[STM32]-ADC读取滑动电阻器代码实现_哔哩哔哩_bilibili

ADC图文件引入与初始化

图文件中引入ADC图文件
初始化部分新增ADC初始化
参数模式设置来源于TuberS配置
与前面配置一致

ADC相关函数

ADC图文件包含初始化相关和触发相关函数
可查看相关AP函数
第一个图文件为触发相关

ADC校准设置

校准原因：ADC制造过程存在误差，建议采样前执行校准，提高数据精度
函数调用：HAL_ADC_Calibration_Start(&hadc1)
放置位置：从ADC扩展函数库copy该函数，放到MX_ADC1_Init()等初始化代码前面
忽略回调部分，直接放置

ADC校准函数实现

新增函数MX_ADC1_Calibration（从ADC扩展库复制）
调用HAL_ADC_Calibration_Start(hadc1)
参数：hadc1（ADC实例句柄）

ADC转换启动与读取

启动转换：MX_ADC1_Start函数
调用HAL_ADC_Start(hadc1)
参数：hadc1
等待转换完成（主循环中）：HAL_ADC_PollForConversion(hadc1, HAL_MAX_DELAY)
第一个参数：hadc1（句柄）
第二个参数：超时时间（如HAL_MAX_DELAY）
用于判断转换是否完成

void MX_ADC1_Calibration(void)
{
 if (HAL_ADC_Calibration_Start(hadc1) != HAL_OK)
 {
 Error_Handler();
 }
}

void MX_ADC1_Start(void)
{
 if (HAL_ADC_Start(hadc1) != HAL_OK)
 {
 Error_Handler();
 }
}

ADC转换时间与超时设置

采样时间：1.5周期（之前设置）
总转换时间：采样时间1.5周期 + 12.5周期 = 14周期
参考芯片手册11.6节
实际时间估算：14周期 ≈ 1微秒（时钟12MHz）
实际稍大，但不会超太多
超时时间建议：10-50ms
只要大于转换时间即可（如HAL_MAX_DELAY或50ms）

// 示例：在主循环中使用
HAL_ADC_PollForConversion(hadc1, 50); // 50ms超时

ADC值读取与打印

主循环中读取流程：先轮询等待转换完成，再获取ADC值
轮询函数：HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50)（50ms超时，足够覆盖转换时间）
超时设置：只需大于转换时间（如10ms），单位ms
获取值：uint32_t adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
ADC为12位，用uint32_t或uint16_t存储

while (1)
{
 if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50) == HAL_OK)
 {
 uint32_t adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
 // 通过串口打印观察ADC值变化
 }
}

打印ADC值：重写printf函数，通过串口窗口输出，便于观察变化

ADC值串口打印与电压转换

打印ADC值：在主循环中使用printf("ADC value = %lu\r\n", adc_value)观察变化
通过重写printf函数，经串口输出

while (1)
{
 HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100);
 uint32_t adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
 printf("ADC value = %lu\r\n", adc_value);
}

电压转换原理：12位ADC（0~4095），参考电压3.3V
分辨率：$$3.3 / 4096 \approx 0.00080566V$$
公式：电压 = adc_value × (3.3 / 4096)

模拟信号Vin ──► 采样保持 ──► 比较器 ──► SAR控制器 ──► 输出
 │
 └─► DAC
参考电压 Vref = 3.3V

0x0000 = 0V
0x0001 ≈ 0.0008V
...
0xFFF = 3.3V

示例：
0x0100 ≈ 0.20252V
0x0101 ≈ 0.20505V

ADC电压转换与打印

实际电压计算：12位ADC，分辨率 3.3V / 4096
公式：(float)adc_value * 3.3f / 4096.0f
3.3f：浮点数后缀，确保浮点运算

while (1)
{
 HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100);
 uint32_t adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
 printf("adc_value = %d\r\n", adc_value);
 printf("voltage = %f\r\n", (float)adc_value * 3.3f / 4096.0f);
 HAL_Delay(1000);
}

