*USARTx,uint16_tData){USART_SendData(USARTx,Data);while(USART_GetFlagStatus(USARTx,USART_FLAG_TXE)RESET);}/** * 函 數(shù)串口發(fā)送字節(jié)數(shù)組 * 參 數(shù)USARTx - USART指針 * 參 數(shù)Array - 數(shù)組首地址 * 參 數(shù)Length - 數(shù)組長(zhǎng)度 * 返 回 值無 */voidchuankou_SendArray(USART_TypeDef*USARTx,uint8_t*Array,uint16_tLength){uint16_ti;for(i0;iLength;i){chuankou(USARTx,Array[i]);}}/** * 函 數(shù)串口發(fā)送字符串 * 參 數(shù)USARTx - USART指針 * 參 數(shù)String - 字符串指針 * 返 回 值無 */voidchuankou_SendString(USART_TypeDef*USARTx,char*String){uint8_ti;for(i0;String[i]!\0;i){chuankou(USARTx,String[i]);}}說明三個(gè)發(fā)送函數(shù)由底層到高層依次封裝分別支持發(fā)送單字節(jié)、字節(jié)數(shù)組和字符串滿足不同場(chǎng)景需求。3.3 字符幀解析幀格式 字符串 \rstaticuint8_tchar_restat0;staticuint8_tchar_index0;chartack_char[100];/** * 函 數(shù)字符幀啟動(dòng)并解析 * 參 數(shù)first_byte - 已讀取的幀頭字節(jié) * 返 回 值無 * 說 明幀格式 字符串 \r */staticvoidchar_frame_start(uint8_tfirst_byte){char_restat1;char_index0;}staticvoiduart_parse_char(uint8_tbyte){if(char_restat1){if(byte\r){tack_char[char_index]\0;// 字符串結(jié)束符char_restat0;S1;// 通知主循環(huán)}else{if(char_index99){tack_char[char_index]byte;char_index;}// 超長(zhǎng)截?cái)喾乐挂绯鰙}}說明以作為幀頭遇到\r表示一幀結(jié)束解析結(jié)果存入tack_char并置位標(biāo)志S主循環(huán)檢測(cè)到后即可處理。3.4 數(shù)值幀解析幀格式0xFF 4字節(jié)數(shù)據(jù) 0xFEstaticuint8_tnum_restat0;staticuint8_tnum_buf[4];staticuint8_tnum_index0;uint8_ttack_data[4];/** * 函 數(shù)數(shù)值幀啟動(dòng)并解析 * 參 數(shù)first_byte - 已讀取的幀頭字節(jié)0xFF * 返 回 值無 * 說 明幀格式 0xFF 4字節(jié)數(shù)據(jù) 0xFE */staticvoidnum_frame_start(uint8_tfirst_byte){num_restat1;num_index0;}staticvoiduart_parse_num(uint8_tbyte){if(num_restat1){num_buf[num_index]byte;num_index;if(num_index4){num_restat2;num_index0;}}elseif(num_restat2){if(byte0xFE){// 接收完成拷貝到全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)for(inti0;i4;i){tack_data[i]num_buf[i];}num_restat0;S1;// 通知主循環(huán)}else{// 幀尾不對(duì)重置num_restat0;}}}說明以0xFF作為幀頭接收 4 字節(jié)數(shù)據(jù)后等待0xFE幀尾校驗(yàn)通過后存入tack_data并置位標(biāo)志S。這種定長(zhǎng)幀格式非常適合傳輸傳感器數(shù)據(jù)或控制指令。3.5 其他串口封裝函數(shù)Serial_GetRxFlag()獲取串口接收標(biāo)志位并自動(dòng)清零返回 1 表示收到新數(shù)據(jù)。Serial_SendByte(Byte)發(fā)送單個(gè)字節(jié)并等待發(fā)送完成。ustar_rxd()接收數(shù)據(jù)回傳測(cè)試將收到的數(shù)據(jù)原樣發(fā)回。us_send_U1()/us_send2_U1()串口發(fā)送封裝配合中斷處理函數(shù)使用。USART1_IRQHandler_char()/USART1_IRQHandler_num()中斷接收處理分別調(diào)用字符幀或數(shù)值幀解析。注意幀解析函數(shù)需要在USART1_IRQHandler中斷服務(wù)函數(shù)中調(diào)用將接收到的每個(gè)字節(jié)喂給對(duì)應(yīng)的解析函數(shù)。4. 定時(shí)器與 PWM 驅(qū)動(dòng)封裝定時(shí)器是 STM32 中最常用的外設(shè)之一既能做定時(shí)中斷也能輸出 PWM 波形驅(qū)動(dòng)電機(jī)、舵機(jī)等。這里封裝了定時(shí)器初始化、PWM 輸出與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)等函數(shù)。4.1 定時(shí)器內(nèi)部時(shí)鐘初始化/** * 函 數(shù)TIM定時(shí)器內(nèi)部時(shí)鐘初始化APB1 * 參 數(shù)RCC_APB1Periph_ - APB1外設(shè)時(shí)鐘使能宏如RCC_APB1Periph_TIM2 * 參 數(shù)TIMX - 定時(shí)器指針如TIM2 * 參 數(shù)TIM_ClockDivision - 時(shí)鐘分頻因子如TIM_CKD_DIV1 * 參 數(shù)TIM_CounterMode - 計(jì)數(shù)模式如TIM_CounterMode_Up * 參 數(shù)ARR - 自動(dòng)重裝載值 * 參 數(shù)PSC - 預(yù)分頻器值 * 參 數(shù)TIM_RepetitionCounter - 重復(fù)計(jì)數(shù)器值高級(jí)定時(shí)器用通用填0 * 返 回 值無 * 說 明溢出頻率 主頻 / (PSC1) / (ARR1) */voidtimer_init_APB1_in(uint32_tRCC_APB1Periph_,TIM_TypeDef*TIMX,uint16_tTIM_ClockDivision,uint16_tTIM_CounterMode,intARR,intPSC,intTIM_RepetitionCounter){RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_,ENABLE);TIM_InternalClockConfig(TIMX);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseinitstructure;TIM_TimeBaseinitstructure.TIM_ClockDivisionTIM_ClockDivision;TIM_TimeBaseinitstructure.TIM_CounterModeTIM_CounterMode;TIM_TimeBaseinitstructure.TIM_PeriodARR;TIM_TimeBaseinitstructure.TIM_PrescalerPSC;TIM_TimeBaseinitstructure.TIM_RepetitionCounterTIM_RepetitionCounter;TIM_TimeBaseInit(TIMX,TIM_TimeBaseinitstructure);}說明該函數(shù)把時(shí)鐘使能、內(nèi)部時(shí)鐘配置、時(shí)基初始化全部封裝好只需傳入 ARR 和 PSC 即可確定定時(shí)周期。