简介

STM32：系统内核小、专用性强、系统精简
Stm32 三种开发方式：寄存器模式、标准库模式、HAL库模式（全称是Hardware Abstraction Layer）

GPIO

GPIO的全称是General-Purpose Input /Output，中文意思是通用IO端口。
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开漏输出和推挽输出的区别：主要是开漏输出只可以输出低电平，高电平得靠外部电阻拉高。输出端相当于三极管的集电极，适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内)；推挽输出可以输出高、低电平，连接数字器件。

USART

USART的全称是Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，中文名叫做通用同步异步收发器。这是一种全双工的异步通信，发送端称为TXD(Transmit Data)，接收端称为RXD（Receive Data）。串口的设置是设置起始位、数据位、校验位、停止位和波特率，通信的双方要设置相同的参数，并且硬件硬件交叉连接。
USART主要特征

  1. 全双工异步通信。
  2. 单线半双工通信。
  3. 单独的发送器和接收器使能位。
  4. 可配置使用DMA的多缓冲器通信。
  5. 多个带标志的中断源。
  6. 可编程数据字长度（8位或9位） 。
  7. 可配置的停止位（支持1或2个停止位）。
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ADC

ADC 的全称是“Analog-to-Digital Converter”，中文是“模拟/数字转换器”，将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
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ADC的性能指标

  • 量程：能测量的电压范围。
  • 分辨率：ADC能辨别的最小模拟量，通常以输出二进制数的位数表示，比如:8、10、12、16位等。位数越多，分辨率越高，一般来说分辨率越高，转化时间越长。
  • 转化时间：从转换开始到获得稳定的数字量输出所需要的时间称为转换时间。

ADC的特性

  1. 12位精度下转换速度可高达1MHZ，即1微秒。
  2. 供电电压：VSSA：0V；VDDA：24V~3.6V。
  3. ADC输入范围：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+（一般VREF和VSSA接在一起，即0V；VREF+和VDDA接在一起，即3.3V，所以一般ADC输入范围为0V~3.3V）。
  4. 采样时间可配置，采样时间越长，转换结果相对越准确，但是转换速度就越慢。
  5. ADC的数据结果是12位，可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中。
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DMA

DMA的全称是“Direct Memory Access”，中文名称“直接存储器访问”，提供在外设与内存、存储器和存储器、外设与外设之间的高速数据传输使用。它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖于CPU，因此CPU可以在此期间执行其他任务。
DMA搬运的地点

  • 存储器–>存储器（例如:复制某特别大的数据buf）
  • 存储–>外设（例:将某数据buf写入串口TDR寄存器）
  • 外设–>存储器（例如:将串口RDR寄存器写入某数据buf）
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IIC

IIC全称是Inter-Integrated Circuit (集成电路总线)，用于连接微控制器及其外围设备。IIC属于半双工同步通信方式。
IIC串行总线有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。两条线都接上拉电阻，以确保总线空闲时刻为高电平，其中时钟信号是由主控器件产生。

  • 起始信号
    当时钟线（SCL）为高平时，数据线（SDA）从高电平跳变到低电平。
  • 起始信号
    当时钟线（SCL）为高平时，数据线（SDA）从高电平跳变到低电平。
  • 应答信号
    主机每发送一个字节（8个bit），就在第9个时钟脉冲期间释放数据线（SDA），由从机反馈一个应答信号。
    应答信号（SDA）为低电平时，规定为有效应答位（ACK，简称应答位），表示从机成功地接收了该字节。
    应答信号（SDA）为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示从机接收该字节没有成功。

PWM

PWM全称是Pulse Width Modulation（脉冲宽度调制），它是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的波形（包含形状以及幅值），对模拟信号电平进行数字编码，也就是说通过调节占空比的变化来调节信号、能量等的变化，占空比就是指在一个周期内，信号处于有效电平的时间占据整个信号周期的百分比。

  • PWM模式1
    在向上计数时，一旦CNT<CCRx 时输出为有效电平，否则为无效电平。
    在向下计数时，一旦CNT>CCRx 时输出为无效电平，否则为有效电平。
  • PWM模式2
    在向上计数时，一旦CNT<CCRx 时输出为无效电平，否则为有效电平。
    在向下计数时，一旦CNT>CCRx 时输出为有效电平，否则为无效电平。
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TIM

  • 时钟产生器
    STM32通用定时器有四种时钟源：
    内部时钟（CK_INT）
    外部时钟模式1：外部触发输入（TIMx_ETR）
    内部触发输入（ITRx）：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器
    外部时钟模式2：外部输入引脚

高级定时器（TIM1、TIM8）、基本定时器（TIM6、TIM7）、通用定时器（TIM2~TIM5）
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  • 向上计数：
    计数器从0开始计数（递增），计数到自动加载值（TIMx_ARR）后产生一个计数器溢出事件并重新从0开始计数。
  • 向下计数：
    计数器从自动加载值（TIMx_ARR）开始计数（递减），计数到0后产生一个计数器溢出事件并重新从自动加载值（TIMx_ARR）开始计数。
  • 中心对齐计数：
    计数器从0开始计数（递增），计数到自动加载值（TIMx_ARR）- 1后产生一个计数器溢出事件并从自动加载值（TIMx_ARR）开始计数（递减），计数到1后产生一个计数器溢出事件并重新从0开始计数。
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DHT11温湿度传感器

工作电压范围：3.3V~5.5V
工作电流：平均0.5mA
输出：单总线数字信号
测量范围：湿度20~90%RH，温度0~50°C
精度：湿度±5%，温度±2°C
分辨率：湿度±1%，温度±1°C

  • 电源引脚
    DHT11的供电电压为3~5.5 V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态，在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。
  • 串行接口（单线双向）
    DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，数据分小数部分和整数部分