打印设置：小数点后4位，HAL_Delay(1000) 观察变化
超时调整为100ms（轮询）

ADC程序实际运行与调试

编译烧录与串口观察：配置debug为SWD模式，编译烧录后连接USB转串口线到电脑
打开串口助手，选择对应COM口
观察打印的ADC value和转换电压，每秒打印一次（延时控制）
信号变化测试：用十字螺丝刀调节电位器，观察串口窗口中ADC值和电压实时变化
验证ADC采样正常工作

// 主循环中添加延时，每秒打印一次
HAL_Delay(1000);

ADC实际测试验证

电位器演示：旋转电位器改变PA0 (PA03) 输入电压
中间位置：接近3.3V，ADC值最大
往一侧旋转：电压接近3.3V，ADC值增大
往另一侧旋转：电压接近0V，ADC值减小
验证效果：通过串口观察ADC值和电压变化，确认0~3.3V范围采样正确
对应前面代码打印的adc_value和voltage
电路工作：电位器模拟信号 → PA0 → ADC采样 → 串口输出观察

UART与I2C通信协议对比

UART：支持半双工或全双工，3根线（DS线、S线、D线），用于两个设备间通信
I2C：半双工，2根线（SCL时钟线、SDA数据线）

UART: 设备A ── DS ── S ── D ── 设备B
I2C: 主控 ── SCL ── SDA ── 从设备

I2C与UART使用场景区别

UART：处理器与处理器通信时常用
I2C：处理器与外设通信时常用
闪存芯片
屏幕
传感器
EEPROM（如24C02）

主控
 │
SCL (时钟线)
SDA (数据线)
 ├─ 用户手册
 ├─ 闪存
 ├─ 24C02
 └─ 传感器

51单片机学习中用IO模拟I2C

I2C软件模拟实现

STC51特点：无硬件I2C模块，必须用IO口模拟时序
逐个实现基础信号：起始信号、结束信号、发送数据、读取数据、应答信号
实现流程：编写各基础信号 → 组合成完整I2C通信

STM32硬件I2C与51模拟I2C对比

51单片机I2C实现：用IO模拟，手动编写
起始信号、结束信号
数据通讯信号
应答信号（硬答/软答）
封装读写函数驱动外设（如温湿度传感器）
实现繁琐：效率低，所有信号手动控制
STM32优势：提供硬件I2C功能
自动处理信号，封装更高效
便于驱动外设

STM32硬件I2C与51模拟I2C区别

STM32硬件I2C：底层芯片已封装起始信号、结束信号、数据发送/读取、应答信号
使用时只需调用读写函数，轻松操作外设实现驱动
51单片机：无硬件I2C，需IO模拟各时序信号后组合
STM32也可模拟：用两个IO模拟信号并封装，但今天重点学硬件I2C

STM32硬件I2C: 封装信号 → 直接调用读写函数 → 驱动外设
51模拟I2C: IO时序 → 组合信号 → 驱动外设

I2C硬件实现与通信过程回顾

STM32 I2C驱动：使用芯片提供的硬件I2C外设直接驱动外设
比51模拟更高效，无需手动编写时序
完整I2C通信过程（51中复习）：
起始信号：SCL为高时，SDA从高到低跳变
通知从设备开始通信

SCL ───────┐──────────────
 │ │
SDA ──────┘ └────── (起始后)

后续步骤：数据传输、应答、结束信号（之前已详述）

I2C起始与结束信号时序

起始信号：SCL高电平期间，SDA由高变低
结束信号：SCL高电平期间，SDA由低变高
通信流程：起始信号后发送从设备地址
示例：操作温湿度传感器，发送其7位地址
byte有8位，地址占7位（注意位宽）

I2C设备地址与读写位

设备地址字节组成：操作设备地址 + 读写标志位 = 1 byte（8位）
写操作：读写位 = 0
读操作：读写位 = 1
通信流程：发送设备地址后，等待从设备应答
应答后：
写：发送数据 → 等待应答
读：接收数据

设备地址 ──(读写位 0/1)──► 等待应答
 │
 ├─ 写：发送数据
 └─ 读：接收数据

I2C完整通信过程 - 写操作与读操作细节

写操作：发送完所有数据后，等待从设备应答，然后发送结束信号完成通信
结束信号：SCL高时 SDA由低变高
读操作：等待从设备发送数据
数据传输过来后，主机发送应答
继续接收下一个数据，直至所有数据传输完成
最后：主机返回应答 + 发送停止信号
从设备停止发送数据，总线释放