配合timer_init_CLeaR(TIMX, TIM_IT_Update)清除標(biāo)志并開啟更新中斷即可實(shí)現(xiàn)定時(shí)中斷功能。4.2 PWM 輸出與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)/** * 函 數(shù)PWM輸出開啟配置 * 參 數(shù)TIM_OCMode - 輸出比較模式如TIM_OCMode_PWM1 * 參 數(shù)TIM_OCPolarity - 輸出極性如TIM_OCPolarity_High * 參 數(shù)CCR - 捕獲/比較寄存器初始值占空比 * 參 數(shù)TIMX - 定時(shí)器指針 * 返 回 值無 */voidPWEL_OPEN(uint16_tTIM_OCMode,uint16_tTIM_OCPolarity,intCCR,TIM_TypeDef*TIMX){TIM_OCInitTypeDef a;TIM_OCStructInit(a);a.TIM_OCModeTIM_OCMode;a.TIM_OCPolarityTIM_OCPolarity;a.TIM_OutputStateTIM_OutputState_Enable;a.TIM_PulseCCR;TIM_OC1Init(TIMX,a);TIM_Cmd(TIMX,ENABLE);}/** * 函 數(shù)PWM占空比動(dòng)態(tài)設(shè)置修改CCR * 參 數(shù)TIMX - 定時(shí)器指針 * 參 數(shù)Compare - 比較值占空比 Compare / (ARR1) * 返 回 值無 */voidPWM_CCR(TIM_TypeDef*TIMX,uint16_tCompare){TIM_SetCompare1(TIMX,Compare);}說明PWEL_OPEN完成 PWM 通道1的開啟PWM_CCR可在運(yùn)行中動(dòng)態(tài)修改占空比非常適合電機(jī)調(diào)速、舵機(jī)角度控制等場(chǎng)景。另有PWM_PSC(TIMx, Prescaler, TIM_PSCReloadMode)用于動(dòng)態(tài)修改預(yù)分頻值timer_outAPB1支持外部時(shí)鐘ETR模式timer_init_APB1_ENCODER用于編碼器計(jì)數(shù)場(chǎng)景。調(diào)用示例示例代碼后續(xù)將隨資源包更新補(bǔ)充// 初始化TIM272MHz / (72-1) / (1000-1) ≈ 1kHz 溢出頻率timer_init_APB1_in(RCC_APB1Periph_TIM2,TIM2,TIM_CKD_DIV1,TIM_CounterMode_Up,1000-1,72-1,0);// 開啟PWM1模式初始占空比50%PWEL_OPEN(TIM_OCMode_PWM1,TIM_OCPolarity_High,500,TIM2);// 運(yùn)行中動(dòng)態(tài)調(diào)整占空比到25%PWM_CCR(TIM2,250);5. 輸入捕獲驅(qū)動(dòng)封裝輸入捕獲常用于測(cè)量外部信號(hào)的頻率和占空比。這里以 TIM3 為例封裝了初始化、從模式觸發(fā)和讀取函數(shù)。5.1 輸入捕獲初始化/** * 函 數(shù)輸入捕獲初始化配置 * 參 數(shù)TIMx - 定時(shí)器指針如TIM3 * 參 數(shù)TIM_Channel - 捕獲通道如TIM_Channel_1 * 參 數(shù)TIM_ICFilter - 輸入捕獲濾波器值 * 參 數(shù)TIM_ICPolarity - 捕獲極性如TIM_ICPolarity_Rising * 參 數(shù)TIM_ICPrescaler - 捕獲預(yù)分頻 * 參 數(shù)TIM_ICSelection - 輸入通道映射選擇 * 參 數(shù)j - 模式選擇0普通輸入捕獲1PWM輸入模式 * 返 回 值無 */voidic_init(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_tTIM_Channel,intTIM_ICFilter,uint16_tTIM_ICPolarity,uint16_tTIM_ICPrescaler,uint16_tTIM_ICSelection,intj){TIM_ICInitTypeDef a;a.TIM_ChannelTIM_Channel;a.TIM_ICFilterTIM_ICFilter;a.TIM_ICPolarityTIM_ICPolarity;a.TIM_ICPrescalerTIM_ICPrescaler;a.TIM_ICSelectionTIM_ICSelection;TIM_ICInit(TIMx,a);if(j1){TIM_PWMIConfig(TIMx,a);// PWM輸入模式自動(dòng)配置雙通道}}說明j1時(shí)使用PWM輸入模式可同時(shí)測(cè)量周期和脈寬。5.2 其他輸入捕獲封裝函數(shù)IC_RES(TIMx, TIM_InputTriggerSource, TIM_SlaveMode)配置從模式觸發(fā)源并啟動(dòng)定時(shí)器。IC_GetFreq()返回頻率值Hz公式1MHz / (CCR1)。IC_Getduty()返回占空比0~100%基于 CCR2 脈寬與 CCR1 周期計(jì)算。調(diào)用示例示例代碼后續(xù)將隨資源包更新補(bǔ)充// 初始化TIM3_CH1輸入捕獲上升沿觸發(fā)普通模式ic_init(TIM3,TIM_Channel_1,0xF,TIM_ICPolarity_Rising,TIM_ICPSC_DIV1,TIM_ICSelection_DirectTI,0);// 配置從模式觸發(fā)并啟動(dòng)定時(shí)器IC_RES(TIM3,TIM_TS_TI1FP1,TIM_SlaveMode_Reset);// 主循環(huán)中讀取頻率和占空比uint32_tfreqIC_GetFreq();// 頻率單位Hzuint32_tdutyIC_Getduty();// 占空比0~100%注意以上讀取函數(shù)硬編碼了 TIM3若需移植到其他定時(shí)器請(qǐng)將TIM3替換為對(duì)應(yīng)的定時(shí)器指針。6. ADC 驅(qū)動(dòng)封裝ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量是傳感器采集的核心外設(shè)。這里以 ADC1 為例封裝了規(guī)則組初始化、校準(zhǔn)、單次轉(zhuǎn)換和多次采樣取平均等函數(shù)。6.1 ADC 規(guī)則組初始化/** * 函 數(shù)ADC規(guī)則組通道初始化配置 * 參 數(shù)RCC_APB2Periph_ADCX - ADC外設(shè)時(shí)鐘如RCC_APB2Periph_ADC1 * 參 數(shù)RCC_PCLK2 - ADC時(shí)鐘分頻配置如RCC_PCLK2_Div6 * 參 數(shù)ADCx - ADC指針如ADC1 * 參 數(shù)ADC_Channel - ADC通道號(hào) * 參 數(shù)Rank - 規(guī)則組排序位置 * 參 數(shù)ADC_SampleTime - 采樣時(shí)間 * 參 數(shù)ADC_Mode - ADC工作模式 * 參 數(shù)ADC_DataAlign - 數(shù)據(jù)對(duì)齊方式 * 參 數(shù)ADC_ExternalTrigConv - 外部觸發(fā)轉(zhuǎn)換源 * 參 數(shù)ADC_NbrOfChannel - 規(guī)則組通道總數(shù) * 參 數(shù)ADC_ContinuousConvMode - 連續(xù)轉(zhuǎn)換模式 * 參 數(shù)ADC_ScanConvMode - 掃描模式 * 返 回 值無 */voidAD_init_Regular(uint32_tRCC_APB2Periph_ADCX,uint32_tRCC_PCLK2,ADC_TypeDef*ADCx,uint8_tADC_Channel,uint8_tRank,uint8_tADC_SampleTime,uint32_tADC_Mode,uint32_tADC_DataAlign,uint32_tADC_ExternalTrigConv,intADC_NbrOfChannel,uint32_tADC_ContinuousConvMode,uint32_tADC_ScanConvMode){RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADCX,ENABLE);RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2);ADC_RegularChannelConfig(ADCx,ADC_Channel,Rank,ADC_SampleTime);ADC_InitTypeDef A;A.ADC_ContinuousConvModeADC_ContinuousConvMode;A.ADC_DataAlignADC_DataAlign;A.ADC_ExternalTrigConvADC_ExternalTrigConv;A.ADC_ModeADC_Mode;A.ADC_NbrOfChannelADC_NbrOfChannel;A.ADC_ScanConvModeADC_ScanConvMode;ADC_Init(ADCx,A);ADC_Cmd(ADCx,ENABLE);}說明該函數(shù)將時(shí)鐘、通道、采樣時(shí)間、工作模式等全部參數(shù)化。若需采集多個(gè)通道需在ADC_RegularChannelConfig中依次配置各通道的排序位置。6.2 其他 ADC 封裝函數(shù)adc_Calibrate(ADCx)上電后建議先執(zhí)行校準(zhǔn)可有效消除ADC內(nèi)部的偏移誤差提升轉(zhuǎn)換精度。AD_num(ADCx, ADC_FLAG)軟件觸發(fā)單次轉(zhuǎn)換返回12位原始值0~4095。V_num(ADCx, ADC_FLAG)將原始值換算為放大100倍的電壓值如330表示3.30V便于顯示或串口打印。AD_avenum(ADCx, ADC_FLAG, a)對(duì)同一通道連續(xù)采樣a次并取平均可有效抑制隨機(jī)噪聲適合對(duì)精度要求較高的傳感器采集場(chǎng)景。調(diào)用示例示例代碼后續(xù)將隨資源包更新補(bǔ)充// 初始化ADC1通道0PA0采樣時(shí)間55.5周期AD_init_Regular(RCC_APB2Periph_ADC1,RCC_PCLK2_Div6,ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5,ADC_Mode_Independent,ADC_DataAlign_Right,ADC_ExternalTrigConv_None,1,DISABLE,DISABLE);// 上電校準(zhǔn)adc_Calibrate(ADC1);// 單次讀取原始值和電壓值uint16_trawAD_num(ADC1,ADC_FLAG_EOC);// 原始值 0~4095uint16_tvoltV_num(ADC1,ADC_FLAG_EOC);// 電壓值如330表示3.30V// 多次采樣取平均采樣10次uint16_tavgAD_avenum(ADC1,ADC_FLAG_EOC,10);7. DMA 驅(qū)動(dòng)封裝DMA直接存儲(chǔ)器訪問可在不占用CPU的情況下完成外設(shè)與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)搬運(yùn)常用于ADC連續(xù)采集、串口收發(fā)等場(chǎng)景。這里封裝了DMA通道初始化和單次傳輸?shù)却瓿蓛蓚€(gè)函數(shù)。7.1 DMA 通道初始化/** * 函 數(shù)DMA通道初始化配置 * 參 數(shù)RCC_AHBPeriph - AHB外設(shè)時(shí)鐘如RCC_AHBPeriph_DMA1 * 參 數(shù)DMA_PeripheralBaseAddr - 外設(shè)基地址 * 參 數(shù)DMA_PeripheralDataSize - 外設(shè)數(shù)據(jù)寬度如DMA_PeripheralDataSize_Byte * 參 數(shù)DMA_PeripheralInc - 外設(shè)地址是否自增如DMA_PeripheralInc_Enable * 參 數(shù)DMA_BufferSize - 傳輸數(shù)據(jù)量緩沖區(qū)大小 * 參 數(shù)DMA_MemoryBaseAddr - 存儲(chǔ)器基地址 * 參 數(shù)DMA_MemoryDataSize - 存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寬度 * 參 數(shù)DMA_MemoryInc - 存儲(chǔ)器地址是否自增 * 參 數(shù)DMA_DIR - 傳輸方向如DMA_DIR_PeripheralDST / DMA_DIR_PeripheralSRC * 參 數(shù)DMA_M2M - 存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式使能 * 參 數(shù)DMA_Mode - 工作模式如DMA_Mode_Normal / DMA_Mode_Circular * 參 數(shù)DMA_Priority - 通道優(yōu)先級(jí) * 參 數(shù)DMAy_Channelx - DMA通道指針如DMA1_Channel1 * 返 回 值無 */voidDMA_inT(uint32_tRCC_AHBPeriph,uint32_tDMA_PeripheralBaseAddr,uint32_tDMA_PeripheralDataSize,uint32_tDMA_PeripheralInc,uint32_tDMA_BufferSize,uint32_tDMA_MemoryBaseAddr,uint32_tDMA_MemoryDataSize,uint32_tDMA_MemoryInc,uint32_tDMA_DIR,uint32_tDMA_M2M,uint32_tDMA_Mode,uint32_tDMA_Priority,DMA_Channel_TypeDef*DMAy_Channelx){RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph,ENABLE);DMA_InitTypeDef a;a.DMA_PeripheralBaseAddrDMA_PeripheralBaseAddr;a.DMA_PeripheralDataSizeDMA_PeripheralDataSize;a.DMA_PeripheralIncDMA_PeripheralInc;a.DMA_BufferSizeDMA_BufferSize;a.DMA_MemoryBaseAddrDMA_MemoryBaseAddr;a.DMA_MemoryDataSizeDMA_MemoryDataSize;a.DMA_MemoryIncDMA_MemoryInc;a.DMA_DIRDMA_DIR;a.DMA_M2MDMA_M2M;a.DMA_ModeDMA_Mode;a.DMA_PriorityDMA_Priority;DMA_Init(DMAy_Channelx,a);DMA_Cmd(DMAy_Channelx,ENABLE);}說明該函數(shù)將DMA的時(shí)鐘、地址、數(shù)據(jù)寬度、方向、模式、優(yōu)先級(jí)等全部參數(shù)化一次調(diào)用即可完成通道配置并啟動(dòng)。7.2 DMA 單次傳輸并等待完成DMA_TRANFER(DMAy_Channelx, DataNumber, DMAy_FLAG)完成一次完整的單次傳輸流程先關(guān)閉DMA、設(shè)置本次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量、重新開啟、等待傳輸完成標(biāo)志置位最后清除標(biāo)志。