STM32F1常用外设介绍（超详细35000字介绍）

1 GPIO配置步骤

第一步，使用RCC开启GPIO的时钟；
第二步，使用GPIO_Init()函数初始化GPIO；
第三步，使用输出或者输入的函数控制GPIO口。

常用的RCC开启始终函数：

void RCC_AHBPeriphClockCmd(uint32_t RCC_AHBPeriph,FunctionalState NewState);
void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph,FunctionalState NewState);
void RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph,FunctionalState NewState);

参数1：选择外设，参数2：使能或者失能。

1.1 常用的GPIO函数

（1）复位GPIO外设函数；

void GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef* GPIOx);

（2）复位AFIO外设函数；

void GPIO_AFIODeInit(void);

（3）初始化GPIO口函数；

用结构体的参数来初始化GPIO口，先定义一个结构体变量，然后把再给结构体赋值，最后调用此函数，函数内部会自动读取结构体的值，然后自动把外设的各个参数配置好。

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx,GPIO_InitTypedef* GPIO_InitStruct);

（4）给GPIO结构体变量赋一个默认值函数；

void GPIO_StructInit(GPIO_InitTypedef* GPIO_InitTypedef);

（5）GPIO的输出函数；

把制定的端口设置为高电平:函数

void GPIO_SetBits(GPIO_InitTypedef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

把指定的端口设置为低电平：

void GPIO_ResetBits(GPIO_InitTypedef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

对根据第三个参数的值来设置电平：

void GPIO_WriteBit(GPIO_InitTypedef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin,BitAction BitVal);

对GPIOx 16个端口同时进行写入操作：

void GPIO_Write(GPIO_InitTypedef* GPIOx,uint16_t PortVal);

在推挽输出模式下，高低电平都具有驱动能力，开漏输出模式的高电平是没有驱动能力的，开漏输出模式的低电平具有驱动能力；

#define的新名字在左边，并且可以给任何变量换名字，而typedef只能给变量换名字，新名字在右边。

（6）GPIO的输入函数

读取输入数据寄存器某个端口的输入值，返回值是高低电平函数：

uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_InitTypedef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

读取GPIO的每一位的值，返回值是16位的数据,每一位代表一个端口值：

uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_InitTypedef* GPIOx);

读取输出数据寄存器的某一位：

uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_InitTypedef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

读取整个输出寄存器：

uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_InitTypedef* GPIOx);

1.2 程序示例

void LED_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//开启GPIO时钟
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义GPIO结构体
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;//打开的引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//配置响应速度
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//写入参数
	
	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2);//置高电平
}

void LED1_ON(void)
{
	GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}

void LED1_OFF(void)
{
	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}

void LED1_Turn(void)
{
	if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 0)//读取输出引脚的电平
	{
		GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
	}
	else
	{
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);//设置低电平
	}
}

void LED2_ON(void)
{
	GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}

void LED2_OFF(void)
{
	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}

void LED2_Turn(void)
{
	if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2) == 0)
	{
		GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
	}
	else
	{
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
	}
}

2 中断

中断：在主程序运行过程中，出现了特定的中断触发条件（中断源），使得CPU暂停当前正在运行的程序，转而去处理中断程序，处理完成后又返回原来被暂停的位置继续运行；
中断优先级：当有多个中断源同时申请中断时，CPU会根据中断源的轻重缓急进行裁决，优先响应更加紧急的中断源；
中断嵌套：当一个中断程序正在运行时，又有新的更高优先级的中断源申请中断，CPU再次暂停当前的中断程序，转而去处理新的中断程序，处理完后依次进行返回；
NVIC：NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位（0~15）决定，这4位可以进行切分，分为高n位的抢占优先级和低4-n位的响应优先级；
抢占优先级高的可以进行中断嵌套，响应优先级高的可以进行优先排队，抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队；
EXTI：（Extern Interrupt）外部中断；
EXTI可以检测指定GPIO口的电平信号，当其指定的GPIO口产生电平变化时，EXTI将立即向NVIC发出中断申请，经过NVIC裁决后即可中断CPU主程序，使CPU执行EXTI对应的中断程序；
支持的触发方式：上升沿/下降沿/双边沿/软件触发；
支持的GPIO口：所有GPIO口，但相同的Pin不能同时触发中断；
通道数：16个GPIO_Pin，外加PVD输出、RTC闹钟、USB唤醒、以太网唤醒；
触发响应方式：中断响应/事件响应。

AFIO选择中断引脚，外部中断的9-5,15-10会触发同一个中断函数，再根据标志位来区分到底是哪个中断进来的配置数据选择器，只有一个Pin接到EXTI。

在STM32中AFIO主要完成两个任务：复用功能引脚重映射、中断引脚选择或、与、非门。

2.1 EXTI配置步骤

第一步，配置RCC，把设计到的外设时钟都打开；
第二步，配置GPIO，选择端口为输入模式；
第三步，配置AFIO，选择使用的一路GPIO，连接到后面的EXTI；
第四步，配置EXTI，选择边沿触发方式，选择触发响应方式；
第五步，配置NVIC，给中断选择一个合适的优先级；

EXTI和NVIC时钟默认是打开的，NVIC是内核的外设，内核的外设都不需要开启时钟，RCC管的都是内核外的外设。

（1）复位AFIO外设：

void GPIO_AFIODeInit(void);

（2）锁定GPIO配置函数：

void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

（3）配置AFIO的事件输出功能函数：

void GPIO_EventOutputConfig(uint8_t GPIO_PortSource,uint8_t GPIO_PinSource);
void GPIO_EventOutputCmd(FunctionalState NewState);

（4）配置引脚重映射函数：

void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap,FunctionalState NewState);

（5）配置AFIO的数据选择器，选择想使用的中断引脚函数：

void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource,uint8_t GPIO_PinSource);

（6）恢复上电默认的状态函数：

void EXTI_DeInit(void);

（7）根据结构体配置EXTI外设函数：

void EXTI_Init(EXTI_InitTypedef* EXTI_InitStruct);

（8）给传入的结构体参数赋一个默认值函数：

void EXTI_StructInit(EXTI_InitTypedef* EXTI_InitStruct);

（ 9）软件触发外部中断函数：

参数给一个中断线，就能软件触发一次这个外部中断函数

void EXTI_GenerateSWInterrupt(uint32_t EXTI_Line);

在外设运行的时候会产生一些状态标志位，例如：外部中断来了，挂起寄存器会置一个标志位，标志位放在状态寄存器，当程序想看这些标志位。

（10）获取指定的标志位函数：

FlagStatus EXTI_GetFlagStatus(uint32_t EXTI_Line);

（11）对置1的标志位进行清除函数：

void EXTI_ClearFlag(uint32_t EXTI_Line);

（12）在中断函数中获取标志位函数：

ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line);

（13）清除中断挂起标志位函数：

void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line);

（14）中断分组函数：

void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);

（15）根据结构体里面的参数初始化NVIC函数：

void NVIC_Init(NVIC_InitTypedef* NVIC_InitStruct);

（16）设置中断向量表函数：

NVIC_SetVectorTable函数的功能是设置向量表的位置和偏移。其中输入参数中，对于32位的OFFSET向量表基地址的偏移量对于FLASH，参数值必须高于0x08000100，对于RAM必须高于0X100。

void NVIC_SetVectorTable(uint8_t NVIC_VectTab,uint32_t Offset);

（17）系统低功耗配置函数：

void NVIC_SystemLPConfig(uint8_t LowPowerMode,FunctionalState NewState)

中断函数要简短快速，不要在中断中执行Delay。

2.2 程序示例

int16_t Encoder_Count;

void Encoder_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//开启GPIO时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);//开启AFIO时钟
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义初始化结构体
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉输入
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;//开启引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//设置响应速度
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//配置参数
	
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);//选择中断线路
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource1);
	
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;//定义外部中断结构体
	EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0 | EXTI_Line1;//设置中断线
	EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;//开启中断线路
	EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//中断模式
	EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;//下降沿触发
	EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);//写入参数
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//中断优先级分组
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//定义NVIC结构体
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;//设置中断通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//通道使能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//抢占优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//响应优先级
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//写入参数

	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;//设置中断通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//通道使能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//抢占优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;//响应优先级
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//写入参数
}

int16_t Encoder_Get(void)
{
	int16_t Temp;
	Temp = Encoder_Count;
	Encoder_Count = 0;
	return Temp;
}

void EXTI0_IRQHandler(void)//线路0中断函数
{
	if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET)//判断中断挂起位
	{
		/*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
		if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)//读取输入高低电平
		{
			if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
			{
				Encoder_Count --;
			}
		}
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);//清除中断挂起标志位
	}
}

void EXTI1_IRQHandler(void)//线路1中断函数
{
	if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) == SET)//判断标志位
	{
		/*如果出现数据乱跳的现象，可再次判断引脚电平，以避免抖动*/
		if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)//读取输入高低电平
		{
			if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)
			{
				Encoder_Count ++;
			}
		}
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);//清除中断挂起标志位
	}
}

3 定时器

TIM（Timer）定时器；
定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断；
16位计数器、预分频、自动重装寄存器的时基单元，在72M计数时钟下可以实现最大59.65s的定时；
不仅具备基本的定时器中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能；
根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型；
对72MHz计72个数就是1MHz，也就是1us的时间，计72000个数，那就是1KHz也就是1ms的时间；
59.65s =65536 X 65536X 1/72M/(中断频率倒数)；
STM32的定时器支持级联的模式：一个定时器的输出当做另一个定时器的输入最大定时时间就是59.65s X 65536 X 65536；

预分频器（PSC）：对输入的基准频率提前进行一个分频的操作；实际分频系数 = 预分频器的值 + 1，最大可以写65535即65536分频；

计数器（CNT）：也是16位，值可以从0~65535，当计数器的值自增（自减）到目标值时，产生中断，完成定时；

自动重装寄存器（）：也是16位当计数值等于自动重装值时，就是计时的时间到了，就会产生一个中断信号，并且清零计数器，计数器自动开始下一次的计数计时，计数值等于自动重装值的中断一般叫做“更新中断”，此更新中断就会通往NVIC，再配置好NVIC的定时器通道，定时器上的更新中断就会得到CPU的响应了，对应的事件叫做“更新事件”，更新事件不会触发中断，但可以触发内部其他电路的工作。

从基准时钟，到预分频器，再到计数器，计数器自增，同时不断地与自动重装寄存器进行比较，计数器和自动重装寄存器的值相等时，即计时时间到，这时会产生一个更新中断和更新事件，CPU响应更新中断，就完成了定时中断的任务了。

3.1 主从触发模式

使用定时器的主模式，可以把定时器的更新事件映射到触发输出TRGO（Trigger Out）的位置，TRGO直接接到DAC的触发转换引脚上，这样定时器的更新就不需要再通过中断来触发DAC转换了。

缓冲寄存器：某个时刻把预分频器由0改成了1，当计数计到一半的时候改变了分频值，这个变化不会立即生效，而是会等到本次计数周期结束时，产生了了更新事件，预分频器的值才会被传递到缓冲寄存器里面去，才会生效。

举个例子来说，如果我们想改变ARR寄存器中的值，但是当前的定时还没有结束，在这时如果未设置影子寄存器，那么设定的值会立即生效。而如果设置了影子寄存器，那么新的值会在当前计数周期结束之后生效。

计数器计数频率：CK_CNT = CK_PSC / (PSC + 1)；

计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1) = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)。

3.2 开启定时器步骤

第一步，RCC开启时钟；
第二步，选择时基单元的时钟源；
第三步，配置时基单元；
第四步，配置输出中断控制，允许更新中断输出到NVIC；
第五步，配置NVIC，在NVIC中打开定时器中断的通道，并分配一个优先级；
第六步，运行控制；
第七步，使能计数器。

3.3 定时器常用的库函数

（1）恢复缺省配置函数：

void TIM_DeInit(TIM_TypeDef* TIMx);

（2）时基单元初始化函数：

void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

（3）把结构体变量赋一个默认值函数：

void TIM_TimeBaseStructInit(TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

（4）使能计数器函数：

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

（5）使能中断输出信号函数：

void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);

（6）选择内部时钟函数：

void TIM_InternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx);

（7）选择ITRx其他定时器的时钟函数：

void TIM_ITRxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);

（8）选择TIx捕获通道的时钟函数：

void TIM_TIxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TIxExternalCLKSource,uint16_t TIM_ICPolarity, uint16_t ICFilter);

参数3：输入的极性参数4：滤波器。

（9）选择ETR通过外部时钟模式1输入的时钟函数：

void TIM_ETRClockMode1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity, uint16_t ExtTRGFilter);

参数2：预分频器参数3：输入的极性参数4：滤波器。

（10）选择ETR通过外部时钟模式2输入的时钟函数：

void TIM_ETRClockMode2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity, uint16_t ExtTRGFilter);