写: 地址(R/W=0) ── ACK ── DATA ── ACK ── ... ── STOP
读: 地址(R/W=1) ── ACK ── DATA ── ACK ── DATA ── ACK ── STOP

时序要点：每个数据后都有ACK（应答），传输完发STOP释放总线

STM32硬件I2C工程准备

工程创建：复制demo001工程作为模板，重命名为demo013
删除MDK配置文件夹
打开CubeMX（cubemx）工具
CubeMX初始界面：
顶部菜单：Pinout & Configuration、Clock Configuration、Project Manager、Tools
中心显示STM32F103RCTx LQFP64芯片图与引脚标签
左侧配置面板：System Core、Connectivity、Timers、ADC等类别
点击System Core开始配置

STM32硬件iPhone C接口与协议配置

芯片支持：两个硬件iPhone C接口（iPhone C1 和 iPhone C2）
先使能其中一个进行配置
协议选项：三种模式
iPhone C：本节课主要学习
SMBus总线：与iPhone C硬件接口类似
官方封装在一起

协议: iPhone C / SMBus

配置步骤：设置成iPhone C模式

STM32硬件I2C CubeMX配置参数

配置位置：选择I2C后，下方显示参数配置
Master特性：单片机作为I2C主机时配置
用于驱动外设（如温湿度传感器、屏幕）
单片机一般作为主机
Lens特性：与master一起配置（具体含义待后续）
主机模式下只需配置这两个参数

STM32硬件I2C配置 - 模式与速率

作为主机驱动程序：配置I2C1参数，主要驱动温湿度传感器和EEPROM
只需配置关键参数
第一个参数：模式
标准模式 (Standard Mode)
快速模式 (Fast Mode)
影响：I2C Clock Speed (Hz)（时钟速率）
当前设置：100000 Hz

I2C1 配置:
模式 ──► 标准模式 / 快速模式
 │
 └─► I2C Clock Speed (Hz): 100000

其他参数（屏幕显示，待讨论）
Clock Stretch Mode: Disabled
Primary Address Length: 7-bit
Primary Address: 0x0000
General Call: Disabled

STM32硬件I2C CubeMX配置参数 - 速率模式选择

I2C速率决定依据：根据外设传感器支持的最高速率
示例：传感器最高100k → 选择标准速率
支持快速速率 → 设置快速速率
模式选择后：下方参数一般默认（按默认即可）
驱动外设时，若外设不支持高速率 → 需调整速率

外设最高速率
 ↓
标准(100k) / 快速
 ↓
CubeMX配置 → 默认参数

STM32硬件I2C配置 - 从机参数

下方参数：时钟拉伸模式（Clock Stretch Mode）、地址长度（Primary Address Length）、主地址（Primary Address）等
这些是从机（slave）的参数
本节不关注
主机驱动重点：了解主机如何驱动外设（如温湿度传感器）
先掌握主机参数配置
当前设置：保持默认值，先不修改速率（100000 Hz）

STM32硬件I2C实验目标与EEPROM电路

实验内容：驱动EEPROM（本节重点）和温湿度传感器（51课程已讲）
先查看原理图第9页的EEPROM电路

EEPROM电路:
[EEPROM芯片 + 电容 + 电阻]
SCL ──┐
SDA ──┤── VCC, GND
 └─

电路连接：包含EEPROM芯片、电容、电阻，关键引脚SCL、SDA、VCC、GND
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STM32硬件I2C代码生成与API查看

生成代码：配置I2C1为标准模式、速率100k后，直接生成代码
查看API：检查生成的I2C相关函数

STM32硬件I2C工程编译与初始化函数查看

编译工程：配置完成后直接编译
main函数变化：新增I2C1初始化调用
包含CubeMX中配置的参数
查看流程：

进入MX_I2C1_Init()
跳转**HAL_I2C_Init()**硬件初始化函数
查看其头文件

STM32硬件I2C主机通信API函数

主机传输函数：HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, (uint16_t)0x78, pData, Size, Timeout);
用于主机发送数据
主机接收函数：HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, (uint16_t)0x78, pData, Size, Timeout);
用于主机接收数据
内存写函数：HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, (uint16_t)0x78, MemAddress, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, pData, Size, Timeout);
写EEPROM等内存设备
内存读函数：HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, (uint16_t)0x78, MemAddress, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, pData, Size, Timeout);
读EEPROM等内存设备
其他函数：带IT后缀的用于中断模式
这些是I2C功能的核心接口