適合需要精確控制每次傳輸數(shù)據(jù)量的場(chǎng)景。調(diào)用示例示例代碼后續(xù)將隨資源包更新補(bǔ)充// 初始化DMA1通道1外設(shè)到內(nèi)存字節(jié)寬度普通模式DMA_inT(RCC_AHBPeriph_DMA1,(uint32_t)ADC1-DR,// 外設(shè)基地址ADC1數(shù)據(jù)寄存器DMA_PeripheralDataSize_Byte,DMA_PeripheralInc_Disable,4,// 緩沖區(qū)大小4字節(jié)(uint32_t)adc_buffer,// 存儲(chǔ)器基地址DMA_MemoryDataSize_Byte,DMA_MemoryInc_Enable,DMA_DIR_PeripheralSRC,// 外設(shè)→內(nèi)存DMA_M2M_Disable,DMA_Mode_Normal,DMA_Priority_High,DMA1_Channel1);// 啟動(dòng)一次傳輸并等待完成DMA_TRANFER(DMA1_Channel1,4,DMA1_FLAG_TC1);8. 編碼器接口驅(qū)動(dòng)封裝編碼器接口用于讀取正交編碼器的轉(zhuǎn)速和方向常用于電機(jī)測(cè)速。新手只需調(diào)用初始化函數(shù)并讀取計(jì)數(shù)值即可無需理解正交解碼的底層原理。encoder(TIMx, TIM_EncoderMode, TIM_IC1Polarity, TIM_IC2Polarity)初始化編碼器接口并啟動(dòng)定時(shí)器。encoder_get(TIMx)返回有符號(hào)16位計(jì)數(shù)值正轉(zhuǎn)遞增反轉(zhuǎn)遞減。調(diào)用示例示例代碼后續(xù)將隨資源包更新補(bǔ)充// 初始化TIM2編碼器接口TI1TI2雙邊沿計(jì)數(shù)encoder(TIM2,TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Rising,TIM_ICPolarity_Rising);// 主循環(huán)中讀取當(dāng)前計(jì)數(shù)值int16_tcountencoder_get(TIM2);if(count0){// 正轉(zhuǎn)}elseif(count0){// 反轉(zhuǎn)}8. 總結(jié)本文通過封裝 GPIO、輸入捕獲、編碼器接口、ADC 和 DMA展示了如何用函數(shù)化思維簡(jiǎn)化 STM32 外設(shè)操作。這套封裝特別適合新手具有以下優(yōu)點(diǎn)參數(shù)化端口、引腳、模式、通道、地址等均作為參數(shù)傳入靈活適配不同硬件。防漏配置時(shí)鐘使能、初始化、模式設(shè)置等關(guān)鍵步驟全部封裝在函數(shù)內(nèi)部新手按注釋填參即可不會(huì)漏寫指令。可復(fù)用一次封裝多處調(diào)用減少重復(fù)代碼。易維護(hù)修改外設(shè)配置只需調(diào)整調(diào)用參數(shù)無需改動(dòng)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部邏輯。后續(xù)將持續(xù)補(bǔ)充 SPI、I2C、看門狗等更多外設(shè)的簡(jiǎn)易配置。讀者可根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需求在此基礎(chǔ)上逐步構(gòu)建屬于自己的 STM32 快速開發(fā)庫(kù)。資源獲取本文配套工程代碼已打包為stm32_1.zip可通過夸克網(wǎng)盤下載鏈接https://pan.quark.cn/s/95809e5ce13b?pwdGjmb提取碼Gjmb打開「夸克網(wǎng)盤APP」復(fù)制鏈接或輸入提取碼即可獲取。下載后可直接導(dǎo)入 Keil 工程對(duì)照本文各章節(jié)函數(shù)進(jìn)行調(diào)用練習(xí)。 STM32外設(shè)驅(qū)動(dòng)封裝實(shí)戰(zhàn)：GPIO、輸入捕獲與編碼器接口
1. 引言在STM32嵌入式開發(fā)中直接操作寄存器或反復(fù)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)雖然靈活但代碼復(fù)用性差、可讀性不高對(duì)新手尤其不友好——稍不留神漏掉一條時(shí)鐘使能或初始化指令功能就無法實(shí)現(xiàn)排查起來也很費(fèi)勁。本文分享一套面向新手的 STM32 外設(shè)簡(jiǎn)易封裝庫(kù)把 GPIO、輸入捕獲測(cè)頻/測(cè)占空比、編碼器接口、ADC 采集、DMA 傳輸?shù)瘸Ｓ猛庠O(shè)的初始化與讀取封裝成一個(gè)個(gè)函數(shù)。你只需要照著注釋填參數(shù)、按順序調(diào)用即可不用關(guān)心底層寄存器細(xì)節(jié)也不用擔(dān)心漏寫配置指令。后續(xù)還會(huì)持續(xù)補(bǔ)充 SPI、I2C、看門狗等更多外設(shè)的簡(jiǎn)易配置逐步形成一套屬于自己的「STM32 快速開發(fā)工具箱」。配套資源下載本文配套的完整工程代碼已打包上傳可通過夸克網(wǎng)盤獲取鏈接https://pan.quark.cn/s/95809e5ce13b?pwdGjmb提取碼Gjmb打開「夸克網(wǎng)盤APP」即可下載stm32_1.zip內(nèi)含本文所有封裝函數(shù)的可直接運(yùn)行的工程模板。2. GPIO 驅(qū)動(dòng)封裝GPIO通用輸入輸出是最基礎(chǔ)的外設(shè)。這里以初始化函數(shù)為例其余函數(shù)功能簡(jiǎn)述如下。2.1 GPIO 初始化函數(shù)/** * 函 數(shù)GPIO初始化配置 * 參 數(shù)a - GPIO端口指針如GPIOA * 參 數(shù)b - GPIO引腳號(hào)如GPIO_Pin_0 * 參 數(shù)GPIO_Mode - GPIO工作模式如GPIO_Mode_AF_PP * 返 回 值無 */voidgpiostart(GPIO_TypeDef*a,uint16_tb,GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode){GPIO_InitTypeDef gpio_a;gpio_a.GPIO_ModeGPIO_Mode;gpio_a.GPIO_Pinb;gpio_a.GPIO_SpeedGPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(a,gpio_a);GPIO_ResetBits(a,b);}說明該函數(shù)將端口、引腳、模式作為參數(shù)傳入內(nèi)部統(tǒng)一配置50MHz速度并在初始化后默認(rèn)輸出低電平。調(diào)用示例gpiostart(GPIOA,GPIO_Pin_0,GPIO_Mode_Out_PP);// PA0推挽輸出2.2 其他 GPIO 封裝函數(shù)gpioblink(a, b, c, GPIO_Mode)完成一次“高-低-高”的閃爍動(dòng)作適合LED指示或簡(jiǎn)單脈沖輸出。gpiochange(GPIO_Remap1, GPIO_Remap2, GPIO_Remap3)引腳重映射配置。注意會(huì)占用AFIO并可能關(guān)閉JTAG/SWD調(diào)試口非必要不要使用。keytim(a, b, c)按鍵定時(shí)掃描返回按鍵狀態(tài)。keyzhuan(a, b, c, d)按鍵狀態(tài)轉(zhuǎn)換/消抖處理。調(diào)用示例示例代碼后續(xù)將隨資源包更新補(bǔ)充// LED閃爍PA0推挽輸出每200ms翻轉(zhuǎn)一次gpioblink(GPIOA,GPIO_Pin_0,200,GPIO_Mode_Out_PP);// 按鍵掃描PA1上拉輸入每10ms掃描一次intkey_statekeytim(GPIOA,GPIO_Pin_1,10);if(key_state1){// 按鍵按下執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作}3. 