DHT11 采用单总线协议与单片机通信，单片机发送一次复位信号后，DHT11 从低功耗模式转换到高速模式，等待主机复位结束后，DHT11 发送响应信号，并拉高总线准备传输数据。一次完整的数据为 40bit，按照高位在前，低位在后的顺序传输。
数据格式为：8bit 湿度整数数据+8bit 湿度小数数据+8bit 温度整数数据+8bit 温度小数数据+8bit 校验和，一共 5 字节（40bit）数据。由于 DHT11 分辨率只能精确到个位，所以小数部分是数据全为 0。校验和为前 4 个字节数据相加，校验的目的是为了保证数据传输的准确性。
DHT11 只有在接收到开始信号后才触发一次温湿度采集，如果没有接收到主机发送复位信号，DHT11 不主动进行温湿度采集。当数据采集完毕且无开始信号后，DHT11 自动切换到低速模式。

  • 主机发送复位信号
    DHT11 的初始化过程同样分为复位信号和响应信号。
    首先主机拉低总线至少 18ms，然后再拉高总线，延时 20~40us，取中间值 30us，此时复位信号发送完毕。
  • DHT11 发送响应信号
    DHT11 检测到复位信号后，触发一次采样，并拉低总线 80us 表示响应信号，告诉主机数据已经准备好了；然后 DHT11 拉高总线 80us，之后开始传输数据。如果检测到响应信号为高电平，则 DHT11 初始化失败，请检查线路是否连接正常。
    当复位信号发送完毕后，如果检测到总线被拉低，就每隔 1us 计数一次，直至总线拉高，计算低电平时间；当总线被拉高后重新计数检测 80us 的高电平。如果检测到响应信号之后的80us 高电平，就准备开始接收数据。实际上 DHT11 的响应时间并不是标准的 80us，往往存在误差，当响应时间处于 20~100us 之间时就可以认定响应成功。
  • 数据传输
    DHT11 在拉高总线 80us 后开始传输数据。每 1bit 数据都以 50us 低电平时隙开始，告诉主机开始传输一位数据了。DHT11 以高电平的长短定义数据位是 0 还是 1，当 50us 低电平时隙过后拉高总线，高电平持续 26~28us 表示数据“0”；持续 70us 表示数据“1”。
    当最后 1bit 数据传送完毕后，DHT11 拉低总线 50us，表示数据传输完毕，随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。
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DS18B20温度传感器

测温范围 -55°C~+125°C
工作电源：3.0~5.5V/DC（可以数据线寄生电源）
单总线半双工通信方式。
DS18B20共有6种信号：复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0、读1。这些信号中除了应答脉冲以外，都由主机发出同步信号，并且发送所有的命令和数据都是字节的低位在前。

  • 1、复位脉冲
    单总线上的所有通信都是以初始化序列开始。主机输出低电平，保持低电平时间至少480us，以产生复位脉冲。接着主机释放总线，4.7K的上拉电阻将单总线拉高，延时15~69us，并进入接收模式（Rx），接着DS18B20拉低总线60~240us，以产生低电平应答脉冲。
  • 2、写时序
    写时序包括写0时序和写1时序，所有写时序至少需要60us，且在2次独立的写时序之间至少需要1us的恢复时间，两种写时序均起始于主机拉低总线。
    写1时序：主机输出低电平，延时2us，然后释放总线，延时60us
    写0时序：主机输出低电平，延时60us，然后释放总线，延时2us
  • 3、读时序
    单总线器件仅在主机发出读时序使，才向主机传输数据，所以在主机发出读数据命令之后，必须马上产生读时序，以便从机能够传输数据。
    所有读时序至少需要60us，且在2次独立的读时序之间至少需要1us的恢复时间。每个读时序都由主机发起，至少拉低总线1us。主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的15us内采样总线状态。
    典型的读时序过程为：主机输出低电平延时2us，然后主机转入输入模式延时12us，然后读取单总线当前的电平，然后延时50us。
  • DS18B20典型温度读取过程
    复位–>发SKIP ROM命令（0XCC）–>发开始转换命令（0X44）–>延时–>复位–>发送SKIP ROM命令（0XCC）–>发读存储命令（0XBE）–>连续读出两个字节数据（即温度）–>结束
    转化后得到的12位数据，存储在DS18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得得温度大于0，这五位为0，只要将测到得数值乘以0.0635即可得到实际温度；如果温度小于0，这五位为1，测到得数值需要取反加一再乘以0.0625即可得到实际温度。

OLED

  • 起始信号（SDA低电平）: 当SDA线从高电平跳变到低电平时，表示一个数据传输的开始。
  • 停止信号（SDA高电平）: 当SDA线从低电平跳变到高电平时，表示一个数据传输的结束。
  • 数据传输: 在IIC通信中，数据传输是通过SDA线上的高低电平变化来实现的。数据传输时，发送方将数据位放在SDA线上，然后通过SCL线上的时钟信号将数据位发送给接收方。接收方通过检测SDA线上的电平变化来接收数据。
  • 应答信号（ACK）:在数据传输过程中，接收方需要在接收到每个数据位后发送一个应答信号（ACK），表示数据已被正确接收。应答信号是一个低电平，在SDA线上持续一段时间，然后恢复高电平。
  • 非应答信号（NACK）:在数据传输过程中，如果接收方无法正确接收数据，会发送一个非应答信号（NACK），表示数据未被正确接收。非应答信号是一个高电平，在SDA线上持续一段时间，然后恢复低电平。

IIC通信的时钟信号（SCL）是由发送方产生的，通常频率为10KHz~100KHz。IIC通信的波特率由时钟信号的频率决定。
IIC通信的优点是简单、易于实现，缺点是速度较慢，通常用于低速度外设的通信。
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