STM32硬件I2C主机通信API函数 - 参数详解

四个核心函数：与中断/DMA函数类似，使用方式相似
基础轮询函数为主，其他类似
HAL_I2C_Master_Transmit：主机发送函数

HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Master_Transmit(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

第1参数：I2C句柄（I2C_HandleTypeDef *hi2c）
第2参数：设备地址（uint16_t DevAddress）
其他函数参数类似：
HAL_I2C_Master_Receive：主机接收

HAL_I2C_Master_Receive(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

HAL_I2C_Mem_Write：内存写（EEPROM）

HAL_I2C_Mem_Write(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint16_t MemAddress, uint8_t MemAddSize, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

HAL_I2C_Mem_Read：内存读（EEPROM）

HAL_I2C_Mem_Read(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint16_t MemAddress, uint8_t MemAddSize, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

I2C主机API参数 - 设备地址与数据详解

HAL_I2C_Master_Transmit 参数继续：
第2参数：设备地址 (uint16_t DevAddress)
总线上多个从机时，每个从机地址唯一
发送设备地址选择要操作的从机（如触摸屏）
第3参数：发送数据 (uint8_t *pData)
第4参数：发送数据长度 (uint16_t Size)
其他函数参数类似：每个设备在总线上有唯一地址

STM32硬件I2C主机通信API函数 - HAL_I2C_Master_Receive参数详解

HAL_I2C_Master_Receive：主机接收函数，参数与发送类似
第1参数：I2C句柄
第2参数：设备地址（从哪个设备接收数据）
第3参数：数据存储指针（接收数据存储位置）
第4参数：数据长度（uint16_t Size）
第5参数：超时时间（uint32_t Timeout）

STM32硬件I2C主机通信API函数 - 内存读写作用

内存读写函数作用：用于操作EEPROM等存储芯片数据
理解方式：主控作为主机，通过I2C与EEPROM通信

+----------------+
| 主控 |
+----------------+

+----------------+
| EEPROM |
+----------------+

EEPROM特点：存储芯片，可存储数据（后续详解具体作用）

EEPROM存储结构与I2C通信

EEPROM内部结构：有很多存储区域，像一间间房子
可画表格表示

+--------+--------+--------+
 | 区域1 | 区域2 | 区域3 |
 +--------+--------+--------+

每个区域大小根据芯片型号决定
I2C通信方式：两根线
时钟线 (SCL)
数据线 (SDA)
通信过程：首先指定要操作的存储区域

I2C总线多设备挂载与地址

设备地址示例：如0x51，总线上可挂多个I2C设备
只要地址不同即可（如第二个EEPROM地址0x52）
一个总线支持多个设备
每个I2C设备特点：都有内部存储地址
用于后续内存读写操作

+------------------+
| 主控 |
+------------------+
 |
 v
+------------------+ +------------------+
| EEPROM | | EEPROM |
| 0x51 | | 0x52 |
+------------------+ +------------------+

内存读写函数应用：直接用于操作存储设备如EEPROM
EEPROM示例：2kbit容量 = 256 byte（可存储256字节数据）
内部有存储地址，用于指定操作位置

+-----------------+ +------------+
| System |----->| EEPROM OUT1|
+-----------------+ +------------+
 |
 v
+-----------------+ +------------+
| |----->| EEPROM OUT2|
+-----------------+ +------------+

存储区域示意：

+----+----+ +----+----+----+
| FF | 11 |
+----+----+ +----+----+----+

+----+----+----+
| | | |
+----+----+----+
| | | |
+----+----+----+

HAL_I2C_Mem_Write 函数使用示例

实际写操作示例：向EEPROM指定地址写入数据
例子0写入 0s ff
例子10写入数据
例子111写入数据
例子2写入数据
参数应用：
第1参数：I2C句柄
第2参数：设备地址（选择具体EEPROM）
EEPROM1：0s01
EEPROM2：0s02
通过设备地址区分总线上的不同EEPROM