（11）单独配置ETR引脚的预分频器、极性、滤波器这些参数的函数：

void TIM_ETRConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity, uint16_t ExtTRGFilter);

（12）单独写预分频值函数：

void TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Prescaler, uint16_t TIM_PSCReloadMode);

参数3：写入的模式，在更新事件生效，或者在写入后，手动产生一个更新事件，让这个值立刻生效。

（13）改变计数器的计数模式函数：

void TIM_CounterModeConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_CounterMode);

（14）自动重装器预装功能配置函数：

TIM_ARRPreloadConfig设置为DISABLE 和ENABLE的问题，他的作用只是允许或禁止在定时器工作时向ARR的缓冲器中写入新值，以便在更新事件发生时载入覆盖以前的值。

void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

（15）给计数器写入一个值函数：

void TIM_SetCounter(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Counter);

（16）给自动重装器写入一个值函数：

void TIM_SetAutoreload(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Autoreload);

（17）获取当前计数器的值函数：

uint16_t TIM_GetCounter(TIM_TypeDef* TIMx);

（18）获取当前预分频器的值函数：

uint16_t TIM_GetPrescaler(TIM_TypeDef* TIMx);

使用跨文件的变量： extern声明变量，告诉编译器，有Num这个变量在别的文件中定义了，在此文件中也可以使用。

3.4 程序示例

void Timer_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//开启TIM2时钟
	
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);//使用内部时钟
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;//定义时基单元结构体
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//设置不分频
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//设置向上计数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10000 - 1;//ARR自动重装值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1;//PSC不分频
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;//重复计数器的值，高级定时器特有
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);//写入参数
	
	TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);//清除更新标志位
	TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);//中断输出
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//中断优先级分组
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//NVIC结构体
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;//定时器通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;//抢占优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//响应优先级
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//写入参数
	
	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);//开启定时器
}

/*
void TIM2_IRQHandler(void)
{
	if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)//判断是否中断溢出
	{
		
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);//清除中断标志位
	}
}
*/

4 输出比较

OC（Output Compare）输出比较；
输出比较可以通过比较CNT和CCR寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形；
每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道；
高级定时器的前3个通道额外拥有死去生成和互补输出的功能；

4.1 输出比较常用的函数

（1）配置输出比较函数：

void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC3Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC4Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);

（2）给输出比较结构体赋一个默认值函数：

void TIM_OCStructInit(TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);

（3）配置强制输出模式函数：

在运行中想要暂停输出波形并且强制输出高或者低电平，强制输出高电平和设置百分百占空比一样，强制输出低电平和设置百分百低电平是一样的。

void TIM_ForcedOC1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC3Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC4Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);

（4）配置CCR寄存器的预装功能函数：

预装功能就是影子寄存器：写入的值不会立即生效，而是在更新事件才会生效。

void TIM_OC1PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC3PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC4PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);

（5）配置快速使能函数：

void TIM_OC1FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC2FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC3FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC4FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);

（6）外部事件时清除REF信号函数：

void TIM_ClearOC1Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC2Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC3Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC4Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);

（7）单独设置输出比较的极性函数，带N的是高级定时器里互补通道的配置函数：

void TIM_OC1PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
void TIM_OC1NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);
void TIM_OC2PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
void TIM_OC2NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);
void TIM_OC3PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
void TIM_OC3NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);
void TIM_OC4PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);

（8）单独修改输出使能参数函数：

void TIM_CCxCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCx);
void TIM_CCxNCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCxN);

（9）选择输出比较模式函数：

void TIM_SelectOCxM(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_OCMode);

（10）单独更改CCR寄存器的值的函数：

void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);
void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3);
void TIM_SetCompare4(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare4);

（11）使用高级定时器输出PWM时调用使能主输出函数：

void TIM_CtrlPWMOutputs(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

定时器输出需要使用复用推挽输出，开启复用推挽输出引脚的控制权才能交给片上外设，PWM波形才能通过引脚输出

（12）引脚重映射：

开启AFIO时钟函数：

void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState);

完全重映射：四个引脚全换；
部分重映射：前面两个引脚变了或者后面两个引脚变了；
调试端口不能做普通的GPIO口使用，需要解除复用。

4.2 程序示例

void PWM_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//开启TIM2时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//开启GPIO时钟
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义GPIO结构体
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;//开启引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//配置响应速度
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//写入参数
	
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);//使用内部时钟
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;//配置时基单元
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//不分频
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;		//ARR
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 36 - 1;		//PSC
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;//重复计数器
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);//写入参数
	
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;//定义输出比较结构体
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);//给结构体赋默认值
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//PWM1模式
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//有效电平为高电平
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;		//CCR
	TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);//写入参数
	
	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);//开启时钟
}

void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare3(TIM2, Compare);//设置CCR3的值
}

5 输入捕获

IC（Input Capture）输入捕获；
输入捕获模式下，当通道输入引脚出现指定电平跳变时，当前CNT的值将被锁存到CCR中，可用于测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数；
每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输入捕获通道；
可配置PWMI模式，同时测量频率和占空比；
可配合主从触发模式，实现硬件全自动测量。

5.1 频率测量方法

（1）测频法

在闸门时间T内，对上升沿计次，得到N，则频率：

（2）测频法

自定一个闸门时间T，通常设置为1s，在1s时间内，对信号上升沿计次，从0开始计，每来一个上升沿，计次+1，每来一个上升沿，其实就是来了一个周期的信号，在1s时间内，来个几个周期，频率就是多少Hz，（频率的定义：1s内出现了多少个重复的周期），这是一种直接按频率定义来测量的方法，闸门时间也可以是2s，计次值除2，就是频率。

测频法测量的是一个闸门时间的多个周期自带一个均值滤波，如果在闸门时间内波形频率有变化，得到的其实是这一段时间的平均频率，测频法测量时间慢，测量结果是一段时间的平均值，值比较平滑。

（3）测周法

两个上升沿内，以标准频率计次，得到N，则频率：

测周法：捕获信号的两个上升沿，测量之间持续的时间，使用一个已知的标准频率的计次时钟，来驱动计数器，从一个上升沿开始计，计数器从0开始，一直计到下一个上升沿，停止，计一个数的时间是1/fc，计N个数时间就是N/fc，N/fc就是周期，再取个倒数，就得到频率的公式，fx = fc/N。

测周法只测量一个周期，就能出一次结果，出结果的速度取决于待测信号的频率，一般来说测周法结果更新更快，但是由于他只测量一个周期，所以结果值会受噪声的影响，波动比较大。

测频法适合测高频信号，测周法适合测量低频信号。

例如：定了1s为闸门周期，结果1s内一个上升沿都没有，但不能认为频率是0，计次N很少时，误差会非常大，所以测频法适合测量高频率的信号，测周法适合低频信号，低频信号，周期比较长，计次就会比较多，有助于减少误差。如果待测频率太高，那么一个周期内只能计一两个数，如果待测信号再高一些，甚至一个数也计不到，不能认为频率无穷大；

中界频率：测频法与测周法误差相等时的频率点（测频法和测周法的N相同）；

计数次数越多，±1误差对结果的影响越小；待测频率<中界频率，测周法合适；待测频率>中界频率，测频法合适。

异或门：当输入引脚的任何一个引脚有电平翻转时，输出引脚就产生一次电平翻转。

输入信号来到输入滤波器（对信号进行滤波，避免高频的毛刺信号误触发）和边沿检测器（可以选择高电平触发，或者低电平触发）；

有两套滤波和边沿检测电路，第一套电路：经过滤波和极性选择得到TI1FP1，输入给通道1的后续电路，第二套电路：经过另一个滤波和极性选择得到TI1FP2，输入给下面通道2的后续电路，同理下面TI2的信号进来，也经过两套滤波和极性选择，得到TI2FP1和TI2FP2，其中TI2FP1输入给上面，TI2FP2输入给下面，两个输入信号进来可以选择各走各的，也可以选择进行交叉，让CH2引脚输入给通道1，或者CH1引脚输入给通道2，这样做的目的可以灵活切换后续捕获电路的输入，通过数据选择器进行灵活选择，可以把一个引脚的输入，同时映射到两个捕获单元，这是不是PWMI的经典结构。例如，第一个捕获通道，使用上升沿触发，用来捕获周期，第二个通道，使用下降沿触发，用来捕获占空比，两个通道同时对一个引脚进行捕获，就可以同时测量频率和占空比，这就是PWMI模式。

TRC是为了无刷电机的驱动；输入信号进行滤波和极性选择后，来到预分频器，预分频器，每个通道各有一个，可以选择对前面的信号进行分频，分频之后的触发信号就可以触发捕获电路进行工作了，每来一个触发信号，CNT的值就会向CCR转运一次，转运的同时，会发送一个捕获事件，这个事件会在状态寄存器置标志位，同时也可以产生中断，如果需要再捕获期间处理事情就可以开启这个捕获中断；

例如：配置上升沿触发捕获，每来一个上升沿，CNT转运到CCR一次，因为CNT计数器是由内部的标准时钟驱动的，所以CNT的数值，可以用来记录两个上升沿之间的时间间隔，这个时间间隔就是周期，再取个倒数就是测周法测量的频率了，每次捕获后要把CNT清0，下次再上升沿再捕获的时候取出的CNT才是两个上升沿的时间间隔，可以用主从触发模式，自动来完成。

数字滤波器：由一个事件计数器组成，记录到N个事件后会产生一个输出的跳变，简单来说滤波器的工作原理就是，以采样频率对输入信号进行采样，当连续N个值都为高电平，输出才为高电平，连续N个值都为低电平输出才为低电平，如果信号出现高频抖动，导致连续采样N个值不全都一样，那输出就不会变化，这样就可以达到滤波的效果，采样频率越低，采样个数N越大，滤波效果就越好。

5.3 主从触发模式

（主模式、从模式和触发源选择三个功能的简称）。

主模式：将定时器内部的信号映射到TRGO引脚，用于触发别的外设。

从模式：接收其他外设或者自身外设的一些信号，用于控制自身定时器的运行，也就是被别的信号控制。

触发源选择：选择从模式的触发信号源，也可以认为是从模式的一部分，触发源选择，选择一个指定的信号得到TRGI，TRGI去触发从模式，从模式可以在上述列表里，选择一项操作来自动执行。例如：让TI1FP11信号自动触发CNT清零，触发源选择可以选择TI1FP1，从模式执行的操作，就可以选择执行Reset的操作，这样TI1FP1的信号就可以自动触发从模式，从模式自动清零CNT，实现硬件全自动测量。

5.2 输入捕获基本结构

只使用了一个通道，目前只能测量频率，配置好时基单元，启动定时器，CNT就会在预分频之后的时钟驱动下，不断自增，这个CNT就是测周法用来计数计时的，经过预分频之后的时钟频率就是，驱动CNT的标准频率fc，(标准频率 = 72M/预分频系数)，下面输入捕获通道1的GPIO口，输入一个上面的方波信号，经过滤波器和边沿检测，选择TI1FP1为上升沿触发，之后输入选择直连的通道分频器选择不分频，当TI1FP1出现上升沿之后，CNT的当前计数值转运到CCR1里，同时触发源选择，选择TI1FP1选择为触发信号，选中TI1FP1为触发信号，从模式选择复位操作，TI1FP1的上升沿也同样会通过上面的触发源选择那一路，取触发CNT清零，注意是先转运CNT的值到CCR里去，再出发从模式给CNT清零或者是非阻塞的同时转移，CNT的值转移到CCR，同时0转移到CNT里面去，不能是先清零CNT，再捕获，否则捕获值都是0了。

例如：左上角图，信号产生一个上升沿，CCR1 = CNT，就是把CNT的值转运到CCR1里面去，这是输入捕获自动执行的让CNT = 0，清零计数器（从模式自动执行的），在一个周期之内，CNT在标准时钟的驱动下，不断自增，并且由于之前清零过了，所以CNT就是从上升沿开始，从0开始计数一直++，指导，下一次上升沿来临，然后执行相同的操作，CCR1 = CNT，CNT = 0，第二次捕获时CNT，继续执行操作；

如果信号频率太低，CNT的计数值可能会溢出，想使用从模式自动清除CNT，只能用通道1和通道2，对于通道3和通道4，就只能开启捕获中断，在中断里手动清零了。（这样做程序会处于频繁中断的状态，比较消耗软件资源）。

5.3 程序示例

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	TIM_InternalClockConfig(TIM3);
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;		//ARR
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;		//PSC
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;//定义输入捕获结构体
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;//通道1
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;//滤波器开最大
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;//上升沿触发
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//不分频
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;//直接模式
	TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
	
	TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);//选择触发源
	TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);//从模式
	
