STM32 HAL庫外設編程學習筆記

STM32 HAL庫外設編程

1. 概述

本文檔是基于STM32 HAL庫的外設編程學習筆記，主要包括以下外設的配置和使用方法：

  • GPIO：通用輸入輸出接口
  • ADC：模數轉換器
  • UART：通用異步收發器
  • TIM：定時器
  • I2C：內部集成電路總線
  • SPI：串行外設接口

本筆記基于STM32F1系列微控制器，使用HAL庫進行開發。

2. GPIO (通用輸入輸出接口)

2.1 GPIO初始化

void MX_GPIO_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};/* GPIO Ports Clock Enable */__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();/*Configure GPIO pin Output Level */HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);/*Configure GPIO pin : PC13 - LED */GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  // 推挽輸出模式GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;         // 無上拉下拉GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 低速模式HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);/*Configure GPIO pin : PA0 - Button */GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;     // 輸入模式GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;         // 上拉HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

2.2 GPIO操作函數

// LED控制函數
void led_ON(void)
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET); // 低電平點亮
}void led_OFF(void)
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);  // 高電平熄滅
}void led_Tog(void)
{HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);  // 翻轉LED狀態
}// 按鈕讀取函數（帶消抖）
uint8_t read_button(void)
{if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){HAL_Delay(10);  // 消抖延時while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET); // 等待按鈕釋放HAL_Delay(10);  // 釋放消抖return 1;}return 0;
}

2.3 GPIO常用API

  • HAL_GPIO_Init(): 初始化GPIO引腳
  • HAL_GPIO_DeInit(): 復位GPIO引腳
  • HAL_GPIO_ReadPin(): 讀取GPIO引腳狀態
  • HAL_GPIO_WritePin(): 設置GPIO引腳狀態
  • HAL_GPIO_TogglePin(): 翻轉GPIO引腳狀態
  • HAL_GPIO_LockPin(): 鎖定GPIO引腳配置

3. ADC (模數轉換器)

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3.1 ADC初始化

void MX_ADC1_Init(void)
{ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};/* ADC1基本配置 */hadc1.Instance = ADC1;hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;           // 禁用掃描模式hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;              // 禁用連續轉換hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;           // 禁用不連續模式hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T3_TRGO; // 外部觸發源為TIM3hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;          // 數據右對齊hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;                       // 轉換通道數為1HAL_ADC_Init(&hadc1);/* ADC通道配置 */sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;                      // 選擇通道1sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;                    // 設置為第1個轉換sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_13CYCLES_5;     // 采樣時間為13.5個周期HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);
}

3.2 ADC引腳配置

void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* adcHandle)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};if(adcHandle->Instance==ADC1){/* ADC1時鐘使能 */__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();/* ADC1 GPIO配置: PA1 -> ADC1_IN1 */GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;  // 模擬輸入模式HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);}
}

3.3 ADC使用示例

// 獲取ADC值并轉換為電壓值
float get_adc_value(void)
{HAL_ADC_Start(&hadc1);  // 啟動ADC轉換HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY);  // 等待轉換完成uint32_t dr = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  // 獲取轉換結果return dr * ((3.3f - 0.0f) / 4095.0f);  // 轉換為電壓值(0-3.3V)
}// 使用定時器觸發的ADC轉換
float get_adc_value_print(void)
{HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY);  // 等待轉換完成uint32_t dr = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  // 獲取轉換結果return dr * ((3.3f - 0.0f) / 4095.0f);  // 轉換為電壓值(0-3.3V)
}

3.4 ADC常用API

  • HAL_ADC_Init(): 初始化ADC
  • HAL_ADC_ConfigChannel(): 配置ADC通道
  • HAL_ADC_Start(): 啟動ADC轉換
  • HAL_ADC_Stop(): 停止ADC轉換
  • HAL_ADC_PollForConversion(): 輪詢等待轉換完成
  • HAL_ADC_GetValue(): 獲取轉換結果
  • HAL_ADC_Start_IT(): 啟動中斷模式ADC轉換
  • HAL_ADC_Start_DMA(): 啟動DMA模式ADC轉換