I2C内存读写函数 - MemAddress参数详解

第3参数：内存地址 (uint16_t MemAddress)
对应EEPROM内部存储位置
示例：填0 表示第一个位置，写入FF

+------------------+
| EEPROM |
| 内存地址 0 |
+------------------+
| FF | | | |
+----+----+----+--+
| | | | |
+----+----+----+--+

EEPROM容量示例：2kbit = 256 byte
有256个位置可存储数据
通过地址指定操作位置（如地址1写入其他数据）

I2C内存读写函数 - MemAddSize参数详解

第4参数：MemAddSize (uint8_t MemAddSize)
指定内存地址位宽（地址大小）
8bit = $$2^8 = 256$$，刚好覆盖256 byte位置
适用于2Kbit = 256 byte的EEPROM
16bit = $$2^{16}$$，用于更大容量
如1024 byte，8bit不够用需16bit覆盖所有地址
选择依据：根据EEPROM容量决定地址位宽
确保能遍历所有存储位置

8 bit ──► 2^8 = 256 (2Kbit EEPROM)
16 bit ─► 2^16 (1024 byte EEPROM)

示例：
16 byte容量：8bit足够（2^8=256 > 16）
1024 byte：需16bit
内存读写函数后序参数（第5~7参数，与Transmit/Receive类似）
第5参数：pData（uint8_t*），要写入/读出的数据指针
示例：存储数据10，直接写10（或放入数组）
第6参数：Size（uint16_t），数据长度
示例：单个数据10，长度为1
第7参数：Timeout（uint32_t），超时时间
读操作参数相同：先选设备地址 + 内存地址，然后指定读出数据位置、长度和超时
用于带内存地址的I2C存储设备（如EEPROM）的读写操作
内存读写函数剩余参数：用于从EEPROM指定内存地址读取数据
读操作示例：从内存地址0、1或2读取数据
参数顺序：内存地址（指定位置）、数据长度、读入数据存储位置、读数据大小
函数作用总结：完成I2C内存读写全过程

EEPROM 定义与Flash比较

EEPROM：电可擦可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）
特点：带电可擦写，断电后数据不丢失（非易失性）
与 Flash 比较：
共同点：均存储数据，断电不丢失
区别：
EEPROM：字节单位擦写
Flash：扇区单位擦写

EEPROM 与 Flash 比较 - 擦写次数与单位

擦写次数：
EEPROM：可达百万次
Flash：十万次
EEPROM耐久性更高
擦写单位：
EEPROM：字节级擦除
Flash：扇区级或整块擦除
应用场景：后续了解EEPROM与Flash的典型应用场合

EEPROM 与 Flash 应用场景区别

EEPROM 应用：
写操作要求高（频繁擦写）
少量数据
示例：配置信息、日志信息
Flash 应用：
写操作要求不高
数据量大
示例：大块数据存储
核心区别：
EEPROM：频繁擦写 + 小数据量
Flash：不频繁擦写 + 大数据量

EEPROM 开发板型号与容量

开发板EEPROM型号：BL24C02
容量：2Kbit = 2048 bit
换算：2048 ÷ 8 = 256 byte
最大存储：256 个字节

BL24C02
2Kbit = 2048 bit
 ↓
 256 byte

EEPROM引脚功能与地址配置

BL24C32：EEPROM，32页，每页8 byte，数据在芯片手册中。
A0, A1, A2：配置器件地址，用于I2C总线上区分设备。

EEPROM地址配置与多设备挂载

A0, A1, A2：三个IO引脚，用于配置器件地址
通过不同高低电平组合，设置不同地址
允许多个EEPROM挂载在同一I2C总线上
只要器件地址不同，即可区分
原理图连接：
SDA、SCL：I2C总线
写保护（WP）：保护功能
电源：供电部分

I2C总线 (SDA, SCL)
 │
 +───+───+
 | A0,A1,A2 | ← 高低电平配置地址
 | EEPROM1 |
 +───+───+
 │
 +───+───+
 | A0,A1,A2 | ← 不同组合
 | EEPROM2 |
 +───+───+

EEPROM BL24C02 硬件连接与地址配置

引脚连接：
SCL → PB6
SDA → PB7
A0, A1, A2 → GND（标为D）
作用：A0/A1/A2配置器件地址，用于I2C总线区分设备
具体设备ID在芯片手册中查找