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);//开启定时器
}

uint32_t IC_GetFreq(void)
{
	return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);
}

6 PWMI基本结构

PWMI模式，使用了两个通道捕获一个引脚可以同时测量周期和占空比，TI1FP1配置上升沿触发，触发捕获和清零CNT，TI1FP2，配置为下降沿触发，通过交叉通道，去触发通道2的捕获单元，去触发通道2的捕获单元

例如：左上角图，最开始上升沿，CCR1捕获，同时清零CNT，之后CNT一直++，在下降沿这个时刻，触发CCR2捕获，这时CCR的值就是高电平期间的计数值，CCR2捕获不会触发CNT清零，CNT++，直到下一次上升沿，CCR1捕获周期，CNT清零，这样执行，CCR1就一整个周期的计数值，CCR2就是高电平期间的计数值，用CCR2/CCR1，就是占空比。

6.1 常用函数

（1）单独写入PSC的函数：

void TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Prescaler, uint16_t TIM_PSCReloadMode);

（2）输入捕获步骤：

RCC开启时钟，把GPIO的TIM的时钟打开；
GPIO初始化，把GPIO配置成输入模式，一般选择上拉输入或者浮空输入模式；
配置时基单元，让CNT计数器在内部时钟的驱动下自增运行；
配置输入捕获单元，包括滤波器、极性、直连通道还是交叉通道、分频器这些参数；
选择从模式的触发源，触发源选择TI1FP1，调用一个库函数即可；
选择触发之后执行的操作，执行Reset操作，调用一个库函数即可；
调用TIM_Cmd函数，开启定时器。

（3）输入捕获常用函数：

结构体配置输入捕获单元的函数：输出比较每个通道占用一个函数，输入捕获4个通道是共用一个函数的,在结构体中有额外的参数来选择通道。

void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

**另一个输入捕获的初始化函数：**与上一个函数类似都是用于初始化输入捕获单元的，上一个函数只是单一的配置一个通道，而这个函数可以快速配置两个通道，把外设电路配置成PWMI的电路。

void TIM_PWMIConfig(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

给输入捕获结构体赋一个初始值函数：

void TIM_ICStructInit(TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);

（4）选择输入触发源TRGI函数：调用此函数可以选择从模式的触发源。

void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource);

（5）选择输出触发源TRGO函数：

void TIM_SelectOutputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TRGOSource);

（6）选择从模式函数：

void TIM_SelectSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_SlaveMode);

（7）单独配置通道1、2、3、4的分频器函数，在参数结构体里也可以配置：

void TIM_SetIC1Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);
void TIM_SetIC2Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);
void TIM_SetIC3Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);
void TIM_SetIC4Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC);

**（8）读取四个通道的CCR函数，**输出比较模式下，CCR是只写的，要用SetCompare写入，输入捕获模式下，CCR是只读的，要用GetCapture读出：

uint16_t TIM_GetCapture1(TIM_TypeDef* TIMx);
uint16_t TIM_GetCapture2(TIM_TypeDef* TIMx);
uint16_t TIM_GetCapture3(TIM_TypeDef* TIMx);
uint16_t TIM_GetCapture4(TIM_TypeDef* TIMx);

6.2 程序示例

void IC_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	TIM_InternalClockConfig(TIM3);
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;		//ARR
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;		//PSC
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;//直接模式
	TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_ICInitStructure);//另一个通道选择相反的配置

	TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);//选择触发源
	TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);//选择从模式
	
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

uint32_t IC_GetFreq(void)
{
	return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);
}

uint32_t IC_GetDuty(void)
{
	return (TIM_GetCapture2(TIM3) + 1) * 100 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);
}

7 编码器接口

Encoder Interface编码器接口，编码器接口可接收增量（正交）编码器的信号，根据编码器旋转产生的正交信号脉冲，自动控制CNT自增或自减，从而指示编码器的位置、旋转方向和旋转速度；每个高级定时器和通用定时器都拥有1个编码器接口，两个输入引脚借用了输入捕获的通道1和通道2。

对于需要频繁执行，操作简单的任务，一般会设计一个硬件模块来自动完成，把两个编码器的A相和B相，接入STM32，定时器的编码器接口，编码器接口自动控制时基单元中的CNT计数器，进行自增或者自减，例如CNT初始值为0，编码器右转CNT++，右转产生一个脉冲，CNT++,左转CNT–，编码器接口（相当于带有方向控制的外部时钟）同时控制CNT的计数时钟和计数方向，CNT的值就表示了编码器的位置，每隔一段时间取一次CNT的值再把CNT清零，每次取出来的值就带标了编码器的速度，编码器的测速实际上就是测频法测正交脉冲的频率，CNT计次，每隔一段时间取一次计次，也可以用外部中断来接编码器（用软件资源来弥补硬件资源）。

当编码器的旋转轴转起来时，A相和B相就会输出方波信号，转的越快，方波的频率越高，方波的频率就代表了速度，取出任意一相的信号来测量频率，就能知道旋转速度，只有一相的信号无确定旋转方向。

正交信号：当正转时，A相超前B相90度，反转时，A相滞后B相90度。

正转时，第一个时刻，A相上升沿，对应B此时是低电平，第二个时刻，B相上升沿，对应A相高电平，第三个时刻，A相下降沿，对应B相高电平，B相下降沿，对应A相低电平。

反转时，第一个时刻，B相上升沿，对应A相低电平，第二个时刻A相上升沿，对应B相高电平，第三个时刻，B相下降沿，对应A相高电平，第四个时刻，A相下降沿，对应B相低电平。

当A、B相出现这些边沿时，对应另一相的状态，正转和反转正好是相反的；

编码器接口的设计逻辑是：首先把A相和B相的所有边沿作为计数器的计数时钟，出现边沿信号时，就计数自增或者自减，

编码器接口的两个引脚，借用了输入捕获单元的前两个通道，编码器的输入引脚就是定时器的CH1和CH2两个引脚，信号的通路就是，CH1通过这里，通向编码器接口，CH3和CH4和编码器接口无关，其中CH1和CH2的输入捕获滤波器和边沿检测，编码器接口也有使用，但是后面的是否交叉，预分频器和CCR寄存器，与编码器接口无关，这就是编码器接口的输入部分，编码器接口的输出部分，相当于从模式控制器，控制CNT的计数时钟和计数方向，输出过程就是如果产生边沿信号，并且对应另一相的状态为正转，则控制CNT自增否则控制CNT自减，此时计数时钟和计数方向都处于编码器接口托管的状态，计数器的自增和自减，受编码器的控制。

编码器接口的基本结构：

输入捕获的前两个通道，通过GPIO口接入编码器的A、B相然后通过滤波器和边沿检测极性选择，产生TI1TP1和TI2FP2，通向编码器接口，编码器接口通过控制预分频器控制CNT计数器的时钟，同时，编码器接口还根据编码器的旋转方向，控制CNT的计数方向，编码器正转时，CNT自增，编码器反转时，CNT自减，一般设置ARR为65535，最大量程

工作模式：

编码器接口的工作逻辑：TI1FP1和TI2FP2接的就是编码器的A、B相，在A相和B相的上升沿或者下降沿触发计数，向上计数还是向下计数取决于边沿信号发生时，另一相的电平状态（相对信号的电平）。

配置流程：

RCC开启时钟，开启GPIO和定时器的时钟；
配置GPIO，配置为输入模式；
配置时基单元，预分频器选择不分频，自动重装，一般给最大65535；
配置输入捕获单元，只需要配置滤波器和极性两个参数；
配置编码器接口模式，调用一个库函数即可；
调用TIM_cmd启动定时器。

**注意：**如果需要测量编码器的速度：每隔一段固定的闸门时间，取出一次CNT，然后把CNT清零。

7.1 配置函数

void TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_EncoderMode,
                                uint16_t TIM_IC1Polarity, uint16_t TIM_IC2Polarity);

配置上拉输入还是下拉输入：看外部模块输出的默认电平，与外部模块输出的默认电平相同，防止默认电平打架，如果不确定外部模块输出的默认状态，或者外部信号输出功率非常小，尽量选择浮空输入。

7.2 程序示例

void Encoder_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
		
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;		//ARR
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1;		//PSC
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
	TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;
	TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;
	TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
	
	TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//编码器电机模式
	
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);//开启定时器
}

int16_t Encoder_Get(void)
{
	int16_t Temp;
	Temp = TIM_GetCounter(TIM3);//获取CNT的值
	TIM_SetCounter(TIM3, 0);//设置CNT的值
	return Temp;
}

8 ADC模拟数字转换器

ADC（Analog-Digital Converter）可以将引脚上连续变换的模拟量转换成内存中储存的数字变量，建立模拟电路到数字电路的桥梁，ADC读取引脚上的模拟电压，转换为一个数据，存在寄存器里，再把这个数据读取到变量里来，就可以进行显示、判断、记录等操作

12位（分辨率，位数越高，量化结果就越精细，对应分辨率就越高）逐次逼近型ADC，1us转换时间（转换频率），

输入电压范围：0-3.3V，转换结果范围：0~4095，ADC的输入电压要求在芯片的负极和正极之间变化，最低电压是负极0V，最高电压是正极3.3V，经过ADC转换之后最小值是0，最大值是4095，0V对应0,3.3V对应4095，中间都是一一对应的线性关系。

18个输入通道，可测量16个外部和2个内部信号源，外部信号源就是16个GPIO口，在引脚上直接模拟信号就行了，不需要任何的额外电路引脚就能直接测电压，2个内部信号源是内部温度传感器和内部参考电压，温度传感器可以测量CPU的温度，内部参考电压是一个1.2V左右的基准电压，这个基准电压不随外部供电电压变化而变化，如果芯片的供电不是标准的3.3V测量外部引脚的电压就可能不对，这时可以读取基准电压进行校准，这样就可以得到正确的电压值了。

规则组和注入组两个转换单元，这个是STM32 ADC的增强功能，普通AD转换流程是，启动一次转换，读一次值，然后再启动，在读值，这样的流程，但是STM32的ADC可以列一个组，连续转换多个值，一次性启动一个组，连续转换多个值，并且有两个组，一个是用于常规使用的规则组，一个是用于突发事件的注入组。

模拟看门狗自动检测输入电压范围，此ADC一般可以用于测量光线强度、温度，经常会要求光线高于某个阈值、低于某个阈值，或者温度高于某个阈值，低于某个阈值时，执行一些操作，高于某个阈值，低于某个阈值的判断，就可以用模拟看门狗来自动执行，模拟看门狗可以检测指定的某些通道，当AD值高于它设定的上阈值或者下阈值时，就会申请中断，就可以在中断函数中执行相应的操作，这样就不用手动读值，再用if判断了

STM32F103C8T6 ADC资源：ADC1、ADC2,10个外部输入通道，最多只能测量10个外部引脚的模拟信号

（1）逐次逼近型ADC的内部结构：

这个图是ADC0809的内部结构图，它是一个独立的8位逐次逼近型ADC芯片，左边IN0~到IN7，是8路输入通道，通过通道选择开关，选中一路，输入到比较器上方进行转换，下面部分是地址锁存和译码，就是想选中哪一路，就把通道号放在这三个引脚上，然后给一个锁存信号，上面对应的通路开关就自动拨好了，相当于可以通过模拟信号的数据选择器，因为ADC转换是一个非常快的过程，给个开始信号，过个几个us就转换完成了想转换多路信号，那不必设计多个AD转换器，只需要一个AD转换器，然后加一个多路选择开关，想转换哪一路，选中对应通道，然后再开始转换就行了，这就是输入通道选择的部分，这个ADC0809只有8个输入通道，STM32内部的ADC是有18个输入通道，对应的是18路输入的多路开关，输入信号选好后，到电压比较器，它可以判断两个输入信号电压的大小关系，输出一个高低电平指示谁大谁小，它的两个输入端，一个是待测的电压，另一个是DAC的电压输出端，DAC是数模转换器，给一个数据，就可以输出数据对应的电压，DAC内部是适应加权电阻网络来实现的转换，将外部输入的未知的电压和一个已知输出的电压，两个同时输入到电压比较器，进行大小判断，如果DAC输出的电压比较大，就调小DAC数据，如果DAC输出的电压比较小，就增大DAC数据，直到DAC输出的电压和外部通道输入的电压近似相等，这样DAC输入的数据就是外部电压的编码数据了，这就是DAC的实现原理，电压调节的过程是逐次逼近SAR来完成的，为了最快找到未知电压的编码，通常会使用二分法进行寻找，EOC（End Of Convert）是转换结束信号，START是开始转换，给一个输入脉冲，开始转换，CLOCK是ADC时钟，因为ADC内部是一步一步进行判断的，所以需要时钟来推动这个过程，下面VREF+和VREF-是DAC的参考电压，例如给一个数据255，是对应5V还是3.3V就由参考电压决定，这个DAC的参考电压也决定了，ADC的输入范围，所以他也是ADC参考电压，左边是整个芯片电路的供电，VCC和GND，通常参考电压的VCC是一样的，会接在一起，参考电压的负极和GND也是一样的，也接到一起，一般情况下ADC输入电压的范围就和ADC的供电是一样的。