4. UART (通用異步收發器)

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4.1 UART初始化

void MX_USART1_UART_Init(void)
{huart1.Instance = USART1;huart1.Init.BaudRate = 115200;                  // 波特率115200huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;    // 8位數據位huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;         // 1位停止位huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;          // 無校驗位huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;             // 收發模式huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;    // 無硬件流控huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16; // 16倍過采樣HAL_UART_Init(&huart1);
}

4.2 UART引腳配置

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};if(uartHandle->Instance==USART1){/* USART1時鐘使能 */__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();/* USART1 GPIO配置PA9     ------> USART1_TXPA10    ------> USART1_RX */GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;       // 復用推挽輸出GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;        // 輸入模式GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);/* USART1中斷配置 */HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);}
}

4.3 UART中斷接收實現

// 全局變量
uint16_t UART1_INDEX = 0;         // 緩沖區索引
uint8_t UART1_STATE = 0;           // 狀態機狀態
uint8_t UART1_BUFFER[256];         // 接收緩沖區
uint8_t UART1_TEMP_CHAR;           // 臨時接收字符// 啟動UART1中斷接收
void uart1_start_it(void)
{HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &UART1_TEMP_CHAR, 1); // 啟動接收中斷
}// UART接收完成回調函數
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{if (huart == &huart1){// 狀態機處理switch (UART1_STATE){case 0:  // 正常接收狀態if (UART1_TEMP_CHAR == '\r')  // 接收到回車{UART1_STATE = 1;  // 進入等待換行狀態}else{if (UART1_INDEX < UART1_BUFFER_SIZE - 1){UART1_BUFFER[UART1_INDEX++] = UART1_TEMP_CHAR;  // 存儲字符}}break;case 1:  // 等待換行狀態if (UART1_TEMP_CHAR == '\n')  // 接收到換行{UART1_BUFFER[UART1_INDEX] = '\0';  // 字符串結束符UART1_STATE = 2;  // 進入數據就緒狀態}else{// 不是換行，補存\r和當前字符if (UART1_INDEX < UART1_BUFFER_SIZE - 2){UART1_BUFFER[UART1_INDEX++] = '\r';UART1_BUFFER[UART1_INDEX++] = UART1_TEMP_CHAR;}UART1_STATE = 0;  // 回到正常接收狀態}break;}// 緩沖區溢出處理if (UART1_INDEX >= UART1_BUFFER_SIZE - 1){UART1_INDEX = 0;                            // 重置索引UART1_STATE = 0;                             // 重置狀態memset(UART1_BUFFER, 0, UART1_BUFFER_SIZE);  // 清空緩沖區}// 重啟接收中斷HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &UART1_TEMP_CHAR, 1);}
}

4.4 printf重定向實現

// 重定向printf到UART2
int fputc(int ch, FILE *f)
{if (f == stdout)  // 僅處理標準輸出{HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, 100);  // 阻塞發送if (ch == '\n')  // 發送\n時自動補充\rHAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)"\r", 1, 100);}return ch;
}// 調試日志函數
void DEBUG_LOG(char *file, char *info)
{printf("Time: %d, File: %s, Info: %s\r\n", CURRENT_TIME, file, info);
}

4.5 UART常用API

  • HAL_UART_Init(): 初始化UART
  • HAL_UART_Transmit(): 阻塞模式發送數據
  • HAL_UART_Receive(): 阻塞模式接收數據
  • HAL_UART_Transmit_IT(): 中斷模式發送數據
  • HAL_UART_Receive_IT(): 中斷模式接收數據
  • HAL_UART_Transmit_DMA(): DMA模式發送數據
  • HAL_UART_Receive_DMA(): DMA模式接收數據

5. TIM (定時器)

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5.1 基本定時器初始化

void MX_TIM1_Init(void)
{TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};/* TIM1基本配置 */htim1.Instance = TIM1;htim1.Init.Prescaler = 7200-1;                    // 預分頻值，72MHz/7200=10KHzhtim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;      // 向上計數模式htim1.Init.Period = 10000;                        // 周期值，10KHz/10000=1Hzhtim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; // 時鐘分頻因子htim1.Init.RepetitionCounter = 0;                 // 重復計數器值htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE; // 禁用自動重裝載預裝載HAL_TIM_Base_Init(&htim1);/* 時鐘源配置 */sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL; // 內部時鐘源HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim1, &sClockSourceConfig);/* 主模式配置 */sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET; // 復位觸發輸出sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE; // 禁用主從模式HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim1, &sMasterConfig);
}