BL24C02 EEPROM
SCL ── PB6
SDA ── PB7
A0 ── GND
A1 ── GND
A2 ── GND

电源与滤波：
上拉电阻（两个）
电源接电容（使电源更干净）

EEPROM设备地址配置原理

A0、A1、A2接地（均为0）：设备地址为1010 000（0x50）
前缀1010固定
后三位A2 A1 A0 = 000
改变地址示例：将A0接1（高电平），地址变为1010 001
通过不同高低电平组合，设置不同地址
实现同一I2C总线上多个EEPROM区分

地址格式：1010 A2 A1 A0

A0=A1=A2=0 (接地) → 1010 000 = 0x50
A0=1, A1=A2=0 → 1010 001

EEPROM BL24C02 器件地址计算

A0/A1/A2 均接低电平（D/GND）：对应001（三个0）
地址格式：10101010 + 三个0 + 读写标志位
前7位：1010100（器件地址）
第8位：读写标志（0写、1读）
作用：主机通过此地址识别设备，进行读写数据操作

A0=A1=A2=0 (低电平)
↓
1010 1010 (完整字节)
└── 前7位: 1010100 (设备地址)
 └── 第8位: R/W标志

写操作：设备地址 + 读写位（0），如0xA0。
读操作：设备地址 + 读写位（1），如0xA1。
读写位的不同导致最终发送的byte不同。

EEPROM读写时序

查看芯片手册获取读写时序图。

EEPROM写操作I2C通信起始过程

写1字节步骤：
发送起始信号
发送设备地址（前7位 1010100）+ 写标志位0
完整字节：0x50（SA0，设备地址+写位）
等待设备应答

起始信号
 ↓
设备地址 (1010100) + 写位 (0) = 0x50
 ↓
设备应答

地址格式回顾：I2C从机地址前7位 + 第8位读写标志（写为0）

EEPROM BL24C02 内存地址范围

内存地址：8位（uint8_t 类型）
范围：00 到 FF
原因：芯片最大存储 256 byte 数据
256 = 2^8，故用8位地址表示
作用：指定芯片内部具体字节位置进行读写操作

内存地址：8 bit
00 ──────┬─── FF
 │ 256 bytes
 └─ BL24C02 容量

EEPROM读操作I2C通信起始过程

读1字节步骤：分为两次I2C通信
第一次：发送设备地址 + 写标志位（0）
先将要读取的内存地址写进设备
设备地址后接内存地址
作用：告知设备具体内存位置，准备后续读取

读操作起始：
起始信号
 ↓
设备地址 (1010100) + 写位 (0)
 ↓
内存地址 (要读取的位置)
 ↓
设备应答
 ↓
第二次I2C (读数据)

EEPROM读操作I2C通信过程

读操作步骤：
先发送设备地址（前7位 1010100）+ 写标志位0（0xA0），写入内存地址
设备知道要读哪个内存空间的数据
发送完内存地址后，开始真正读操作
发送设备地址 + 读标志位1（0xA1）

写阶段：
起始 → 0xA0 (设备地址+写0) → 内存地址 → 设备应答
↓
读阶段：
0xA1 (设备地址+读1) → 读取数据

关键：先用写操作指定内存地址，再用读操作获取数据

EEPROM读操作I2C通信过程 - 读1字节与连续读

读1字节完成：
设备发送内存地址后，等待设备应答
芯片将该内存位置数据发送给主机
完成1字节读操作
连续读操作：
前半部分与单字节读相同（发送地址、写内存地址）
区别：读取多个数据时
不发送停止信号
主机持续发送应答（ACK）
读完所有数据后：发送NACK + 停止信号