（2）STM32的ADC：

左边是ADC的输入通道、包括16个GPIO口，IN0~IN15，和两个内部的通道，一个是内部温度传感器，另一个是VREFINT（V Reference Internal），内部参考电压，总共是18个输入通道，然后到达模拟多路开关，可以指定想要的通道，右边是多路开关的输出，进入到模数转换器，转化结果会放在数据寄存器中，读取寄存器就能知道ADC转换的结果了，对于普通的ADC，多路开关一般都是只选中一个的，就是选中某个通道、开始转换、等待转换完成、取出结果，这是普通的流程，但是STM32就可以同时选中多个，在转换的时候，还分成了两个组，规则通道组和注入通道组，规则组可以一次最多选中16个通道，注入组最多可以选中4个通道，就像是去餐厅点菜，普通的ADC是，你指定一个菜，老板给你做，然后做好了送给你，而这里是，你指定一个菜单，这个菜单最多可以填16个菜，然后直接递个菜单给老板，老板就按照菜单的顺序依次做好，一次性给你端上来，这样的话就可以大大提高效率，当然菜单也可以只写一个菜，这样这个菜单就简化成普通模式了，对于这个菜单也有两种，一种是规则组菜单，可以同时上16个菜，但是规则组只有一个数据寄存器，就是桌子比较小，最多只能放一个菜，如果上16个菜，前15个菜都会被挤掉，只能的到第16个菜，所以对于规则组转换来说，如果使用这个菜单的话，最好配合DMA来实现，DMA是一个数据转运小帮手，它可以在每上一个菜之后，把这个菜挪到其他地方去，防止被覆盖，规则组虽然可以同时转换16个通道，但是数据寄存器只能存一个结果，如果不想之前的结果被覆盖，那在转换完成之后，就要尽快把结果拿走，注入组，相当于是餐厅的VIP座位，在这个座位上一次最多可以点4个菜，并且数据寄存器有4个可以同时上4个菜，对于注入组而言，就不用担心数据覆盖的问题了，这就是规则组和注入组的介绍，一般情况下，使用规则组就足够了，如果要使用规则组的菜单，那就配合DMA转运数据，这样就不用担心数据覆盖的问题了。

对于规则组，左下角是触发的部分，对于STM32的ADC触发开始转换的信号有两种，一种是软件触发，就是在程序中手动调用一条代码，就可以启动转换了，另一种是硬件触发，就是触发源，触发源主要是来自定时器，有定时器的各个通道，还有TRGO定时器主模式的输出，（定时器可以通向ADC、DAC这些外设，用于触发转换），ADC经常需要过一个固定时间段转换一次，比如每隔1ms转换一次，正常的思路就是，用定时器，每隔1ms申请一次中断，在中断里手动开启一次中断，这样也是可以的，但是频繁进中断对程序是有一定影响的，如果有很多中断都需要频繁进入，那将会影响主程序的执行，并且不同中断之间，由于优先级的不同，也会导致某些中断不能及时的到响应，如果触发ADC的中断不能及时响应，那ADC的转换频率就会产生影响，所以对于需要频繁进中断，并且只在中断里只完成了简单的工作的情况，一般都会有硬件的支持，可以给TIM3定一个1ms的时间，把TIM3的更新事件选择为TRGO输出，然后再ADC这里，选择触发信号TIM3的的TRGO，这样TIM3的更新事件就能通过硬件自动触发ADC转换了，整个过程不需要进中断，节省了中断资源，这就是定时器触发的作用，也可以选择外部中断引脚来触发中断，都可以在程序中配置，左上角是VREF+、VREF-、VDDA和VSSA，VREF+、VREF-这两个是ADC的参考电压，决定了ADC输入电压的范围，VDDA和VSSA是ADC的供电引脚，一般情况下VREF+要接VDDA，VREF-要接VSSA，STM32没有VREF+、VREF-的引脚内内部已经和VDDA和VSSA接在一起了。VDDA和VSSA是内部模拟部分的电源，例如ADC、RC震荡器、锁相环等，在STM32中VDDA接3.3V，VSSA接GND，所以输入电压的范围就是0~3.3V，右边的ADCCLK是ADC的时钟，也就是ADC0809中的CLOCK，是用于驱动内部逐次比较的时钟来自ADC预分频器，ADC预分频器来源于RCC，APB2时钟72MHz，然后通过ADC进行分频，得到ADCCLK，ADCCLK最大是14MHz，对于ADC预分频器，只能选择6分频，结果是12MHz和8分频结果是9MHz，上面的是DMA请求，用于触发DMA进行数据转运，再上面是两个数据寄存器，用于存放转换结果，在上面是模拟看门狗，它们可以存一个阈值高限和阈值低限，如果启动了模拟开门狗，并且指定了看门的通道，那么看门狗就会关注它看门的通道，一但超过这个阈值范围，就会乱叫，就会在上面申请一个模拟看门狗的中断，最后通向NVIC，对于规则组和注入组，它们转换完成后，也会有一个EOC转换完成的信号，EOC是规则组完成的信号，JEOC是注入组完成的信号，这两个信号会在状态寄存器置一个标志位，读取这个标志位，就能知道是不是转换结束了，同时这两个标志位也可以去到NVIC，申请中断，如果开启了NVIC对应的通道，它们就会触发中断。

（3）ADC基本结构：

左边是输入通道，16个GPIO口，外加两个内部的通道，然后进入AD转换器，AD转换器里有两个组，一个是规则组，一个是注入组，规则组最多可以选择16个通道，注入组最多可以选择4个通道，转换的结果有放在AD数据寄存器中，其中规则组只有1个数据寄存器，注入组有4个数据寄存器，下面是触发控制，提供开始转换的的START信号，触发控制可以选择软件触发和硬件触发，硬件触发主要是来自于定时器，当然也可以选择外部中断的引脚，右边是来自RCC的ADC时钟CLOCK，ADC逐次比较的过程就是由此时钟推动，上面可以布置一个模拟看门狗用于检测转换的结果的范围，如果超出设定的阈值，就通过中断输出控制，向NVIC申请中断，规则组和注入组在转换完成后会有个EOC信号，会置一个标志位，也可以通向NVIC，右下角是开关控制，在库函数中，就是ADC_Cmd函数，用于ADC上电的。

（4）输入通道：

双ADC模式：就是ADC1和ADC2一起工作，可以配合组成同步模式，交叉模式等等模式，交叉模式就是ADC1和ADC2交叉的对一个通道进行采样，这样可以提高采样率。

（5）规则组的四种转换模式

①单次转换、非扫描模式：

在非扫描模式下，这个菜单只有第一个序列1的位置有效，这时菜单同时选择一组的方式就退化成简单的选中一个的方式了，我们可以在序列1的位置指定我们想转换的通道，比如通道2，然后就可以触发转换，ADC就会对这个通道2进行模数转换，过一小段时间后，转换完成，转换结果放在数据寄存器里，同时给EOC标志位置1，整个转换过程就结束了。判断这个标志位，如果转换完了，就可以在数据寄存器中读取结果了。如果想再启动一次转换，那就需要再触发一次。转换结束，置EOC标志位，读结果。如果想换一个通道转换，那在转换之前，把第一个位置通道2改成其他通道，然后再启动转换。

②连续转换、非扫描模式：

非扫描模式，所以菜单列表就只用第一个，与上次单次转换不同的是，它在一次转换结束后不会停止，而是立刻开始下一轮转换，然后一直持续下去，这样就只需要触发一次，之后就可以一直转换了。这个模式的好处就是，开始转换之后不需要等待一段时间，它一直都在转换，不需要手动开启转换了。也不用判断是否结束，想要读AD值的时候，就直接从数据寄存器取就行。

③单次转换、扫描模式：

这个模式也是单次转换，所以每触发一次，转换结束后，就会停下来，下次转换就得再触发才能开始，他是扫描模式，这就会用到这个菜单列表了，可以在菜单里点菜，比如第一个菜是通道2，第二个菜是通道5，等等，这里每个位置是通道几可以任意指定，并且也是可以重复的，初始化结构体里还有个参数，就是通道数目，因为这16个位置可以不用完，只用前几个，那就需要再给个通道数目的参数，告诉他，我有几个通道，这里指定通道7，那它就只看前7个位置，然后每次触发之后，它就依次对前7个位置进行AD转换，转换结果都放在数据寄存器中，为了防止数据被覆盖，就需要用DMA及时将数据挪走，7个通道转换完成后，产生EOC信号，转换结束，然后再触发下一次，就又开始新一轮的转换，这就是单次转换，扫描模式的工作流程。

④连续转换、扫描模式：

在上一次模式的基础上，可以在一次转换完成后，立刻开始下一次的转换。在扫描模式的情况下，还可以右边一种模式，叫间断模式，它的作用是，在扫描的过程中，每隔几个转换，就暂停一次，需要再次触发，才能继续

（6）触发控制：

这个表就是规则组的触发源，在这个表里有来自定时器的信号，还有来自引脚或者定时器的信号，具体是引脚还是定时器，需要AFIO重映射来确定，最后是软件控制位，也就是软件触发，这些触发信号可以配置右边的寄存器来完成，库函数直接给一个参数就行。

（7）数据对齐：

这个ADC是12位的，它的转换结果就是一个12位的数据，但是这个数据寄存器是16位的，所以就存在一个数据对齐的问题，分为两种对齐方式，数据右对齐，和数据左对齐，数据右对齐就是12位的数据向右靠，高位多出来的几位就补0，第二种是数据左对齐，是12位的数据向左靠，低位多出来的几位就补0，我们一般使用的都是数据右对齐，这样读取这个16位寄存器，直接就是转换结果，如果选择左对齐，直接读的话，得到的数据会比实际的大，因为数据左对齐实际上就是把数据左移了4次，二进制的数据，数据左移一次，就等效于把这个数据乘2，左移4次，就相等于把结果乘16了，所以直接读会比实际值大16倍，左对齐的作用就是，不需要高分辨率时，就可以选择左对齐再把后面的低4位去掉，这个12位的ADC就退化成8位的ADC了。

（8）转换时间；

AD转换的步骤：采样，保持，量化，编码

STM32 ADC的总转换时间为：Tconv = 采样时间（采样保持花费的时间，采样时间越大，越能避免一些毛刺信号的干扰）+12.5个ADC周期（量化编码花费的时间），例如：当ADCCLK = 14MHz，采样时间为1.5个ADC周期，Tconv = 1.5 + 12.5 = 14个ADC周期 = 1us

（9）校准；

ADC有一个内置自校准模式。校准可大幅减小因内部电容器组的变化而造成的准精度误差。校准期间，在每个电容器上都会计算出一个误差修正值（数字值），这个码用于消除在随后的转换中每个电容器上产生的误差

建议在每次上电后执行一次校准，启动校准前，ADC必须处于关电状态超过至少两个ADC时钟周期。只需要在ADC初始化最后加几条代码即可

（10）硬件电路；

电位器的两个固定端，一端接3.3V，另一端接GND，这样中间的滑动端就可以输出一个0~3.3V可调的电压输出了，这里可以接ADC的输入通道例如PA0口，当滑动端往上滑时，电压增大，往下滑时，电压减小，电阻的阻值不能给太小，因为它是直接接在电源正负极上的，阻值太小，这个电阻就会很费电，再小可能就发热冒烟了，一般要接K欧级的电阻；

中间是传感器输出电压的电路，一般来说，光敏电阻、热敏电阻、红外接收管、麦克风都可以等效为一个可变电阻，电阻阻值没法直接测量，可以通过和一个固定电阻串联分压，来得到一个反应电阻值电压的电路，传感器阻值变小，下拉作用变强，输出端电压就下降，传感器阻值变大时，下拉作用变弱，输出端受上拉电阻的作用，电压就会升高。固定电阻一般选择和传感器电阻相近的电容，这样可以得到一个位于中间电压区域比较好的输出;

右边的电路是一个简单的电压转换电路，如果我想测量一个05V的VIN电压但是ADC只能接收03.3V的电压，那就可以搭建一个简易转换电路，使用电阻进行分压，上面阻值17K，下面组织33K，加一起是50K，中间的电压就是3.3V，就可以进入ADC转换了，这就是简单的电压转换电路。

（11）ADC初始化步骤：

开启RCC时钟，包括ADC和GPIO的时钟，ADCCLK的分频器，也需要配置一下；
配置GPIO，把需要用到的GPIO口配置成模拟输入的模式；
配置多路开关，把左边的通道接入到右边的规则组列表中；
配置ADC转换器，在库函数里，用结构体来配置，配置这一大块电路的参数；
调用ADC_Cmd开启ADC，也可以进行一下校准，减小误差。