5.2 PWM定時器初始化

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void MX_TIM3_Init(void)
{TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};/* TIM3基本配置 */htim3.Instance = TIM3;htim3.Init.Prescaler = 72-1;                     // 預分頻值，72MHz/72=1MHzhtim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;     // 向上計數模式htim3.Init.Period = 1000;                        // 周期值，1MHz/1000=1KHzhtim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; // 時鐘分頻因子htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE; // 禁用自動重裝載預裝載HAL_TIM_PWM_Init(&htim3);/* 主模式配置 */sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_UPDATE; // 更新事件觸發輸出sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE; // 禁用主從模式HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim3, &sMasterConfig);/* PWM通道配置 */sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;             // PWM模式1sConfigOC.Pulse = 0;                             // 初始占空比為0sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;      // 輸出極性為高sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;       // 禁用快速模式HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_3); // 配置通道3為PWM
}

5.3 定時器中斷處理

// 全局變量
uint32_t CURRENT_TIME;  // 當前時間計數// 定時器周期中斷回調函數
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if (htim->Instance == TIM1){CURRENT_TIME++;  // 時間計數遞增led_Tog();       // 翻轉LED狀態}
}// 啟動定時器中斷
void tim_start(void)
{HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);  // 啟動基本定時器中斷DEBUG_LOG("tim", "TIM1 started");
}

5.4 PWM控制函數

// 啟動PWM輸出
void pwm_start(void)
{HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_3);  // 啟動PWM輸出
}// 更新PWM占空比
void pwm_update(int duty)
{__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_3, duty);  // 設置比較值
}

5.5 定時器常用API

  • HAL_TIM_Base_Init(): 初始化基本定時器
  • HAL_TIM_PWM_Init(): 初始化PWM定時器
  • HAL_TIM_Base_Start(): 啟動基本定時器
  • HAL_TIM_Base_Stop(): 停止基本定時器
  • HAL_TIM_Base_Start_IT(): 啟動基本定時器中斷
  • HAL_TIM_PWM_Start(): 啟動PWM輸出
  • HAL_TIM_PWM_Stop(): 停止PWM輸出
  • HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(): 配置PWM通道

6. I2C (內部集成電路總線)

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6.1 I2C初始化

void MX_I2C1_Init(void)
{hi2c1.Instance = I2C1;hi2c1.Init.ClockSpeed = 400000;                // 時鐘速度400KHzhi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;        // 占空比2:1hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;                    // 自身地址1hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT; // 7位地址模式hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE; // 禁用雙地址模式hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;                    // 自身地址2hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE; // 禁用廣播呼叫模式hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE; // 禁用時鐘延展模式HAL_I2C_Init(&hi2c1);
}