串口USART驅(qū)動(dòng)封裝串口是嵌入式開發(fā)中最常用的調(diào)試與通信手段。這里以 USART1PA9TXPA10RX為例封裝了初始化、發(fā)送、以及兩種實(shí)用的幀解析功能。3.1 串口初始化/** * 函 數(shù)USART1 PA9(TX)/PA10(RX) GPIO初始化 * 參 數(shù)無 * 返 回 值無 * 說 明PA9復(fù)用推挽輸出PA10上拉輸入 */voidserial_init_u1_pa910(void){RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_ModeGPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PinGPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_SpeedGPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_ModeGPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_PinGPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_SpeedGPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,GPIO_InitStructure);}/** * 函 數(shù)USART參數(shù)初始化配置 * 參 數(shù)USART_BaudRate - 波特率 * 參 數(shù)USART_HardwareFlowControl - 硬件流控制 * 參 數(shù)USART_Mode - 工作模式發(fā)送/接收 * 參 數(shù)USART_Parity - 校驗(yàn)位 * 參 數(shù)USART_StopBits - 停止位 * 參 數(shù)USART_WordLength - 數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度 * 返 回 值無 */voidusart_init_txd(uint16_tUSART_BaudRate,uint16_tUSART_HardwareFlowControl,uint16_tUSART_Mode,uint16_tUSART_Parity,uint16_tUSART_StopBits,uint16_tUSART_WordLength){USART_InitTypeDef a;a.USART_BaudRateUSART_BaudRate;a.USART_HardwareFlowControlUSART_HardwareFlowControl;a.USART_ModeUSART_Mode;a.USART_ParityUSART_Parity;a.USART_StopBitsUSART_StopBits;a.USART_WordLengthUSART_WordLength;USART_Init(USART1,a);USART_Cmd(USART1,ENABLE);}說明serial_init_u1_pa910()完成引腳復(fù)用配置usart_init_txd()完成串口參數(shù)配置。調(diào)用示例serial_init_u1_pa910();usart_init_txd(115200,USART_HardwareFlowControl_None,USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx,USART_Parity_No,USART_StopBits_1,USART_WordLength_8b);3.2 串口發(fā)送函數(shù)/** * 函 數(shù)串口發(fā)送單個(gè)字節(jié)底層函數(shù) * 參 數(shù)USARTx - USART指針 * 參 數(shù)Data - 待發(fā)送數(shù)據(jù) * 返 回 值無 */voidchuankou(USART_TypeDef*USARTx,uint16_tData){USART_SendData(USARTx,Data);while(USART_GetFlagStatus(USARTx,USART_FLAG_TXE)RESET);}/** * 函 數(shù)串口發(fā)送字節(jié)數(shù)組 * 參 數(shù)USARTx - USART指針 * 參 數(shù)Array - 數(shù)組首地址 * 參 數(shù)Length - 數(shù)組長(zhǎng)度 * 返 回 值無 */voidchuankou_SendArray(USART_TypeDef*USARTx,uint8_t*Array,uint16_tLength){uint16_ti;for(i0;iLength;i){chuankou(USARTx,Array[i]);}}/** * 函 數(shù)串口發(fā)送字符串 * 參 數(shù)USARTx - USART指針 * 參 數(shù)String - 字符串指針 * 返 回 值無 */voidchuankou_SendString(USART_TypeDef*USARTx,char*String){uint8_ti;for(i0;String[i]!\0;i){chuankou(USARTx,String[i]);}}說明三個(gè)發(fā)送函數(shù)由底層到高層依次封裝分別支持發(fā)送單字節(jié)、字節(jié)數(shù)組和字符串滿足不同場(chǎng)景需求。3.3 字符幀解析幀格式 字符串 \rstaticuint8_tchar_restat0;staticuint8_tchar_index0;chartack_char[100];/** * 函 數(shù)字符幀啟動(dòng)并解析 * 參 數(shù)first_byte - 已讀取的幀頭字節(jié) * 返 回 值無 * 說 明幀格式 字符串 \r */staticvoidchar_frame_start(uint8_tfirst_byte){char_restat1;char_index0;}staticvoiduart_parse_char(uint8_tbyte){if(char_restat1){if(byte\r){tack_char[char_index]\0;// 字符串結(jié)束符char_restat0;S1;// 通知主循環(huán)}else{if(char_index99){tack_char[char_index]byte;char_index;}// 超長(zhǎng)截?cái)喾乐挂绯鰙}}說明以作為幀頭遇到\r表示一幀結(jié)束解析結(jié)果存入tack_char并置位標(biāo)志S主循環(huán)檢測(cè)到后即可處理。3.4 數(shù)值幀解析幀格式0xFF 4字節(jié)數(shù)據(jù) 0xFEstaticuint8_tnum_restat0;staticuint8_tnum_buf[4];staticuint8_tnum_index0;uint8_ttack_data[4];/** * 函 數(shù)數(shù)值幀啟動(dòng)并解析 * 參 數(shù)first_byte - 已讀取的幀頭字節(jié)0xFF * 返 回 值無 * 說 明幀格式 0xFF 4字節(jié)數(shù)據(jù) 0xFE */staticvoidnum_frame_start(uint8_tfirst_byte){num_restat1;num_index0;}staticvoiduart_parse_num(uint8_tbyte){if(num_restat1){num_buf[num_index]byte;num_index;if(num_index4){num_restat2;num_index0;}}elseif(num_restat2){if(byte0xFE){// 接收完成拷貝到全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)for(inti0;i4;i){tack_data[i]num_buf[i];}num_restat0;S1;// 通知主循環(huán)}else{// 幀尾不對(duì)重置num_restat0;}}}說明以0xFF作為幀頭接收 4 字節(jié)數(shù)據(jù)后等待0xFE幀尾校驗(yàn)通過后存入tack_data并置位標(biāo)志S。