**注意：**想要软件触发转换，会有函数可以触发，如果想读取结果也会有函数可以读取结果。

8.1 ADC常用函数

（1）ADCCLK的配置函数：

可以对APB2的72MHz时钟选择2、4、6、8分频，输入到ADCCLK；

void RCC_ADCCLKConfig(uint32_t RCC_PCLK2)

（2）恢复缺省配置函数：

void ADC_DeInit(ADC_TypeDef* ADCx);

（3）Init初始化函数：

void ADC_Init(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);

（4）StructInit结构体初始化函数：

void ADC_StructInit(ADC_InitTypeDef* ADC_InitStruct);

（5）给ADC上电的函数：

void ADC_Cmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

**（6）开启DMA输出信号函数，**使用DMA转运数据，就得调用这个函数：

void ADC_DMACmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

（7）中断输出控制函数：

void ADC_ITConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT, FunctionalState NewState);

（8）复位校准函数：

void ADC_ResetCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);

（9）获取复位校准状态函数：

FlagStatus ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);

（10）开始校准函数：

void ADC_StartCalibration(ADC_TypeDef* ADCx);

（11）获取开始校准状态函数：

FlagStatus ADC_GetCalibrationStatus(ADC_TypeDef* ADCx);

（12）软件触发ADC的函数：

void ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

（13）ADC获取软件开始转换状态函数（没啥用），获取CR2的SWSTART这一位，给SWTART置1，以开始转换，这个函数是返回SWSTART的状态，由于SWSTART位在转换开始后立刻就清0了，所以这个函数的返回值跟转换是否结束，毫无关系；

FlagStatus ADC_GetSoftwareStartConvStatus(ADC_TypeDef* ADCx);

（14）获取转换是否结束函数，获取标志位状态，参数给EOC的标志位，判断EOC标志位是不是置1了，如果转换结束EOC标志位置1，然后调用此函数，判断标志位，来判断转换是否结束；

FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG);

（15）配置间断模式函数：

void ADC_DiscModeChannelCountConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Number);//每隔，几个通道间断一次
void ADC_DiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);//启用间断模式

（16）ADC规则组通道配置函数，它的作用是给序列每个位置填写的指定的通道，就是填写点菜点菜的过程；

void ADC_RegularChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);

（17）外部触发转换控制函数，是否允许外部触发转换：

void ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);

**（18）ADC获取转换值函数，**获取AD转换的数据寄存器，读取转换结构就需要使用这个函数；

uint16_t ADC_GetConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx);

**（19）ADC获取双模式转换值，**读取双ADC模式转换结果的函数；

uint32_t ADC_GetDualModeConversionValue(void);

（20）注入组相关函数：

void ADC_AutoInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void ADC_InjectedDiscModeCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void ADC_ExternalTrigInjectedConvConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_ExternalTrigInjecConv);
void ADC_ExternalTrigInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void ADC_SoftwareStartInjectedConvCmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
FlagStatus ADC_GetSoftwareStartInjectedConvCmdStatus(ADC_TypeDef* ADCx);
void ADC_InjectedChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel, uint8_t Rank, uint8_t ADC_SampleTime);
void ADC_InjectedSequencerLengthConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t Length);
void ADC_SetInjectedOffset(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_InjectedChannel, uint16_t Offset);
uint16_t ADC_GetInjectedConversionValue(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_InjectedChannel);

（21）配置模拟看门狗相关函数：

void ADC_AnalogWatchdogCmd(ADC_TypeDef* ADCx, uint32_t ADC_AnalogWatchdog);//是否启动模拟看门狗
void ADC_AnalogWatchdogThresholdsConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t HighThreshold, uint16_t LowThreshold);//配置高低阈值
void ADC_AnalogWatchdogSingleChannelConfig(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_Channel);//配置看门的通道

（22）用来控制开启内部的两个通道函数，用来控制开启内部的两个通道（ADC温度传感器，内部参考电压控制）,如果要用到这两个通道需要调用这个函数；

void ADC_TempSensorVrefintCmd(FunctionalState NewState);

（23）获取标志位状态函数：

FlagStatus ADC_GetFlagStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG);

（24）清除标志位函数：

void ADC_ClearFlag(ADC_TypeDef* ADCx, uint8_t ADC_FLAG);

（25）获取中断状态函数：

ITStatus ADC_GetITStatus(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT);

（26）清除中断挂起位：

void ADC_ClearITPendingBit(ADC_TypeDef* ADCx, uint16_t ADC_IT);

8.2 ADC程序实例

void AD_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
		
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//独立模式
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右对齐
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//软件触发
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//连续模式
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//扫描模式
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;//通道数
	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
	
	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//开启ADC
	
	ADC_ResetCalibration(ADC1);//开始复位校准
	while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);//获取复位校准状态
	ADC_StartCalibration(ADC1);//开始校准
	while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);//获取校准状态
}

uint16_t AD_GetValue(uint8_t ADC_Channel)
{
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);//设置规则组的函数
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//软件触发
	while (ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);//获取校准完成标志位
	return ADC_GetConversionValue(ADC1);//返回转换完的AD值
}

9 DMA

DMA（Direct Memory Access）直接存储器存取，主要是用来协助CPU，完成数据转运的工作
DMA可以提供外设（外设寄存器，一般是外设的数据寄存器DR，Data Register，比如ADC的数据寄存器，串口的数据寄存器）和存储器（运行内存（SRAM）和程序存储器（Flash）是存储变量数组和程序代码的地方）或者存储器与存储器之前的高速数据传输，无须CPU干预，节省了CPU的资源
12个独立可配置的通道（数据转运的路径）：DMA1（7个通道），DMA2（5个通道）
每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发，存储器到存储器的数据转运，一般用软件触发，外设到存储器的转运一般用硬件触发
STM32F103C8T6 DMA资源：DMA1（7个通道）

9.1 DMA相关内容

（1）存储器映像

计算机系统的5大组成部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备，运算器和控制器一般合在一起叫做CPU，计算机的核心关键部分就是CPU和存储器，存储器最重要的是存储器的内容和存储器的地址。

存储器分为两大类：ROM和RAM，ROM就是只读存储器，是一种非易失性、掉电不丢失的存储器，RAM就是随机存储器，是一种易失性、掉电丢失的存储器，ROM分为三块，第一块是程序存储器，Flash，也就是主闪存，用途就是存储C语言编译后的程序代码，也就是下载程序的位置，运行程序一般也是从主闪存中开始运行的，系统存储器和选项字节，这两块存储器也是ROM的一种，掉电不丢失，实际上它们的存储介质也是Flash，非主闪存Flash，系统存储器是用来存储BootLoader，BootLoader程序一般是芯片出厂自动写入的，一般不允许修改，选项字节存的主要是Flash的读保护、写保护，还有看门狗等等的配置，运行内存SRAM存储我们程序中定义变量、数组、结构体的地方，外设寄存器存储的是我们初始化各个外设，最终读写的东西，外设寄存器起始也是SRAM，存储内核外设NVIC和SysTick。

（2）DMA的框图

左上角是Cortex-M3内核，里面包含了CPU和内核外设，剩下的所有东西都可以看成是存储器，Flash是主闪存，SRAM是运行内存，各个外设都可以看成是寄存器，也是一种SRAM存储器，寄存器是一种特殊的存储器，一方面，CPU可以对寄存器进行读写，就像读写运行内存一样，另一方面，寄存器的每一位背后，都连接了一根导线，这些导线可以控制外设电路的状态，比如置引脚的高低电平，导通和断开、切换数据寄存器，或者多位结合起来，当做计数器、数据寄存器，寄存器是连接软件和硬件的桥梁，软件读写寄存器，就相当于在控制硬件的执行，使用DMA进行数据转运，就相当于从某个地址取内容，再放到另一个地址去。

为了高效有条理地访问存储器，设计了一个总线矩阵，总线矩阵的左端，是主动单元，也就是拥有存储器的访问权，右边这些，就是被动单元，它们的存储器只能被左边的主动单元读写，主动单元内核有DCode和系统总线，可以访问右边的存储器，其中DCode总线是专门访问Flash的，系统总线是访问其他东西的，由于DMA要转运数据，所以DMA也必须要有访问的主动权，主动单元除了内核、CPU剩下的就是DMA总线了，DMA1和DMA2都各自有一条总线，下面以太网外设自己也私有一个DMA总线，DMA1有7个通道，DMA2有5个通道，各个通道可以分别设置它们转运数据的源地址和目的地址，下面的仲裁器，由于DMA只有一条总线，仲裁器可以根据通道的优先级决定哪个通道谁先用，在总线矩阵里，也有一个仲裁器，如果DMA和CPU都要访问同一个目标，那么DMA就会暂停CPU的访问，以防止冲突，不过总线仲裁器，仍然会保证CPU得到一半的总线带宽，使CPU也能正常工作，下面的AHB从设备，也就是DMA自身的寄存器，DMA作为一个外设，也会有自己相应的配置寄存器，连接上了总线右边的AHB总线上，所以DMA既是总线矩阵的主动单元，可以读写各种存储器，也是AHB总线上的被动单元，DMA请求就是DMA的硬件触发源，比如说ADC转换完成、串口接收到数据需要触发DMA转运数据的时候，就会通过这条线路，向DMA发出硬件触发信号，之后DMA就可以执行数据转运的工作了，这就是DMA请求的作用。

Flash是ROM只读存储器的一种，如果通过总线直接访问的话，无论是CPU，还是DMA，都是只读的，只能读取数据，而不能写入，如果DMA的目的地址，填写了Flash的区域，那转运时就会出错。也可以配置Flash接口控制器，对Flash进行写入，先对Flash进行擦除，再写入数据。

（3）DMA的基本结构图

DMA的数据转运可以从外设到存储器，也可以是从存储器到外设，也可以从存储器转运到存储器，外设和存储器两个站点，都有3个参数，第一个是起始地址，有外设端的起始地址，和存储器端的起始地址，这两个参数决定了数据时从哪里来，到哪里去的，第二个参数是数据宽度，这个参数的作用是，指定一次转运要按多大的数据宽度来进行，可以选择字节Byte、半字节HalfWord和字Word每，字节就是8位转运一个uint8_t，半字节是16位uint16_t，字是32位uint32_t,例如ADC的数据，ADC的数据是uint16_t，所以参数就要选择半字节，依次转运一个uint16_t，第三个参数是地址是否自增，这个参数的作用是，指定一次转运完成后，下一次转运，是不是要把地址移动到下一个位置去，相当于是指针p++，比如ADC扫描模式，用DMA转运数据，外设地址是ADC_DR寄存器，寄存器这边，显然地址是不用自增的，如果自增下一次转运就跑到别的寄存器那里了，存储器这边地址就需要自增，每转运一个数据后，就往后挪个坑，要不然下次再转就把上次的覆盖掉了，这就是地址是否自增的作用，就是指定是否转运一次就挪个坑。

传输存储器：用来指定，总共转运几次，这个传输计数器是个自减计数器，比如写个5，那DMA就只能进行5次数据转运，转运过程中，每转运一次计数器的值就会减1，当传输计数器减到0之后，DMA就不会再进行数据转运了，减到0之后之前自增的地址，也会恢复到起始地址的位置，以方便之后DMA新一轮的转运。传输计数器的右边的自动重装器的作用就是，传输计数器减到0之后，是否要自动恢复到最初的值。比如传输计数器给5，如果不使用自动红装器，那转运5次后，DMA就结束了，如果使用自动重装器，那转运5次，计数器减到0后，就会立即重装到初始值5，自动重装器决定了转运的模式，如果不重装，就是正常的单次模式，如果重装就是循环模式，如果你想转运一个数组，那一般是单次模式，转运一轮就结束了，如果是ADC扫描模式+连续转换那为了配合ADC，DMA也需要使用循环模式，这个循环模式和ADC的连续模式差不多。

DMA的触发控制，触发就是决定DMA在什么时机进行转运的，触发源，有硬件触发，和软件触发，具体选择由M2M（Memory to Memory ）这个参数决定，当给M2M位1时，DMA就会选择软件触发，这个软件触发不是调用某个函数一次就触发一次，而是，以最快的速度，连续不断地出发DMA，指一直到传输计数器清0，软件触发和循环模式不能同时用，因为软件触发是想把传输计数器清零，循环模式是清零后自动重装，如果同时用，那DMA就停不下了，软件触发一般适用于存储器到存储器的转运，因为存储器到存储器的转运是软件启动不需要时机，当M2M位给0，那就是使用硬件触发了，硬件触发源可以选择ADC、串口、定时器等等，使用硬件触发的转运一般是与外设有关的转运，这些转运需要一定的时机，比如ADC转换完成、串口收到数据、定时时间到等等，当硬件达到这些时机时，传一个信号过来，来触发DMA进行转运。

