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STM32 - 笔记3

article 2024/11/15 7:31:57

1 开发有基于寄存器和HAL库

在开发 STM32 系列微控制器时，你可以选择基于寄存器的开发方法或使用 STM32 HAL（硬件抽象层）库进行开发。两者各有优缺点，适用于不同的场景和开发需求。下面详细介绍两种方法的特点、使用场景以及示例代码。

1. 基于寄存器的开发

特点

精细控制: 基于寄存器的开发允许你直接操作硬件寄存器，因此你可以对微控制器的每个细节进行精细控制。
高效性: 由于不依赖抽象层，代码执行效率更高，适用于对性能要求极高的应用。
轻量化: 代码体积小，没有多余的库文件，适用于资源受限的应用场景。
复杂性: 需要深入理解芯片手册，直接操作寄存器，学习曲线较陡。

使用场景

资源有限的应用: 如对 Flash、RAM 等资源要求苛刻的项目。
高性能实时控制: 需要精确控制硬件的场景，如工业控制、信号处理等。
特殊硬件操作: HAL 库可能无法直接支持某些特殊的硬件操作，寄存器编程可以实现自定义控制。

示例代码

下面是一个基于寄存器的简单示例，设置 PA5 为输出并控制 LED 的亮灭：

#include "stm32f10x.h"

int main(void)
{
    // 启用 GPIOA 时钟
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;

    // 配置 PA5 为推挽输出，速度为 50MHz
    GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF5; // 清除 CNF5 位
    GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_MODE5_1 | GPIO_CRL_MODE5_0; // 设置 MODE5 位为 50MHz 输出

    while (1)
    {
        // 设置 PA5 输出高电平
        GPIOA->BSRR = GPIO_BSRR_BS5;
        for (int i = 0; i < 1000000; i++); // 简单延时

        // 设置 PA5 输出低电平
        GPIOA->BSRR = GPIO_BSRR_BR5;
        for (int i = 0; i < 1000000; i++); // 简单延时
    }
}

2. 基于 HAL 库的开发

特点

易于使用: HAL 库封装了对寄存器的操作，提供了更高级的 API，易于理解和使用，减少了开发者的工作量。
可移植性: 使用 HAL 库可以更轻松地在不同 STM32 芯片之间移植代码。
代码维护性: 由于 HAL 库有 ST 官方的长期支持，代码维护和更新相对容易。
抽象层的开销: HAL 库的抽象层会引入一定的开销，可能在某些对性能要求较高的应用中不太适用。

使用场景

快速开发: 对于产品开发周期较短的项目，HAL 库能显著加快开发速度。
复杂外设操作: HAL 库提供了对复杂外设的支持，如 USB、CAN、以太网等，使用这些外设时 HAL 库更为方便。
代码可读性和维护性: 适用于需要多人协作和长期维护的项目。

示例代码

下面是同样控制 PA5 引脚的代码示例，但使用了 HAL 库：

#include "stm32f1xx_hal.h"

int main(void)
{
    // 初始化 HAL 库
    HAL_Init();

    // 启用 GPIOA 时钟
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    // 配置 PA5 为推挽输出
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    while (1)
    {
        // 设置 PA5 输出高电平
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(500); // 延时 500ms

        // 设置 PA5 输出低电平
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_Delay(500); // 延时 500ms
    }
}

2 蓝牙电路

蓝牙耳机及其放大电路实用设计汇总-电子发烧友网

3. 寄存器-1 通过绝对地址访问内存单元

// GPIOH 端口全部输出 高电平
*(unsigned int*)(0x4002 1C14)=0xFFFE;

0x4002 1C14在我们看来是 GPIOH 端口 ODR 的地址，但是在编译器看来，这只是一个普通的变量，是一个立即数，要想让编译器也认为是指针，我们得进行强制类型转换，把它转换成指针即(unsigned int *)0x4002 1C14，然后再对这个指针进行*操作。

4 4GB 的地址空间是以字节为单位进行寻址的

4GB 的地址空间是以字节为单位进行寻址的，这意味着每个地址对应一个字节（8位）。在现代计算机系统中，内存地址通常是按字节（Byte）来表示的，这也是为什么通常说 4GB 的地址空间能够寻址 4 * 1024^3 = 4,294,967,296 个字节。

详细解释：
字节寻址：在大多数现代计算机中，内存是以字节为基本单位进行寻址的，也就是说，每一个地址值代表内存中的一个字节（8位）。因此，地址 0x00000000 指向内存中的第一个字节，地址 0x00000001 指向第二个字节，依此类推。

32位系统的4GB地址空间：在32位系统中，地址由32位二进制数表示，因此可以表示的最大地址范围是从 0x00000000 到 0xFFFFFFFF，即4GB的地址空间。每个地址对应一个字节，因此可以寻址4GB的内存。

64位系统的更大地址空间：在64位系统中，地址是由64位二进制数表示的，理论上可以表示的内存地址空间远大于4GB，实际上可以达到 2^64 字节（16EB，Exabytes）。不过，实际支持的内存大小还取决于操作系统和硬件的具体实现。

总结：
不论是 32 位还是 64 位系统，地址空间的步长通常都是 1 字节，也就是说，一个内存地址对应内存中的 1 个字节。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

char global_char;  // 8位
char global_char_1;  

short global_short;  // 16位
short global_short_1; 

int global_int;  // 32位
int global_int_1; 

float global_float;  // 32
float global_float_1; 

int main() {
    // 栈变量 -  8位
    char stack_char = 'a';
    char stack_char_1 = 'a';
    
    // 16位
    int stack_short = 42;
    int stack_short_1 = 42;
    
    // 32位
    int stack_int = 42;
    int stack_int_1 = 42;
    
    // 32位
    float stack_float = 42.2;
    float stack_float_1 = 42.2;
    
    // 打印地址
    
    // global 
    printf("Address of global_char: %p\n", (void *)&global_char);
    printf("Address of global_char_1: %p\n", (void *)&global_char_1);
    printf("Address of global_short: %p\n", (void *)&global_short);
    printf("Address of global_short_1: %p\n", (void *)&global_short_1);
    printf("Address of global_int: %p\n", (void *)&global_int);
    printf("Address of global_int_1: %p\n", (void *)&global_int_1);
    printf("Address of global_float: %p\n", (void *)&global_float);
    printf("Address of global_float_1: %p\n", (void *)&global_float_1);
    
    // 栈变量
    printf("Address of stack_char: %p\n", (void *)&stack_char);
    printf("Address of stack_char_1: %p\n", (void *)&stack_char_1);
    printf("Address of stack_short: %p\n", (void *)&stack_short);
    printf("Address of stack_short_1: %p\n", (void *)&stack_short_1);      
    printf("Address of stack_int: %p\n", (void *)&stack_int);
    printf("Address of stack_int_1: %p\n", (void *)&stack_int_1);
    printf("Address of stack_float: %p\n", (void *)&stack_float);
    printf("Address of stack_float_1: %p\n", (void *)&stack_float_1);
    
    return 0;
}

5 比如，一块1000毫安时（mAh）的电池，如果设备的功耗是1瓦（W），在3.7伏的电压下，大约可以运行3.7小时；如果功耗增加到2瓦，运行时间则会缩短到1.85小时左右。这个是如何计算的

6示波器比较

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