這種定長(zhǎng)幀格式非常適合傳輸傳感器數(shù)據(jù)或控制指令。3.5 其他串口封裝函數(shù)Serial_GetRxFlag()獲取串口接收標(biāo)志位并自動(dòng)清零返回 1 表示收到新數(shù)據(jù)。Serial_SendByte(Byte)發(fā)送單個(gè)字節(jié)并等待發(fā)送完成。ustar_rxd()接收數(shù)據(jù)回傳測(cè)試將收到的數(shù)據(jù)原樣發(fā)回。us_send_U1()/us_send2_U1()串口發(fā)送封裝配合中斷處理函數(shù)使用。USART1_IRQHandler_char()/USART1_IRQHandler_num()中斷接收處理分別調(diào)用字符幀或數(shù)值幀解析。注意幀解析函數(shù)需要在USART1_IRQHandler中斷服務(wù)函數(shù)中調(diào)用將接收到的每個(gè)字節(jié)喂給對(duì)應(yīng)的解析函數(shù)。4. 定時(shí)器與 PWM 驅(qū)動(dòng)封裝定時(shí)器是 STM32 中最常用的外設(shè)之一既能做定時(shí)中斷也能輸出 PWM 波形驅(qū)動(dòng)電機(jī)、舵機(jī)等。這里封裝了定時(shí)器初始化、PWM 輸出與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)等函數(shù)。4.1 定時(shí)器內(nèi)部時(shí)鐘初始化/** * 函 數(shù)TIM定時(shí)器內(nèi)部時(shí)鐘初始化APB1 * 參 數(shù)RCC_APB1Periph_ - APB1外設(shè)時(shí)鐘使能宏如RCC_APB1Periph_TIM2 * 參 數(shù)TIMX - 定時(shí)器指針如TIM2 * 參 數(shù)TIM_ClockDivision - 時(shí)鐘分頻因子如TIM_CKD_DIV1 * 參 數(shù)TIM_CounterMode - 計(jì)數(shù)模式如TIM_CounterMode_Up * 參 數(shù)ARR - 自動(dòng)重裝載值 * 參 數(shù)PSC - 預(yù)分頻器值 * 參 數(shù)TIM_RepetitionCounter - 重復(fù)計(jì)數(shù)器值高級(jí)定時(shí)器用通用填0 * 返 回 值無 * 說 明溢出頻率 主頻 / (PSC1) / (ARR1) */voidtimer_init_APB1_in(uint32_tRCC_APB1Periph_,TIM_TypeDef*TIMX,uint16_tTIM_ClockDivision,uint16_tTIM_CounterMode,intARR,intPSC,intTIM_RepetitionCounter){RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_,ENABLE);TIM_InternalClockConfig(TIMX);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseinitstructure;TIM_TimeBaseinitstructure.TIM_ClockDivisionTIM_ClockDivision;TIM_TimeBaseinitstructure.TIM_CounterModeTIM_CounterMode;TIM_TimeBaseinitstructure.TIM_PeriodARR;TIM_TimeBaseinitstructure.TIM_PrescalerPSC;TIM_TimeBaseinitstructure.TIM_RepetitionCounterTIM_RepetitionCounter;TIM_TimeBaseInit(TIMX,TIM_TimeBaseinitstructure);}說明該函數(shù)把時(shí)鐘使能、內(nèi)部時(shí)鐘配置、時(shí)基初始化全部封裝好只需傳入 ARR 和 PSC 即可確定定時(shí)周期。配合timer_init_CLeaR(TIMX, TIM_IT_Update)清除標(biāo)志并開啟更新中斷即可實(shí)現(xiàn)定時(shí)中斷功能。4.2 PWM 輸出與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)/** * 函 數(shù)PWM輸出開啟配置 * 參 數(shù)TIM_OCMode - 輸出比較模式如TIM_OCMode_PWM1 * 參 數(shù)TIM_OCPolarity - 輸出極性如TIM_OCPolarity_High * 參 數(shù)CCR - 捕獲/比較寄存器初始值占空比 * 參 數(shù)TIMX - 定時(shí)器指針 * 返 回 值無 */voidPWEL_OPEN(uint16_tTIM_OCMode,uint16_tTIM_OCPolarity,intCCR,TIM_TypeDef*TIMX){TIM_OCInitTypeDef a;TIM_OCStructInit(a);a.TIM_OCModeTIM_OCMode;a.TIM_OCPolarityTIM_OCPolarity;a.TIM_OutputStateTIM_OutputState_Enable;a.TIM_PulseCCR;TIM_OC1Init(TIMX,a);TIM_Cmd(TIMX,ENABLE);}/** * 函 數(shù)PWM占空比動(dòng)態(tài)設(shè)置修改CCR * 參 數(shù)TIMX - 定時(shí)器指針 * 參 數(shù)Compare - 比較值占空比 Compare / (ARR1) * 返 回 值無 */voidPWM_CCR(TIM_TypeDef*TIMX,uint16_tCompare){TIM_SetCompare1(TIMX,Compare);}說明PWEL_OPEN完成 PWM 通道1的開啟PWM_CCR可在運(yùn)行中動(dòng)態(tài)修改占空比非常適合電機(jī)調(diào)速、舵機(jī)角度控制等場(chǎng)景。另有PWM_PSC(TIMx, Prescaler, TIM_PSCReloadMode)用于動(dòng)態(tài)修改預(yù)分頻值timer_outAPB1支持外部時(shí)鐘ETR模式timer_init_APB1_ENCODER用于編碼器計(jì)數(shù)場(chǎng)景。調(diào)用示例示例代碼后續(xù)將隨資源包更新補(bǔ)充// 初始化TIM272MHz / (72-1) / (1000-1) ≈ 1kHz 溢出頻率timer_init_APB1_in(RCC_APB1Periph_TIM2,TIM2,TIM_CKD_DIV1,TIM_CounterMode_Up,1000-1,72-1,0);// 開啟PWM1模式初始占空比50%PWEL_OPEN(TIM_OCMode_PWM1,TIM_OCPolarity_High,500,TIM2);// 運(yùn)行中動(dòng)態(tài)調(diào)整占空比到25%PWM_CCR(TIM2,250);5. 輸入捕獲驅(qū)動(dòng)封裝輸入捕獲常用于測(cè)量外部信號(hào)的頻率和占空比。這里以 TIM3 為例封裝了初始化、從模式觸發(fā)和讀取函數(shù)。