当给DMA使能后，DMA就准备就绪，可以进行转运了。

DMA进行转运的条件：第一，开关控制，DMA_Cmd必须使能，第二，传输计数器必须大于0，第三，触发源，必须有触发信号，触发一次，转运一次，传输计数器自减一次，当传输计数器等于0，且没有自动重装时，无论是否触发，DMA都不会再进行转运了，此时需要DMA_Cmd，给DISABLE，关闭DMA，再为传输计数器写入一个大于0的数，再DMA_Cmd，给ENABLE，开启DMA，DMA才能继续工作，写传输计数器时，必须要先关闭DMA，再进行，不能在DMA开启时，写传输计数器。

（4）DMA请求

此图是DMA1的请求映像，下面是DMA的7个通道，每个通道都有一个数据选择器，可以选择一年触发和软件触发，左边的硬件触发源，每个通道的硬件触发源都是不同的，如果想选择ADC1来触发必须选择通道1，如果想选择TIM2的更新事件来触发的话，那就必须选择通道2，每个通道的硬件触发源都不同，如果想使用某个硬件触发源的话，就必须使用它所在的通道。如果使用软件触发那通道就可以任意选择。如果要使用ADC1，那就有个库函数ADC_DMACmd，必须使用这个库函数开启ADC1的这一路输出，它才有效，如果想要选择定时器2的通道3那也会有个TIM_DMACmd函数，用来进行DMA输出控制，触发源具体选择哪个，取决于你把哪个外设的DMA输出开启了，如果都开启了，那是一个或门，理论上三个硬件都可以触发，一般情况下，都是开启其中一个，这7个触发源，进入到仲裁器，进行优先级判断，最终产生内部的DMA1请求，默认优先级是通道号越小，优先级越高，也可以在程序中配置优先级

（5）数据宽度与对齐

第一列是源端宽度，第二列是目标宽度，第三列是传输数目，当源端宽度和目标宽度都是8位时，转运第一步在源端的0位置，读数据B0，在目标的0位置，写数据B0，之后就是把B1，从左边挪到右边，接着B2、B3，这是源端和目标都是8位的情况，操作也很正常，继续就是源端是8位，目标是16位，它的操作就是，在源端读B0，在目标写00B0，之后读B1写00B1，等等，意思就是如果目标宽度，比源端的数据宽度大那就在目标数据前面多出来的空位补0，之后8位转运到32位，也是一样的处理，前面空出来的都补0，当目标数据宽度，比源端数据宽度小时，比如由16位转到8位现象就是，读B1B0，只写入B0，读B3B2，只写入B2，把多出来的高位舍弃掉，意思就是如果你把小的数据转到大的里面，高位就会补0，如果把大的数据转到小的里面去，高位就会舍弃掉，如果数据宽度一样，那就没事。

（6）数据转运+DMA

将SRAM中的数组DataA，转运到另一个数组DataB中，参数配置：外设地址是DataA数组的首地址，存储器地址，给DataB数组的首地址，数据宽度，两个数组的类型都是uint8_t，所以数据宽度都是按8位的字节传输，两个站点的地址都自增，转运完成后DataB数组的所有数据。就会等于DataA数组。如果左边不自增，右边自增，，转运完成后，DataB的所有数据都会等于DataA[0]，如果左边自增，右边不自增，DataB[0]等于DataA的最后一个数，DataB其他的数不变，如果左右都不自增，那就是DataA[0]转到DataB[0]，其他的数据不变。方向参数，是外设站点转运到存储器站点。传输计数器给7，不需要自动重装，触发选择部分选择软件触发，最后调用DMA_Cmd，给DMA使能，转运7次后，传输计数器自减到0，DMA停止，转运完成，这里的数据转运是一种复制转运，转运完成后的DataA的数据并不会消失。

（7）ADC扫描模式+DMA

左边是ADC扫描模式的转运流程，触发一次，7个通道依次进行AD转换，然后把转换结果都放在ADC_DR寄存器里面，在每个单独的通道转换完成后，进行一次DMA数据转运，并且目的地址进行自增，防止数据被覆盖，DMA的配置，外设地址，写入ADC_DR这个寄存器的地址，存储器的地址，可以在SRAM中定义一个数组ADValue然后把ADValue的地址当做存储器的地址，之后数据宽度，因为ADC_DR和SRAM数组需要uint16_t的数据，所以数据宽度都是16位的半字传输，外设地址不自增，存储器地址自增，传输方向，是外设站点到存储器站点，传输计数器和通道数一样，通道有7个，所以计数7次，计数器知否重装，看ADC的配置，ADC如果是单次扫描，那DMA的传输计数器可以不自动重装，转换一轮就停止，如果ADC是连续扫描，那DMA就可以选择使用自动重装，在ADC启动下一轮的转换的时候，DMA也启动下一轮的转运，ADC和DMA同步工作，触发选择ADC的硬件触发，ADC扫描模式在单个通道完成转换后，不会置任何标志位，也不会产生中断，但是会产生DMA请求，去触发DMA转运。一般来说DMA最常用的用途就是配合ADC的扫描模式，来解决ADC固有的缺陷，数据覆盖的问题。

（8）初始化DMA步骤：

RCC开启DMA的时钟,AHB总线的设别
直接调用DMA_Init，初始化配置的参数，包括外设和存储器站点的起始地址、数据宽度、地址是否自增、方向、传输计数器、是否需要自动重装、选择触发源、通道优先级
DMA_Cmd给指定通道使能，如果使用的是硬件触发，要在对应外设调用XXX_DMACmd，开启一下触发信号的输出，需要DMA的中断，就调用DMA_ITConfig，开启中断输出，再在NVIC中配置相应的中断通道，然后写中断函数就行了，如果传输计数器清0，再想给传输计数器赋值，就DMA失能、写传输计数器、DMA使能，就可以了

（9）DMA的库函数

恢复缺省配置：

void DMA_DeInit(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx);

初始化：

void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct);

结构体初始化：

void DMA_StructInit(DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct);

使能：

void DMA_Cmd(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, FunctionalState NewState);

中断输出使能：

void DMA_ITConfig(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, uint32_t DMA_IT, FunctionalState NewState);

DMA_设置当前数据寄存器，给传输计数器写数据的；

void DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, uint16_t DataNumber);

DMA获取当前数据寄存器，返回传输计数器的值；

uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx);

获取标志位状态；

FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG);

清除标志位状态；

void DMA_ClearFlag(uint32_t DMAy_FLAG);

获取中断状态；

ITStatus DMA_GetITStatus(uint32_t DMAy_IT);

清除中断挂起位；

void DMA_ClearITPendingBit(uint32_t DMAy_IT);

9.2 DMA程序示例

uint16_t AD_Value[4];

void AD_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
	
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//模拟输入
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);//这只规则组
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5);
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 3, ADC_SampleTime_55Cycles5);
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 4, ADC_SampleTime_55Cycles5);
		
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;//连续转换
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;//扫描模式
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4;//四个通道
	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
	
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;//源地址
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;//半字长
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//不自增
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)AD_Value;//目标地址
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;//半字长
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//地址自增
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;//外设到存储器
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;//传输计数器为4
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;//循环模式
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;//硬件触发
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;//中等优先级
	DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
	
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
	ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);//打通ADC到DMA的通道
	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
	
	ADC_ResetCalibration(ADC1);
	while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
	ADC_StartCalibration(ADC1);
	while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
	
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
}

9 USART串口

9.1 通信接口

通信的目的：将一个设备的数据传送到另一个设备，扩展硬件系统；
通信协议：指定通信的规则，通信双方按照协议规则进行数据收发；
全双工：通信双方能够同时进行双向通信，全双工，一般有两根通信线；
单工：数据只能从一个设备到另一个设备；
TX和RX是单端信号，它们的高低信号都是相对于GND的，严格上来说GND也算是通信线，串口通信的TX，RX，GND是必须要接的；
串口通信有两根通信线（发送端TX和接收端RX）；
TX和RX要交叉连接；
当只需单向的数据传输时，可以只接一根通信线；
当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片；
复杂一点的串口通信还有时钟引脚、硬件流控制的引脚。

（1）串口参数及时序

串口数据帧的整体结构：串口中，每一个字节都装载在一个数据帧里面，每个数据帧都由起始位、数据位和停止位组成，数据位有8个，代表一个字节的8位，还可以在数据位的最后加一个奇偶校验位，这样数据位总共就是9位，其中有效载荷时前8位，代表1个字节，校验位跟在有效载荷后面，占1位。

波特率：规定串口通信的速率（串口一般使用异步通信，需要双方约定一个通信速率），例如每隔1s发送一位，接收方也要每隔1s接收一位，接收快了，就会重复接收某些位，如果接收慢了，就会漏掉某些位，发送和接收必须约定好速率，波特率本义是每秒传输码元的个数，单位是码元/s，或者直接叫波特(Baud)，比特率是每秒传输的比特数，单位是bit/s，或者叫bps，在二进制调制的情况下，一个码元就是一个bit，此时波特率就等于比特率，单片机的串口通信，基本都是二进制调制，也就是高电平表示1，低电平表示0，一位就是1bit，规定波特率为1000bps，表示1s要发1000位，每一位的时间就是1ms，发送方每隔1ms发送一位，接收方每隔1ms接收一位。

起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平（串口的空闲状态是高电平，没有数据传输的时候引脚必须置高电平，作为空闲状态）需要传输的时候先发送一个起始位，起始位必须是低电平，来打破空闲状态的高电平，产生一个下降沿（告诉接受设备，这一帧数据要开始了），如果没有起始位，当发送8个1的时候，数据线一直都是高电平，没有任何波动，这样接收方就不知道我是否发送数据，所以必须要有一个固定为低电平的起始位，产生下降沿，来告诉接受设备，为要发送数据了-----起始位固定为0，产生下降沿，表示传输开始。

停止位；在一个字节数据发送完成后，必须要有一个停止位，这个停止位的作用是，用于数据帧间隔，固定为高电平，同时这个停止位也是为下一个起始位做准备的，如果没有停止位，那当为数据最后一位是0的时候，下次再发送新的一帧，就没法产生下降沿了-----停止位固定为1，把引脚恢复成高电平，方便下一次的下降沿，如果没有数据了，引脚也为高电平，代表空闲状态。

数据位：表示数据帧的有效载荷，1为高电平，0位低电平，低位先行。

校验位：用于数据验证，是根据数据位计算得来的，串口使用奇偶校验位方法，奇偶校验可以用来判断数据传输是不是出错了，如果数据出错了可以选择丢弃或者要求重传，校验可以选择三种方式，无校验、奇校验和偶校验，无校验就是不需要校验位，波形就是上图左边的，起始位、数据位，停止位一共3个部分，奇校验和偶校验的波形就是上图右边的，起始位、数据位、校验位、停止位，总共4个部分，如果使用了奇校验，那么包括校验位在内的9位数据会出现奇数个1，如果传输 0000 1111，目前总共4个1，是偶数个，那么校验位就需要再补一个1，连同校验位就是0000 1111 1，总共5个1，保证1的个数为奇数，如果数据是0000 1110，此时3个1，是奇数个，那么校验位就补1个0，连同校验位就是0000 1110 0，总共还是3个1,1的个数为奇数，发送方，在发送数据后，会补一个校验位，保证1的个数为奇数，接收方在接收数据后，会验证数据位和校验位，如果1的个数还是奇数，就认为数据没有出错，如果在传输中，因为干扰，有一位由1变成0，或者由0变成1了，那么整个数据的奇偶特性就会变化，接收方一验证，发现1的个数不是奇数，那就认为传输出错，就可以选择丢弃，或者要求重传，这就是奇校验的差错控制方法。如果选择双方约定偶校验，那就是保证1的个数是偶数，校验方法也是同理，但是奇偶校验的检出率不是很高，例如，如果有两位数据同时出错，就特性不变，那就校验不出来了，就能校验只能保证一定程度上的数据校验，如果想要更高的检出率可以选择CRC校验，STM32内部也有CRC外设。

数据位：有两种表示方法，一种是把校验位作为数据位的一部分，另一种就是把校验位和数据位独立开，数据位就是有效载荷，校验位就是独立的1位，在串口助手里就是选择的把数据位和校验位分开描述的方法，总之无论是合在一起，还是分开描述，描述的都是同一个东西。

