一个应用软件程序员的单片机STM32零基础入门

为什么开始考虑搞嵌入式开发？

近5年来，从云计算、大数据到机器学习、AI，各种新潮的技术概念一波～～接一波。

作为一名好奇心旺盛的软件程序员，每一个技术概念流行起来都会去凑凑热闹。

但，在我的技术栈里，一切开发出来的软件都需要通过PC、手机才能进行人机交互。

怎么破？搞嵌入式开发！

好几年前，一个在搞嵌入式开发的朋友，给我安利了嵌入式开发的知识，由于一直在忙于工作，没有真正的认真接触，直到今年，自己创业，才认真考虑嵌入式是否能够为自己带来新的机遇？

选择STM32

刚开始，我的朋友推荐了树莓派作为我入门的开发板。

树莓派，可以安装操作系统，价格适中，功能完善，几乎就是一台低性能的小电脑，用于熟悉各种引脚功能、把玩常用传感器设备非常方便，还可以非常廉价的搭建Linux操作系统，很适合编程初学者搭建Linux开发环境。

但是它并不能学习到真正的嵌入式开发的知识。相对PC来说，它非常便宜，但是做嵌入式产品，它的功耗、体积和价格都太高。

向朋友请教后，决定选择一款真正的单片机开发板来学习嵌入式开发。

在网上查找资料，了解到目前流行的单片机有

• 51系列：经典，有很多书籍和课程都是围绕51系列写的
• AVR：Atmel公司的新型单片机，据说是用来替代51的
• STM32/STM8：ST公司的ARM内核的单片机
• STC51：国产，深圳宏晶公司的产品，据说是AVR和51的结合体

其中我选择了STM32。原因如下：

1. 在技术论坛上看到，51虽然经典，但是确实是有点过时了，技术指标和功能都比不上STM32
2. STM32性价比高，功能多，但是价格却依然很便宜，最小系统板相比其他单片机板子比都是很便宜的。
3. 资料足够多。不过也看到有人诟病资料太复杂，因为STM32提供的功能确实多，学习的内容自然就多了很多，比如时钟就有5个，比51复杂点。
4. 完善的IDE和库。到目前为止，这是我认为STM32最方便的地方，也是真正能够零基础入门的原因。官方提供基于Eclipse的IDE、HAL硬件抽象库（C语言），在完全没学过单片机原理的前提下，稍微看看HAL库，就能做一些简单的小实验。（要知道，大多数51单片机教程里，是要先学习一点寄存器知识以及汇编语言知识才能真正动手的）。
5. 大部分单片机的开发环境在windows下很方便，但是在OSX下很少有好用的IDE和调试软件，但是ST官方就提供了跨平台的 all-in-one 开发工具。

动手

访问ST公司的官方网站。https://www.st.com

顺便说一下，单片机的更新速度没有软件领域那么快，因此网上的技术资料没有软件方面的多，并且更新速度也不及时，但是碰巧ST公司这两年更新了很多内容，比如STM32CubeMX、STM32CubeProgrammer、STM32CubeIDE的介绍就比较少，ST公司还封装了HAL库（硬件抽象库），把寄存器的操作都封装成了容易使用的函数，所以建议大家尽量通过官方网站查阅资料。

可以看到，ST公司有很多产品，32位微处理器只是其中一项。STM32即ST公司的32-bit的微处理器（Microprocessor）。

第一步 下载IDE

在ST官网上方搜索框直接搜索stm32cubeIDE

STM32CubeIDE is an all-in-one multi-OS development tool, which is part of the STM32Cube software ecosystem.

STM32CubeIDE 基于ECLIPSE™/CDT的多功能的跨平台开发工具，它属于STM32Cube软件体系的一部分。

在学习阶段，只需要使用STM32CubeIDE 就足够了，它包含了配置工具和调试工具。

第二步 选择一款开发板

和软件开发不同，除了一台电脑，我们还需要购买单片机。但是一块单片机是不能直接用来学习的，我们需要购买一块具有一些简单功能并且引出引脚的单片机开发板。

万能的某宝上直接搜索STM32开发板就可以看到很多不同型号和价格的开发板，接下来如何选择呢？

单片机本身的价格很便宜，几块到十几块而已，但是开发板的价格差距就很大了，几块到几十块甚至几百块的都有。价格差异主要是开发板的外设功能不同，有很多板子做了很多接口，因此价格也高，但是我们在入门学习并不一定用得到，作为入门，我选择的是最小系统板。

最小系统板，就是只包含一些基本的接口，引出引脚，体积小，价格便宜。
但是最小系统板也有好几款，它们的区别主要在于STM32微处理器的型号。

看看官网的图

从图上可以看出，ST公司根据性能、用途把处理器分成了很多型号，其中F0和F1系列是比较适合入门学习的，这也是为什么某宝上搜索STM32开发板 F0和F1比较多的原因，其中F103C8T6这个型号是最多的，因为它的性能和功能足够丰富，完全满足用于学习，其中一款代号“BluePill”的开发板很好用，价格也便宜。
BluePill开发板长这样，对比着买吧，价格大概在12-22不等（新手建议买焊接好针脚的）：