5.1 輸入捕獲初始化/** * 函 數(shù)輸入捕獲初始化配置 * 參 數(shù)TIMx - 定時(shí)器指針如TIM3 * 參 數(shù)TIM_Channel - 捕獲通道如TIM_Channel_1 * 參 數(shù)TIM_ICFilter - 輸入捕獲濾波器值 * 參 數(shù)TIM_ICPolarity - 捕獲極性如TIM_ICPolarity_Rising * 參 數(shù)TIM_ICPrescaler - 捕獲預(yù)分頻 * 參 數(shù)TIM_ICSelection - 輸入通道映射選擇 * 參 數(shù)j - 模式選擇0普通輸入捕獲1PWM輸入模式 * 返 回 值無 */voidic_init(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_tTIM_Channel,intTIM_ICFilter,uint16_tTIM_ICPolarity,uint16_tTIM_ICPrescaler,uint16_tTIM_ICSelection,intj){TIM_ICInitTypeDef a;a.TIM_ChannelTIM_Channel;a.TIM_ICFilterTIM_ICFilter;a.TIM_ICPolarityTIM_ICPolarity;a.TIM_ICPrescalerTIM_ICPrescaler;a.TIM_ICSelectionTIM_ICSelection;TIM_ICInit(TIMx,a);if(j1){TIM_PWMIConfig(TIMx,a);// PWM輸入模式自動(dòng)配置雙通道}}說明j1時(shí)使用PWM輸入模式可同時(shí)測(cè)量周期和脈寬。5.2 其他輸入捕獲封裝函數(shù)IC_RES(TIMx, TIM_InputTriggerSource, TIM_SlaveMode)配置從模式觸發(fā)源并啟動(dòng)定時(shí)器。IC_GetFreq()返回頻率值Hz公式1MHz / (CCR1)。IC_Getduty()返回占空比0~100%基于 CCR2 脈寬與 CCR1 周期計(jì)算。調(diào)用示例示例代碼后續(xù)將隨資源包更新補(bǔ)充// 初始化TIM3_CH1輸入捕獲上升沿觸發(fā)普通模式ic_init(TIM3,TIM_Channel_1,0xF,TIM_ICPolarity_Rising,TIM_ICPSC_DIV1,TIM_ICSelection_DirectTI,0);// 配置從模式觸發(fā)并啟動(dòng)定時(shí)器IC_RES(TIM3,TIM_TS_TI1FP1,TIM_SlaveMode_Reset);// 主循環(huán)中讀取頻率和占空比uint32_tfreqIC_GetFreq();// 頻率單位Hzuint32_tdutyIC_Getduty();// 占空比0~100%注意以上讀取函數(shù)硬編碼了 TIM3若需移植到其他定時(shí)器請(qǐng)將TIM3替換為對(duì)應(yīng)的定時(shí)器指針。6. ADC 驅(qū)動(dòng)封裝ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量是傳感器采集的核心外設(shè)。這里以 ADC1 為例封裝了規(guī)則組初始化、校準(zhǔn)、單次轉(zhuǎn)換和多次采樣取平均等函數(shù)。6.1 ADC 規(guī)則組初始化/** * 函 數(shù)ADC規(guī)則組通道初始化配置 * 參 數(shù)RCC_APB2Periph_ADCX - ADC外設(shè)時(shí)鐘如RCC_APB2Periph_ADC1 * 參 數(shù)RCC_PCLK2 - ADC時(shí)鐘分頻配置如RCC_PCLK2_Div6 * 參 數(shù)ADCx - ADC指針如ADC1 * 參 數(shù)ADC_Channel - ADC通道號(hào) * 參 數(shù)Rank - 規(guī)則組排序位置 * 參 數(shù)ADC_SampleTime - 采樣時(shí)間 * 參 數(shù)ADC_Mode - ADC工作模式 * 參 數(shù)ADC_DataAlign - 數(shù)據(jù)對(duì)齊方式 * 參 數(shù)ADC_ExternalTrigConv - 外部觸發(fā)轉(zhuǎn)換源 * 參 數(shù)ADC_NbrOfChannel - 規(guī)則組通道總數(shù) * 參 數(shù)ADC_ContinuousConvMode - 連續(xù)轉(zhuǎn)換模式 * 參 數(shù)ADC_ScanConvMode - 掃描模式 * 返 回 值無 */voidAD_init_Regular(uint32_tRCC_APB2Periph_ADCX,uint32_tRCC_PCLK2,ADC_TypeDef*ADCx,uint8_tADC_Channel,uint8_tRank,uint8_tADC_SampleTime,uint32_tADC_Mode,uint32_tADC_DataAlign,uint32_tADC_ExternalTrigConv,intADC_NbrOfChannel,uint32_tADC_ContinuousConvMode,uint32_tADC_ScanConvMode){RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADCX,ENABLE);RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2);ADC_RegularChannelConfig(ADCx,ADC_Channel,Rank,ADC_SampleTime);ADC_InitTypeDef A;A.ADC_ContinuousConvModeADC_ContinuousConvMode;A.ADC_DataAlignADC_DataAlign;A.ADC_ExternalTrigConvADC_ExternalTrigConv;A.ADC_ModeADC_Mode;A.ADC_NbrOfChannelADC_NbrOfChannel;A.ADC_ScanConvModeADC_ScanConvMode;ADC_Init(ADCx,A);ADC_Cmd(ADCx,ENABLE);}說明該函數(shù)將時(shí)鐘、通道、采樣時(shí)間、工作模式等全部參數(shù)化。若需采集多個(gè)通道需在ADC_RegularChannelConfig中依次配置各通道的排序位置。6.2 其他 ADC 封裝函數(shù)adc_Calibrate(ADCx)上電后建議先執(zhí)行校準(zhǔn)可有效消除ADC內(nèi)部的偏移誤差提升轉(zhuǎn)換精度。AD_num(ADCx, ADC_FLAG)軟件觸發(fā)單次轉(zhuǎn)換返回12位原始值0~4095。V_num(ADCx, ADC_FLAG)將原始值換算為放大100倍的電壓值如330表示3.30V便于顯示或串口打印。AD_avenum(ADCx, ADC_FLAG, a)對(duì)同一通道連續(xù)采樣a次并取平均可有效抑制隨機(jī)噪聲適合對(duì)精度要求較高的傳感器采集場(chǎng)景。調(diào)用示例示例代碼后續(xù)將隨資源包更新補(bǔ)充// 初始化ADC1通道0PA0采樣時(shí)間55.5周期AD_init_Regular(RCC_APB2Periph_ADC1,RCC_PCLK2_Div6,ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5,ADC_Mode_Independent,ADC_DataAlign_Right,ADC_ExternalTrigConv_None,1,DISABLE,DISABLE);// 上電校準(zhǔn)adc_Calibrate(ADC1);// 單次讀取原始值和電壓值uint16_trawAD_num(ADC1,ADC_FLAG_EOC);// 原始值 0~4095uint16_tvoltV_num(ADC1,ADC_FLAG_EOC);// 電壓值如330表示3.30V// 多次采樣取平均采樣10次uint16_tavgAD_avenum(ADC1,ADC_FLAG_EOC,10);7. DMA 驅(qū)動(dòng)封裝DMA直接存儲(chǔ)器訪問可在不占用CPU的情況下完成外設(shè)與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)搬運(yùn)常用于ADC連續(xù)采集、串口收發(fā)等場(chǎng)景。這里封裝了DMA通道初始化和單次傳輸?shù)却瓿蓛蓚€(gè)函數(shù)。