第一个波形：这个波形是发送一个数据0x55时，在TX引脚输出的波形，波特率是9600，每一位的时间就是1/9600，大概是104us，没发送数据的时候是空闲状态高电平，数据帧开始，先发送起始位，产生下降沿，代表数据帧开始，数据0x55转为2进制，低位先行，就是依次发送1010 1010，然后参数是，1位停止，无校验，所以数据帧之后就是停止位，把引脚置回高电平，在STM32中，这个根据字节数据翻转高低电平，是由USART外设自动完成的，不用我们管，也可以软件模拟产生这样的波形，定时器定一个104us的时间，时间到之后，按照数据帧要求，调用GPIO_WriteBit置高低电平，产生一个一模一样的波形，也可以完成串口通信，在TX引脚发送就是置高低电平，在RX引脚接收就是读取高低电平，这也可以由USART外设完成，如果想软件模拟的话那就是定时调用。GPIO_ReadInputDataBit来读取每一位，接收的时候也需要一个外部中断，在起始位的下降沿触发，进入接收状态，并且对其采样时钟，然后依次采样8次，这就是接受的逻辑。

USART ：同步收发器，UART：异步收发器。同步模式一般是为了兼容别的协议或者特殊用途而设计的，并不兼容两个USART之间进行同步同步通信，串口主要还是异步通信。USART是STM32内部集成的硬件外设，可根据数据寄存器的一个字节数据自动生成数据帧时序，从TX引脚发送出去，也可以自动接收RX引脚的数据帧时序，拼接成一个字节数据，存放在数据寄存器里。

自带波特率发生器，最高达4.5Mbits/s，起始就是一个分频器，比如APB2总线给个72MHz的频率然后波特率发生器进行一个分频，得到我们想要的波特率时钟，在这个时钟下，进行收发，就是我们指定的通信波特率，可配置数据位长度(8/9)、停止位长度(0.5/1/1.5/2)可选校验位（无校验/奇校验/偶校验）。

支持同步模式、硬件流控制、DMA、智能卡、IrDA、LIN，硬件流控制：A设备有个TX向B设备的RX发送数据，A设备一直在发，发的太快了，B处理不过来，如果没有硬件流控制，那B就只能抛弃新数据或者覆盖原数据了，如果有硬件流控制，在硬件电路上，就会多出一根线，如果B没准备好接受，就置高电平，如果准备好了，就置低电平，A接收到了B反馈的准备信号，就只会在B准备好的时候，才发数据，如果B没准备好，那数据就不会发送出去，硬件流控制可以防止处理慢而导致数据丢失的问题，硬件流控制STM32也是有的，但是一般不用，串口也支持DMA数据转运，如果有大量的数据进行收发，可以使用DMA转运数据，减轻CPU的负担，STM32F103C8T6 USART资源：USART1、USART2、USART3，USART1是APB2总线的设备，USART2,3是APB1总线的设备。

SW_RX、IRDA_OUT/IN这些是智能卡和IrDA通信的引脚。

发送和接收的字节数据存在串口的数据寄存器，数据寄存器分为发送数据寄存器TDR(Transmit)，另一个是接收数据寄存器RDR(Receive DR)，两个寄存器占用同一个地址，在程序上只表现为一个寄存器，就是数据寄存器DR(Data Register)，但实际硬件中，分成了两个寄存器，一个用于发送的TDR，一个用于接收的RDR，TDR是只写的,RDR是只读的，当进行写操作时，数据就写入到TDR，当进行读操作的时候，数据就是从RDR中读出来的，还有两个移位寄存器，一个用于发送，一个用于接受，发送移位寄存器的作用就是，把一个字节的数据一位一位地移出去，正好对应串口协议的波形数据位，例如为在某时刻给TDR写入了0x55这个数据，在寄存器就是二进制存储,0101 0101,此时硬件检测到我写入数据了，就会检查移位寄存器是否有数据正在移位，如果没有，这个0101 0101就会立刻全部移动到发送移位寄存器，准备发送，当数据从TDR移动到移位寄存器的时候会置一个标志位，叫TXE(TX Empty)，发送寄存器空，检查这个标志位，如果置1了，就可以在TDR继续写入下一个数据了，当TXE标志位置1时，数据其实还没有发送出去，只要数据从TDR转移到发送移位寄存器了TXE就会置1，我们就可以写入新的数据了，然后发送移位寄存器就会在发生器控制的驱动下，向右移位，然后一位一位地，把数据输出到TX引脚，向右移位，正好与串口协议规定的低位先行是一致的，当数据移位完成后，新的数据就会在此自动地从TDR转移到发送移位寄存器里来，如果当前移位寄存器的移位还没有完成，TDR的数据进行等待，一但移位完成，就会立刻转移过来，TDR和移位寄存器的双重缓存，可以保证连续发送数据的时候，数据帧之间不会有空闲，提高了工作效率，简单来说就是数据一但从TDR转移到发送移位寄存器了，就立刻把下一个数据放在TDR等着，一但转移完毕，新的数据就会立刻跟上，这样做效率比较高。

接收端也是类似的，数据从RX引脚通向接收移位寄存器，在接收器控制器的驱动下，一位一位的读取RX电平，先放在最高位，然后向右移，移位8次后，就能接收板一个字节了，因为串口协议规定是低位先行，所以接受移位寄存器是从个高位往低位方向移动的，之后，当一个字节移位完成之后，这一个字节的数据就会整体地一下子转移到接收数据寄存器RDR里来，在转移的过程中也会置一个标志位，叫RXNE(RX Not Empty)，接收数据寄存器非空，当检测到RXNE置1之后，就可以把数据读走了，同样也是两个寄存器进行缓存，当数据从移位寄存器转移到RDR时，就可以直接接受下一帧数据了，这就是USART外设整个的工作流程。发送需要加上帧头帧尾，接收需要剔除帧头帧尾，这些操作内部电路会自动执行。

发送器控制：用来控制发送移位寄存器的工作的；接收器控制：用来控制接受移位寄存器的工作。

硬件数据流控制：有两个引脚，一个是nRTS，一个是nCTS，nRTS(Request To Send)是请求发送，是输出脚，也就是告诉别人，我当前能不能接受，nCTS(Clear To Send)是清除发送，是输入脚也就是接受别人的nRTS的信号的，前面的n是低电平有效，使用步骤：找另一个支持流控的串口它的TX接到我的RX，然后我的RTS输出一个能不能接受的反馈信号，接到对方CTS，当我能接收的是吧，RTS就置低电平，请求对方发送，对方的CTS收到后们就可以一直发，当我处理不过来时，比如接收数据寄存器一直没有读，又有新的数据过来了，代表我没有及时处理，那RTS就置高电平，对方CTS接收到之后，就会暂停发送，直到接受数据寄存器被读走，RTS置低电平，新的数据才会继续发送，反过来，TX给对方发送数据时我的CTS就接到对方的RTS，用于判断对方，能不能接收，TX和CTS是一对的，RX和RTS是一对的，CTS和RTS也要交叉连接，这就是流控的工作模式（一般不使用流控）。

右边的模块用于产生同步的时钟信号，配合发送移位寄存器输出，发送移位寄存器每移位一次，同步时钟就跳变一个周期，时钟告诉对方，我移出去一位数据了，看是否需要时钟信号来指导接受一下，这个时钟只支持输出不支持输入，两个USART之间，不能实现同步的串口通信，这个时钟信号的用途，第一个就是兼容别的协议，比如串口加上时钟之后，和SPI协议特别像，所以有了时钟输出的串口，就可以兼容SPI，这个时钟也可以做自适应波特率，比如接受设备不确定发送设备给的什么波特率，可以测量一下这个时钟的周期，然后计算得到波特率（需要另外写程序来实现这个功能）。

唤醒单元：实现串口挂在多设备，串口一般是点对点的通信，点对点，只支持两个设备互相通信，想发数据直接发就行，而多设备，在一条总线上，可以接多个从设备，每个设备分配一个地址，先跟某个设备通信，就先进行寻址，确定通信对象，在定义数据收发，这个唤醒单元就可以用来实现多设备的功能，可以给串口分配一个地址，当我发送指定地址时，此设备唤醒开始工作，当我发送别的设备地址时，别的设备就唤醒工作，这个设备没收到地址，就会保持沉默，这样实现多设备的串口通信了。

中断输出控制：中断申请位就是状态寄存器的各种标志位，状态寄存器这里有两个标志位比较重要，一个是TXE发送寄存器空，另一个是RXNE接收寄存器空，这两个是判断发送状态和接收状态的必要标志位，中断输出控制就是配置中断是不是能够通向NVIC。

波特率发生器：其实就是分频器，APB时钟进行分频，得到发送和接收移位的时钟，时钟输入是发PCLKx(x=1或2)，因为USART1挂载在APB2，所以就是PCLK2的时钟，一般是72M，其他的USART都挂载在APB1，所以是PCLK1的时钟，一般是36M，之后时钟在进行一个分频，除以一个USARTDIV的分频系数，USARTDIV是一个数值，分为整数部分和小数部分，因为有些波特率，用72M除于一个整数的话，可能除不尽，会有误差，所以这里的分频系数是支持小数点后4位的，分频就更加精准，之后分频完还要再除个16，得到发送时钟和接收器时钟，通向控制部分，然后右边，如果TE（TX Enable）为1，就是发送器使能，发送部分的波特率就有效，如果RE（RX Enable）为1，就是接收器使能了，接收部分的波特率就有效。

（2）USART的基本结构

最左边的是波特率发生器，用于产生约定的通信速率，时钟来源是PCLK2或1，经过波特率发生器分频后，产生的时钟通向发送控制器和接收控制器，发送控制器和接收控制器用来控制发送移位和接收移位，之后由发送数据寄存器和发送移位寄存器这两个寄存器的配合，将数据一位一位的移出去，通过GPIO口的复用输出，输出到TX引脚，产生串口协议规定的波形，这个移位寄存器是向右移的，是低位先行，当数据由数据寄存器转移到移位寄存器时，会置一个TXE的标志位，通过判断这个标志位，就可以知道是不是可以写入下一个数据了，接收部分也是类似的，RX引脚的波形，通过GPIO输入，在接收控制器的控制下，一位一位地移入接收移位寄存器，移完一帧数据后，数据就会统一转运到接收数据寄存器，在转移的同时，置一个RXNE标志位，检查这个标志位，就可以知道是不是收到数据了，同时这个标志位也可以去申请中断，这样就可以在收到数据时，直接进入中断函数，快速的读取和保存数据，虽然有四个寄存器但是在软件层面上，只有一个DR寄存器可以供我们读写，写入DR时，数据走上面这条路，进行发送，读取DR时，数据走下面这条路，进行接收，这就是USART进行串口数据收发的过程，右下角是个开关控制。

四种选择：9位字长，有校验或无校验，8位字长有校验或者无校验，最好选择9位字长，有校验或者8位字长无校验，这样每一帧的有效载荷都是1字节，

STM32的串口可以配置停止位为0.5、1、1.5、2，这四种参数的区别，就是停止位的时长不一样，1位停止位，这时停止位的时长就和数据位的一位，时长一样，1.5停止位就是数据位一位，时长的1.5倍，2个停止位，那停止位时长就是2倍，0.5个停止位，时长就是0.5倍，一般选择1位停止位。

串口的输出TX比输入RX简单很多，输出就定时翻转TX引脚高低电平就可以，输入不仅要保证采样频率和波特率一致，还要保证每次输入采样的位置，要正好处于每一位的正中间，只有在每一位的正中间采样，这样高低电平读进来，才是最可靠的，如果采样点过于靠前或者靠后，那有可能高低电平正在翻转，电平还不稳定，或者稍有误差，数据就采样错了，输入最好还要对噪声有一定的判断能力，如果是噪声，最好能置个标志位提醒一下，STM32设计的输入电路，上图展示的是USART的起始位侦测，当输入电路侦测到一个数据帧的起始位后，就会以波特率的频率，连续采样一帧数据，同时，从起始位开始，采样位置就要对齐到位的正中间，只要第一位对齐了，后面都是对齐的，为了实现这些功能对输入的电路对采样时钟进行了细分，它会以波特率的16倍频率进行采样，也就是在一位地时间里，可以进行16次采样，它的策略是最开始，空闲状态高电平，那采样就一直是1，在某个位置突然采集到一个0，那么就说明在这两次采样之间，出现了下降沿，如果没有任何噪声，那之后就应该是起始位了，在起始位，会进行连续16次采样，没有噪声的话，这16次采样，肯定都是0，实际电路有噪声，即使出现下降沿了，后序也要再采样几次，以防万一，这个接收电路还会再下降沿之后的第3次、5次、7次，进行一批采样，在第8次、9次、10次，再进行一批采样，且这两批采样，都要要求每3位里面至少有2个0，没有噪声就全是0，满足情况，如果有轻微的噪声，导致3位里面，只有两个0，另一个是1，也算是检测到了起始位，但是在状态寄存器里会置一个NE（Noise Error），噪声标志位，提醒一下，数据收到了，但是有噪声，如果3位里面只有一个0，就不算检测到了起始位，这时电路就忽略前面的数据，重新开始捕捉下降沿，这就是STM32的串口，在接收过程中，对噪声的处理，如果通过了这个起始位侦测，那接收状态就由空闲，变为接收起始位，同时，第8、9、10次采样的位置，就正好是起始位的正中间，之后接收数据位时，就都在第8、9、10次，进行采样，这样就能保证采样位置在位的正中间了，这就是起始位侦测和采样位置对齐的策略