买买买，建议买2-3块，根据我的经验，有很小的几率买到有问题的板子，有2-3块板子，如果发现有什么疑问，可以换着试试，检查一下是自己的问题还是板子的问题，而且作为新手，手上有两三块备用板子，可以放心大胆的玩，不怕玩坏，学习起来更有效率。

第三步 购买配件

除了开发板，我们还需要采购一些设备才能进行调试和开发。我学习的时候完全不懂，身边也没人指导，买来一块板子就懵逼了，怎么用，然后一点一点的配齐配件才能动手做实验。

必要配件：

1. 烧写程序的ST-Link V2 ：写好的程序安装进单片机的工具
2. 面包板：方便接电路做实验
3. 杜邦线：接电路必备，公公、公母、母母，都买点
4. mini USB电源和线（一般安卓手机充电器和线就可以）

可选配件（初学者不一定会用到，但是想深入，迟早需要用到）：

1. 各种传感器：除了控制开发板的小灯外，如果能利用传感器做实验是很有意思的事情。
2. 发光二极管：和传感器功能差不多，都是为了方便做实验。
3. 电阻：很多发光二极管的额定电压电流很低，需要组合电阻
4. USB TTL 转接：另一种烧写程序的方式，另外，在电脑上做串口调试的时候会用到
5. 锡焊设备

第四步 编写程序

设备都配置齐全后，就可以开始第一个小实验了。

以BluePill开发板为例，首先接好ST-Link V2，接法很简单，开发板上的TX接ST-Link上的RX、开发板上的RX接ST-Link上的TX，开发板的Gnd与ST-Link的Gnd想接，Vcc与Vcc相接，然后插在电脑的USB口上。

打开STM32CubeIDE，新建一个工程，导航上会出现一些配置选项。

Eclipse的部分就不赘述了，主要说说STM32库的选择。

不同型号的处理器，库和配置是不同的，因此，新建项目之前，STM32CubeIDE会要求选择单片机型号，在搜索框中输入对应的单片机型号，然后在列表里选择确定。

之后，IDE就会用对应的库初始化项目。

项目创建完成后，在左侧文件窗口点开 .ioc文件

这个文件非常重要，在ST公司推出CubeMX之前，做初始化是很麻烦的事情，用任何引脚、配置时钟、中断使能、串口配置等都需要编写初始化代码。现在，CubeMX把这些工作都做成了可视化配置，并且CubeIDE里集成了CubeMX的这个功能。

通过可视化的配置，STM32CubeIDE生成了标准的初始化代码，类似下图

在生成的main.c文件中，可以看到很多注释。要注意，这些注释可不是多余的，都很有用。为什么呢？因为，修改.ioc文件会提示是否重新生成main.c文件，一般情况下肯定是需要重新生成的，不然修改的配置不会生效，那么之前如果已经在main.c写的代码怎么办？会被覆盖掉吗？会，除非，你的代码是写在

/* USER CODE BEGIN xxxxx */

/* USER CODE END xxxxxx */

之间，所有不在类似 USER CODE BEGIN 和END 之间的代码，都会被覆盖掉。

STM32CubeIDE生成的main.c留出了很多写用户代码的位置，并且通过注释引导你写在正确的位置。

接下来写一个简单的试验性代码，让BluePill上的PinC13的灯闪起来

首先在打开ioc文件，配置pc13为输出引脚

保存配置重新生成main.c文件

然后在主循环while中添加代码，

while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
        //设置C组13引脚为低电平
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);
        //延时200ms
        HAL_Delay(200);
        //设置C组13引脚为高电平
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);
        //延时200ms
        HAL_Delay(200);
  }
  /* USER CODE END 3 */

OK，一个简单的闪灯程序就完成了。

第五步 烧写程序调试

还记得之前让用ST-link接入，并插在电脑上吗？马上要用到它了。

打开Debug配置

刚才介绍的是SWD的接线方式，所以这里选择SWD接口

接线正常的情况下，点击Debug按钮，程序就能自动烧写到开发板的单片机里并运行了。

这时候，你应该能够看到BluePill上的小绿等快速的闪烁。

到这里，就差不多介绍完了，但是单片机的知识面非常庞杂，相比起来，本篇文章十分粗浅，冰山一角，我只是从一个软件程序员的角度去介绍它，想通过本文让想学习STM32单片机开发的新同学看到一个相对完整的从0到第一个闪灯实验的过程，依此概览单片机学习和开发的轮廓。

单片机的开发需要耐心的学习很多基础知识，有兴趣的同学可以留言一起学习！