7.1 DMA 通道初始化/** * 函 數(shù)DMA通道初始化配置 * 參 數(shù)RCC_AHBPeriph - AHB外設(shè)時(shí)鐘如RCC_AHBPeriph_DMA1 * 參 數(shù)DMA_PeripheralBaseAddr - 外設(shè)基地址 * 參 數(shù)DMA_PeripheralDataSize - 外設(shè)數(shù)據(jù)寬度如DMA_PeripheralDataSize_Byte * 參 數(shù)DMA_PeripheralInc - 外設(shè)地址是否自增如DMA_PeripheralInc_Enable * 參 數(shù)DMA_BufferSize - 傳輸數(shù)據(jù)量緩沖區(qū)大小 * 參 數(shù)DMA_MemoryBaseAddr - 存儲(chǔ)器基地址 * 參 數(shù)DMA_MemoryDataSize - 存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寬度 * 參 數(shù)DMA_MemoryInc - 存儲(chǔ)器地址是否自增 * 參 數(shù)DMA_DIR - 傳輸方向如DMA_DIR_PeripheralDST / DMA_DIR_PeripheralSRC * 參 數(shù)DMA_M2M - 存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式使能 * 參 數(shù)DMA_Mode - 工作模式如DMA_Mode_Normal / DMA_Mode_Circular * 參 數(shù)DMA_Priority - 通道優(yōu)先級(jí) * 參 數(shù)DMAy_Channelx - DMA通道指針如DMA1_Channel1 * 返 回 值無 */voidDMA_inT(uint32_tRCC_AHBPeriph,uint32_tDMA_PeripheralBaseAddr,uint32_tDMA_PeripheralDataSize,uint32_tDMA_PeripheralInc,uint32_tDMA_BufferSize,uint32_tDMA_MemoryBaseAddr,uint32_tDMA_MemoryDataSize,uint32_tDMA_MemoryInc,uint32_tDMA_DIR,uint32_tDMA_M2M,uint32_tDMA_Mode,uint32_tDMA_Priority,DMA_Channel_TypeDef*DMAy_Channelx){RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph,ENABLE);DMA_InitTypeDef a;a.DMA_PeripheralBaseAddrDMA_PeripheralBaseAddr;a.DMA_PeripheralDataSizeDMA_PeripheralDataSize;a.DMA_PeripheralIncDMA_PeripheralInc;a.DMA_BufferSizeDMA_BufferSize;a.DMA_MemoryBaseAddrDMA_MemoryBaseAddr;a.DMA_MemoryDataSizeDMA_MemoryDataSize;a.DMA_MemoryIncDMA_MemoryInc;a.DMA_DIRDMA_DIR;a.DMA_M2MDMA_M2M;a.DMA_ModeDMA_Mode;a.DMA_PriorityDMA_Priority;DMA_Init(DMAy_Channelx,a);DMA_Cmd(DMAy_Channelx,ENABLE);}說明該函數(shù)將DMA的時(shí)鐘、地址、數(shù)據(jù)寬度、方向、模式、優(yōu)先級(jí)等全部參數(shù)化一次調(diào)用即可完成通道配置并啟動(dòng)。7.2 DMA 單次傳輸并等待完成DMA_TRANFER(DMAy_Channelx, DataNumber, DMAy_FLAG)完成一次完整的單次傳輸流程先關(guān)閉DMA、設(shè)置本次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量、重新開啟、等待傳輸完成標(biāo)志置位最后清除標(biāo)志。適合需要精確控制每次傳輸數(shù)據(jù)量的場(chǎng)景。調(diào)用示例示例代碼后續(xù)將隨資源包更新補(bǔ)充// 初始化DMA1通道1外設(shè)到內(nèi)存字節(jié)寬度普通模式DMA_inT(RCC_AHBPeriph_DMA1,(uint32_t)ADC1-DR,// 外設(shè)基地址ADC1數(shù)據(jù)寄存器DMA_PeripheralDataSize_Byte,DMA_PeripheralInc_Disable,4,// 緩沖區(qū)大小4字節(jié)(uint32_t)adc_buffer,// 存儲(chǔ)器基地址DMA_MemoryDataSize_Byte,DMA_MemoryInc_Enable,DMA_DIR_PeripheralSRC,// 外設(shè)→內(nèi)存DMA_M2M_Disable,DMA_Mode_Normal,DMA_Priority_High,DMA1_Channel1);// 啟動(dòng)一次傳輸并等待完成DMA_TRANFER(DMA1_Channel1,4,DMA1_FLAG_TC1);8. 編碼器接口驅(qū)動(dòng)封裝編碼器接口用于讀取正交編碼器的轉(zhuǎn)速和方向常用于電機(jī)測(cè)速。新手只需調(diào)用初始化函數(shù)并讀取計(jì)數(shù)值即可無需理解正交解碼的底層原理。encoder(TIMx, TIM_EncoderMode, TIM_IC1Polarity, TIM_IC2Polarity)初始化編碼器接口并啟動(dòng)定時(shí)器。encoder_get(TIMx)返回有符號(hào)16位計(jì)數(shù)值正轉(zhuǎn)遞增反轉(zhuǎn)遞減。調(diào)用示例示例代碼后續(xù)將隨資源包更新補(bǔ)充// 初始化TIM2編碼器接口TI1TI2雙邊沿計(jì)數(shù)encoder(TIM2,TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Rising,TIM_ICPolarity_Rising);// 主循環(huán)中讀取當(dāng)前計(jì)數(shù)值int16_tcountencoder_get(TIM2);if(count0){// 正轉(zhuǎn)}elseif(count0){// 反轉(zhuǎn)}8. 總結(jié)本文通過封裝 GPIO、輸入捕獲、編碼器接口、ADC 和 DMA展示了如何用函數(shù)化思維簡(jiǎn)化 STM32 外設(shè)操作。這套封裝特別適合新手具有以下優(yōu)點(diǎn)參數(shù)化端口、引腳、模式、通道、地址等均作為參數(shù)傳入靈活適配不同硬件。防漏配置時(shí)鐘使能、初始化、模式設(shè)置等關(guān)鍵步驟全部封裝在函數(shù)內(nèi)部新手按注釋填參即可不會(huì)漏寫指令。可復(fù)用一次封裝多處調(diào)用減少重復(fù)代碼。易維護(hù)修改外設(shè)配置只需調(diào)整調(diào)用參數(shù)無需改動(dòng)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部邏輯。后續(xù)將持續(xù)補(bǔ)充 SPI、I2C、看門狗等更多外設(shè)的簡(jiǎn)易配置。讀者可根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需求在此基礎(chǔ)上逐步構(gòu)建屬于自己的 STM32 快速開發(fā)庫(kù)。資源獲取本文配套工程代碼已打包為stm32_1.zip可通過夸克網(wǎng)盤下載鏈接https://pan.quark.cn/s/95809e5ce13b?pwdGjmb提取碼Gjmb打開「夸克網(wǎng)盤APP」復(fù)制鏈接或輸入提取碼即可獲取。下載后可直接導(dǎo)入 Keil 工程對(duì)照本文各章節(jié)函數(shù)進(jìn)行調(diào)用練習(xí)。