串口初始化：

开启时钟，把需要用的USART和GPIO的时钟打开；
GPIO初始化，把TX配置成复用输出，RX配置成输入；
配置USART，直接用一个结构体，就可以配置好所有参数；
如果只需要发送的功能就直接开启USART，如果需要接收的功能，还需要再配置中断，在开启USART之前，加上ITConfig和NVIC的代码就可以了。

（3）回复缺省值函数：

void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);

（4）配置结构体函数：

void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);

（5）给结构体配置默认值函数：

void USART_StructInit(USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);

**（6）配置同步时钟输出函数，**包括时钟是否输出，时钟的极性相位等参数；

void USART_ClockInit(USART_TypeDef* USARTx, USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);
void USART_ClockStructInit(USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);

（7）开启串口函数：

void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

（8）开启串口中断函数：

void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);

（9）开启USART到DMA的触发通道函数：

void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState);

（10）设置地址函数：

void USART_SetAddress(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_Address);

（11）唤醒函数：

void USART_WakeUpConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_WakeUp);

（12）LIN函数：

void USART_ReceiverWakeUpCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

**（13）发送数据函数，**写DR寄存器；

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);

**（14）接收数据，**读DR寄存器函数；

uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

（15）智能卡、IrDA函数：

void USART_SendBreak(USART_TypeDef* USARTx);
void USART_SetGuardTime(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_GuardTime);
void USART_SetPrescaler(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_Prescaler);
void USART_SmartCardCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
void USART_SmartCardNACKCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
void USART_HalfDuplexCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
void USART_OverSampling8Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
void USART_OneBitMethodCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
void USART_IrDAConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IrDAMode);
void USART_IrDACmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

（16）在中断函数外获取标志位函数：

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);

（17）在中断函数外清除标志位函数：

void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);

（18）在中断函数内获取标志位函数：

ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

（19）在中断函数内清除标志位函数：

void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

9.2 程序示例

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

void Serial_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;//波特率
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无流控
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;//发送模式
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无校验位
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//停止位一位
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//8位1字节
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
	
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);//开启串口
}

void Serial_SendByte(uint8_t Byte)//发送字符
{
	USART_SendData(USART1, Byte);
	while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}

void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)//发送数组
{
	uint16_t i;
	for (i = 0; i < Length; i ++)
	{
		Serial_SendByte(Array[i]);
	}
}

void Serial_SendString(char *String)//发送字符串
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)
	{
		Serial_SendByte(String[i]);
	}
}

uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
	uint32_t Result = 1;
	while (Y --)
	{
		Result *= X;
	}
	return Result;
}

void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)//发送数字
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < Length; i ++)
	{
		Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');
	}
}

int fputc(int ch, FILE *f)//重定向printf
{
	Serial_SendByte(ch);
	return ch;
}

void Serial_Printf(char *format, ...)//重定向printf多串口使用
{
	char String[100];
	va_list arg;
	va_start(arg, format);
	vsprintf(String, format, arg);
	va_end(arg);
	Serial_SendString(String);
}

9.3 收发数据包

数据包的作用是：把一个个单独的数据给打包起来，方便进行多字节的数据通信，例如，陀螺仪传感器，需要用串口发送数据到STM32，陀螺仪的数据，X轴为一个字节、Y轴为一个字节、Z轴一个字节，一共3个数据需要连续不断的发送，当我像这样XYZXYZXYZ连续发送的时候，接受方不知道这个数据哪个对应Y，哪个对应X，哪个对应Z，因为接收方可能从任意的位置接收，所以可能出现数据错位的现象，我们需要一种方式把数据进行分割，把XYZ这一批数据分割开来，分割成一批批数据包，这样在接收的时候，就知道了，数据包第一个数据就是X，数据包第二个数据就是Y，数据包第三个数据就是Z，这就是数据包的任务，就是把同一批的数据进行打包和分割。

串口数据包，通常使用的是额外添加包头包尾的这种方式

防止数据包包头包尾和数据重复的方法，第一种，限制载荷数据的范围，在发送的时候对数据进行限幅，第二种，尽量使用固定长度的数据包，第三种，增加包头包尾的数量，并且让它尽量呈现出载荷数据出现不了的状态。

（1）串口收发Hex数据包

（2）串口收发文本数据包

（3）数据包的收发流程

接收固定包长的数据包，设计一种能够记住不同状态的机制，在不同状态执行不同的操作，同时还要进行状态的合理转移，这种程序设计思维叫做“状态机”。

第一个状态是等待包头，第二个状态是接收数据，第三个状态是等待包尾，每个状态需要一个变量来标志一下，类似于置置标志位，标志位只有0和1，状态机是多标志位的一种方式

执行流程是最开始S = 0，收到一个数据，进中断，根据S = 0，进入第一个状态的程序，判断数据是不是包头FF，如果是FF，则代表收到包头，之后置S = 1，退出中断，结束，这样下次再进中断，根据S = 1，就可以进行接收数据的程序了，在第一个状态，如果收到的不是FF就说明数据包没有对齐，应该等待数据包包头的出现，这时状态仍然是0，下次进中断，就还是判断包头的逻辑，直到出现FF，才能转到下一个状态，之后出现了FF，就可以转移到接收数据的状态了，这时再收到数据，就可以直接把它存在数据中，另外再用一个变量，记录收了多少个数据，如果没收够4个，就一直是接收状态，如果收够了，就置S = 2，下次进中断时，就可以进入下一个状态了，最后一个状态就是等待包尾，判断数据是不是FE，这样就可以置S = 0，回到最初的状态，开始下一个轮回。

状态机使用的基本步骤：先根据项目要求，画几个圈，考虑好各个状态在什么情况下会进行转移，如何转移，画好线和转移条件，最后根据图来进行编程，例如，做个菜单，按什么键，切换什么菜单，执行什么程序。

10 I2C

I2C总线（Inter IC Bus）；
两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）；
同步，半双工；
带数据应答；
支持总线挂在多设备（一主多从、多主多从）；
起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平；
终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平；
每个时序单元的SCL都是以低电平开始，低电平结束；
从机不允许产生起始和终止。

发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次即可发生一个字节。

主机拉低SCL，把数据放在SDA上，主机松开SCL，从机读取SDA的数据，（高位先行）在SCL低电平期间，主机如果想要发送0，就拉低SDA到低电平，如果想要发送1，就放手，SDA回弹到高电平，在SCL低电平期间允许改变SDA的电平，当这一位放好后，主机就松手时钟线，SCL回弹到高电平，在高电平期间是从机读取SDA的时候，SCL高电平期间，SDA不允许变化，SDA处于高电平时从机需要尽快读取SDA，一般是在上升沿的时刻，从机已经读取完成了，主机在放手SCL一段时间后，就可以继续拉低SCL传输下一位，主机需要在SCL下降沿之后尽快把数据放在SDA上，主机有时钟的主导权，不需要着急，只需要在低电平的任意时刻把数据放在SDA上就行了，数据放完之后，主机再松手SCL，SCL高电平从机读取这一位，在SCL的同步下，依次进行主机发送和从机接收，循环8次就发送了8位数据，也就是一个字节；

接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机再接收之前，需要释放SDA，释放SDA就相当于切换为输入模式）。

也可以理解为：所有设备包括主机始终都属于输入模式，当主机需要发送的时候，就可以去主动拉低SDA，而主机再被动接收的时候，就必须先释放SDA，总线是线与的特征，任何一个设备拉低了，总线就是低电平，如果接收的时候还拽着SDA不放手，无论别人发什么数据，总线都始终属于是低电平；

发送应答：主机在接收完一个字节之后，在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答；

接收应答：主机在发送完一个字节之后，在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA）。

也可以理解为发送1位和接收1位，这一位用来作为应答，在发送完一个数据之后，就要立即进行接收应答，来判断从机是否接收到主机发送的数据；
主机在起始条件之后，要先发送一个字节叫一下从机名字，所有从机都会收到第一个字节，与自己的名字（地址）比较，如果一样，相对应的从机就会响应主机的读写操作，在同一条I2C总线里，挂在的每个设别地址必须不一样，防止主机叫一个地址有多个设备都响应；
从机设备地址，在I2C协议标准里分为7位地址和10位地址；
每个I2C设厂时，厂商都会为它分配一个7位的地址；
MPU6050的地址是：1101 000；
一般不同型号的设备地址都是不同的，相同型号的设备地址都是相同的；
如果相同型号的设备挂在在同一条总线上，可以利用设备的地址的可变部分，一般器件地址的最后几位是可以在电路中改变的，例如MPU6050地址的最后一位，由板子上的AD0引脚确定，AD0引脚接低电平，那它的地址就是1101 000，AD0引脚接高电平那它的地址就是1101 001，AT24C02地址的最后三位都可以分别由这个板子上的A0、A1、A2引脚确定。

10.1 指定地址写

对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下写入数据（Data）；

空闲状态下两个总线都是高电平，主机需要给从机写入数据的时候，在SCL高电平期间，拉低SDA，产生起始条件，在起始条件之后紧跟的时序，必须是发送一个字节的时序，字节的内容必须是从机地址+读写位，（从机地址是7位，读写位是1位加起来就是1个字节8位）（发送从机地址：确定通信的对象），（发送读写位：确认接下来是要写入还是读出，0：写入，1：读出），紧跟着的单元是接收从机的应答位(Receive Ack,RA),这个时刻主机需要释放SDA，如果从机应答，从机会立即拉低SDA，应答位产生后，从机释放SDA，从机交出SDA的控制权，同样的时序再来一遍，第二个字节数据就会送入指定数据的内部，一般第二个字节是寄存器地址或者是指令控制字，第三个字节是想要往寄存器地址中写入的值，如果主机不想发送数据了，要产生停止条件，在产生停止条件之前，先拉低SDA，会后续的上升沿做准备，然后释放SCL，再释放SDA，产生SCL高电平期间SDA的上升沿。

此数据帧的作用是：对于从机地址为1101000的设备在其内部0x19地址的寄存器中，写入0xAA这个数据。

10.2 当前地址读

对于不指定设别（Slave Address），在当前地址指针指示的地址下，读取从机数据（Data）；

在SCL高电平期间，拉低SDA，产生起始条件，主机首先发送一个字节，来进行从机的寻址和读写标志位，图示波形代表，本次寻址的目标是1101000的设备，读写标志为1，表示主机接下来想要读取设备，发送一个字节后，接收从机应答位，代表从机收到了第一个字节，把SDA的控制权交给从机，主机调用接收一个字节的时序，进行接收操作，从机接收到了主机的允许，可以在SCL低电平期间写入SDA，主机在哪SCL高电平期间读取SDA，主机再SCL高电平期间依次读取8位，就接收到了从机发送的一个字节数据0000 1111也就是（0x0F），没有指定地址这个环节，0x0F，（在从机中所有寄存器被分配到了一个线性区域中，会有个单独的指针变量，指示着其中一个寄存器，这个指针上电一般默认0地址，每写入一个字节或者读出一个字节后，这个指针就是自动自增一次，移动到下一个位置），从机返回的是当前指针指向的寄存器的值。

10.3 指定地址读

对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下读取从机数据（Data）；

指定从机地址是1101000 读写标志位是0，代表要进行写的操作，经过从机应答后，在发送一个字节第二个字节0001 1001，用来指定地址，这个数据就写入到从机的地址指针里了，从机接收到这个地址后，它的寄存器指针就指向了0x19这个位置，不给从机发要写入的数据，而是再来个起始条件，起始条件后，重新寻址并且指定读写标志位，此时读写标志位为1代表开始读，继续主机接收一个字节，这个字节数据就是0x19地址下的数据；

写多个字节：重复三遍，发送一个字节和接收应答，第一个数据就写入0x19的位置（写入一个地址后地址指针会自动+1，编程吧0x1A）第二个数据就会写到0x1A的位置，第三个数据写入的是0x1B的位置；

欧拉角：飞机与XYZ轴的夹角，反应了飞机的姿态，侧仰，上倾，下倾；获得欧拉角需要多个数据，常用的数据融合算法：互补滤波、卡尔曼滤波等；MPU6050 XCL和SDA是扩展使用，通常是外接磁力计或者气压计。

去试试，不会了就来看看我和画画图，大家一起加油一起进步。

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