6.2 I2C OLED顯示屏操作

// OLED寫命令
void OLED_WriteCommand(uint8_t Command)
{uint8_t cmd[] = {0x00, Command};  // 0x00表示命令HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0x78, cmd, sizeof(cmd), HAL_MAX_DELAY);
}// OLED寫數據
void OLED_WriteData(uint8_t Data)
{uint8_t cmd[] = {0x40, Data};     // 0x40表示數據HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0x78, cmd, sizeof(cmd), HAL_MAX_DELAY);
}// OLED設置光標位置
void OLED_SetCursor(uint8_t Y, uint8_t X)
{OLED_WriteCommand(0xB0 | Y);                    // 設置Y位置OLED_WriteCommand(0x10 | ((X & 0xF0) >> 4));    // 設置X位置高4位OLED_WriteCommand(0x00 | (X & 0x0F));           // 設置X位置低4位
}// OLED清屏
void OLED_Clear(void)
{  uint8_t i, j;for (j = 0; j < 8; j++){OLED_SetCursor(j, 0);for(i = 0; i < 128; i++){OLED_WriteData(0x00);}}
}// OLED顯示字符
void OLED_ShowChar(uint8_t Line, uint8_t Column, char Char)
{      uint8_t i;OLED_SetCursor((Line - 1) * 2, (Column - 1) * 8);        // 設置光標位置在上半部分for (i = 0; i < 8; i++){OLED_WriteData(OLED_F8x16[Char - ' '][i]);           // 顯示上半部分內容}OLED_SetCursor((Line - 1) * 2 + 1, (Column - 1) * 8);    // 設置光標位置在下半部分for (i = 0; i < 8; i++){OLED_WriteData(OLED_F8x16[Char - ' '][i + 8]);       // 顯示下半部分內容}
}// OLED顯示字符串
void OLED_ShowString(uint8_t Line, uint8_t Column, char *String)
{uint8_t i;for (i = 0; String[i] != '\0'; i++){OLED_ShowChar(Line, Column + i, String[i]);}
}// OLED顯示數字
void OLED_ShowNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)
{uint8_t i;for (i = 0; i < Length; i++)                            {OLED_ShowChar(Line, Column + i, Number / OLED_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');}
}// OLED初始化
void OLED_start(void)
{// 上電延時uint32_t i, j;for (i = 0; i < 1000; i++){for (j = 0; j < 1000; j++);}// 初始化命令序列OLED_WriteCommand(0xAE);    // 關閉顯示OLED_WriteCommand(0xD5);    // 設置顯示時鐘分頻比/振蕩器頻率OLED_WriteCommand(0x80);OLED_WriteCommand(0xA8);    // 設置多路復用率OLED_WriteCommand(0x3F);OLED_WriteCommand(0xD3);    // 設置顯示偏移OLED_WriteCommand(0x00);OLED_WriteCommand(0x40);    // 設置顯示開始行OLED_WriteCommand(0xA1);    // 設置左右方向，0xA1正常 0xA0左右反置OLED_WriteCommand(0xC8);    // 設置上下方向，0xC8正常 0xC0上下反置OLED_WriteCommand(0xDA);    // 設置COM引腳硬件配置OLED_WriteCommand(0x12);OLED_WriteCommand(0x81);    // 設置對比度控制OLED_WriteCommand(0xCF);OLED_WriteCommand(0xD9);    // 設置預充電周期OLED_WriteCommand(0xF1);OLED_WriteCommand(0xDB);    // 設置VCOMH取消選擇級別OLED_WriteCommand(0x30);OLED_WriteCommand(0xA4);    // 設置整個顯示打開/關閉OLED_WriteCommand(0xA6);    // 設置正常/倒轉顯示OLED_WriteCommand(0x8D);    // 設置充電泵OLED_WriteCommand(0x14);OLED_WriteCommand(0xAF);    // 開啟顯示OLED_Clear();               // OLED清屏
}

6.3 I2C常用API

  • HAL_I2C_Init(): 初始化I2C
  • HAL_I2C_Master_Transmit(): 主機模式發送數據
  • HAL_I2C_Master_Receive(): 主機模式接收數據
  • HAL_I2C_Slave_Transmit(): 從機模式發送數據
  • HAL_I2C_Slave_Receive(): 從機模式接收數據
  • HAL_I2C_Mem_Write(): 寫入設備內部地址
  • HAL_I2C_Mem_Read(): 讀取設備內部地址

7. SPI (串行外設接口)

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7.1 SPI初始化

void MX_SPI1_Init(void)
{hspi1.Instance = SPI1;hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;                // 主機模式hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;      // 雙線全雙工hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;          // 8位數據位hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_HIGH;       // 時鐘極性高hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_2EDGE;            // 第二個邊沿采樣hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;                    // 軟件NSS控制hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_8; // 波特率預分頻hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;           // 高位先行hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;           // 禁用TI模式hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; // 禁用CRC計算hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;                    // CRC多項式HAL_SPI_Init(&hspi1);
}

7.2 SPI Flash操作示例

// 保存LED狀態到Flash
void save_led_state(uint8_t led_state)
{// 1. 寫使能uint8_t write_cmd[] = {0x06};HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);  // CS拉低HAL_SPI_Transmit(&hspi1, write_cmd, sizeof(write_cmd), HAL_MAX_DELAY);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);    // CS拉高// 2. 扇區擦除uint8_t sector_erase[] = {0x20, 0x00, 0x00, 0x00};    // 擦除0地址扇區HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);HAL_SPI_Transmit(&hspi1, sector_erase, sizeof(sector_erase), HAL_MAX_DELAY);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(200);  // 等待擦除完成// 3. 寫使能HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);HAL_SPI_Transmit(&hspi1, write_cmd, sizeof(write_cmd), HAL_MAX_DELAY);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);// 4. 頁編程uint8_t page_cmd[] = {0x02, 0x00, 0x00, 0x00, led_state};  // 寫入數據HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);HAL_SPI_Transmit(&hspi1, page_cmd, sizeof(page_cmd), HAL_MAX_DELAY);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(100);  // 等待寫入完成
}// 從Flash讀取LED狀態
uint8_t load_led_state(void)
{uint8_t read_cmd[] = {0x03, 0x00, 0x00, 0x00};  // 讀取命令uint8_t led_state = 0xff;HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);  // CS拉低HAL_SPI_Transmit(&hspi1, read_cmd, sizeof(read_cmd), HAL_MAX_DELAY);HAL_SPI_Receive(&hspi1, &led_state, 1, HAL_MAX_DELAY);  // 接收數據HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);    // CS拉高return led_state;
}

7.3 SPI常用API

  • HAL_SPI_Init(): 初始化SPI
  • HAL_SPI_Transmit(): 發送數據
  • HAL_SPI_Receive(): 接收數據
  • HAL_SPI_TransmitReceive(): 同時發送和接收數據
  • HAL_SPI_Transmit_IT(): 中斷模式發送數據
  • HAL_SPI_Receive_IT(): 中斷模式接收數據
  • HAL_SPI_TransmitReceive_IT(): 中斷模式同時發送和接收數據
  • HAL_SPI_Transmit_DMA(): DMA模式發送數據
  • HAL_SPI_Receive_DMA(): DMA模式接收數據

8. 綜合應用示例

8.1 主函數初始化部分

int main(void)
{/* 復位所有外設，初始化Flash接口和Systick */HAL_Init();/* 配置系統時鐘 */SystemClock_Config();/* 初始化所有配置的外設 */MX_GPIO_Init();MX_TIM1_Init();MX_TIM3_Init();MX_USART1_UART_Init();MX_USART2_UART_Init();MX_SPI1_Init();MX_I2C1_Init();MX_ADC1_Init();/* 用戶代碼初始化 */HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)"hh", 2, 100);  // 測試UART發送tim_start();                // 啟動定時器uart1_start_it();           // 啟動UART1接收中斷led_OFF();                  // 關閉LEDOLED_start();               // 初始化OLEDHAL_TIM_Base_Start(&htim3); // 啟動TIM3基本定時器HAL_ADC_Start(&hadc1);      // 啟動ADC/* 從Flash讀取LED狀態并設置 */uint8_t led_state = load_led_state();if (led_state == 1){led_ON();} else{led_OFF();}/* OLED顯示初始信息 */OLED_ShowString(2, 2, "hello");OLED_ShowNum(1, 1, led_state, 1);/* 無限循環 */while (1){/* ADC讀取并打印 */float value = get_adc_value_print();printf("%.3f\n", value);}
}

8.2 條件編譯示例

// UART接收處理示例
#if 0
if (UART1_STATE == 2) // 檢查是否接收到完整的字符串
{// 處理接收到的字符串printf("Received: %s\n", UART1_BUFFER); // 打印接收到的字符串UART1_INDEX = UART1_STATE = 0;memset(UART1_BUFFER, 0, sizeof(UART1_BUFFER));
}
#endif// 按鈕控制LED示例
#if 0
if (read_button() == 1)
{led_state = !led_state;switch_led(led_state);save_led_state(led_state);
}
#endif// ADC控制LED示例
#if 0
float value = get_adc_value();
//OLED_ShowNum(1, 1, value, 5);
if (value < 1.5) led_ON();
else led_OFF();
#endif

9. 總結

本文檔詳細介紹了STM32 HAL庫編程中常用外設的配置和使用方法，包括：

  1. GPIO：輸入輸出控制，LED和按鈕操作
  2. ADC：模擬信號采集和轉換
  3. UART：串口通信，中斷接收和printf重定向
  4. TIM：基本定時器和PWM輸出
  5. I2C：I2C通信，OLED顯示屏控制
  6. SPI：SPI通信，Flash存儲操作

通過這些基礎外設的學習，可以進一步開發更復雜的STM32應用程序。在實際開發中，可以根據需要組合使用這些外設，實現各種功能。
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10. 參考資料

  1. STM32F1xx HAL庫用戶手冊
  2. STM32F103數據手冊
  3. STM32CubeMX用戶指南

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