单字节读：
地址写完 → 设备应答 → 数据上传 → 停止

连续读：
地址写完 → 设备应答 → 数据1 → ACK
 → 数据2 → ACK
 → ... → NACK + 停止

关键：连续读通过连续ACK维持通信，最后NACK结束读取

EEPROM读写函数准备与硬件连接确认

读写函数：了解时序后，使用HAL_I2C_Master_Transmit和HAL_I2C_Master_Receive操作EEPROM
这两个函数带内存地址，用于数据读写实现
硬件连接确认：芯片端连接PB6和PB7
手册对应：PB6（SCL）、PB7（SDA）
PB6/PB7对应I2C接口：PB6是SCL，PB7是SDA。
硬件工程师设计：硬件工程师在设计时已确定芯片与PB6/PB7的连接。
I2C1使能后，PB6和PB7引脚默认被选择。
I2C1支持端口重映射。
可查阅芯片手册了解端口重映射信息。

STM32 I2C1 引脚重映射

P9点留意：支持引脚重映射
硬件设计时，若PB6/PB7已占用（备用于其他功能）
可将PB8和PB9重新设置为I2C1的SDA和SCL
当前配置：默认PB6（SCL）和PB7（SDA）
配置完成：
模式设为标准模式
从机参数不用管
点击生成代码

EEPROM读写函数代码实现 - main函数规划

实现步骤：
先写入8个byte数据到芯片
再读取8个byte数据从芯片
位置：在main函数中编写代码
打开工程，返回main函数查看如何编写

// 规划：先写8字节，再读8字节
写入 → 芯片
↓
读取 ← 芯片

目的：通过实际代码验证EEPROM读写功能

EEPROM写1字节函数实现

写1字节代码：使用HAL_I2C_Mem_Write

HAL_I2C_Mem_Write(hi2c1, 0x50, 0x00, 1, &data, 1, 0xFFFF);

参数详解：
hi2c1：I2C句柄
0x50：设备地址（前7位 + 写标志位0）
0x00：内存地址
1：MemAddSize（8位地址）
&data：数据指针
1：数据长度（1字节）
0xFFFF：超时时间
验证写成功：写后读取数据，比较是否一致
目的：确认数据正确写入EEPROM内存
设备地址0x50：0xA0 >> 1（HAL库约定，地址左移1位，低位补写标志）

ADC缓冲区初始化

数据准备：定义8字节数组用于ADC处理

int buffer_size = 8;
// 初始化数组为 0,1,2,3,4,5,6,7

函数调用：传入数组 + buffer_size作为长度

HAL_ADC_NewWriteTable(buffer, buffer_size);

EEPROM写1字节函数实现 - 参数补充与调试

超时时间：设为0xFFFF（毫秒）
足够让写入完成
内存地址：设为0x00
从芯片内存地址开始处写入
代码实现后：检查报错情况
确认函数调用正确

EEPROM写1字节函数 - MemAddSize参数详解

内存地址长度（MemAddSize）：设为1（8bit）
原因：EEPROM最大存储256字节（地址0~0xFF）
地址范围足够用8位表示

HAL_I2C_Mem_Write(hi2c1, 0x50, 0x00, 1, &data, 1, 0xFFFF);
// 第4个参数：1 表示 8bit 内存地址长度

关键：MemAddSize根据设备地址位宽选择（BL24C02用8bit）

EEPROM写1字节函数实现 - 成功判断与打印

函数执行后判断：执行HAL_I2C_Mem_Write后，添加if判断
检查返回值等于0：表示写入成功
成功时继续打印相关信息
编译确认：调整地址参数后，编译无问题
数据已写入EEPROM芯片

if (HAL_I2C_Mem_Write(...) == 0) {
 // 打印成功信息
}

EEPROM写1字节函数 - 串口重定向与打印实现

写入成功判断后打印：返回值等于0表示写入成功
添加printf打印成功信息
串口重定向配置：
打开USART1（端口1）
重新生成代码
重写fputc函数支持printf
示例打印：

fputc('A', stdout);
 fputc('B', stdout);
 fputc('C', stdout);
 fputc('\r', stdout);
 fputc('\n', stdout);

使用**HAL_Delay(1000)**控制打印间隔

EEPROM读1字节函数实现

引入头文件与fputc重写：
加入头文件支持printf
重写fputc函数（从窗口复制，已讲过）
用于打印写入成功信息
读取准备：
初始化buff数组，长度8字节
使用HAL_I2C_Mem_Read函数读取
先确认写入成功，再执行读取

EEPROM读1字节函数实现 - 参数补充与打印

HAL_I2C_Mem_Read参数补充：
第5参数：读取长度（sizeof(buffer) 或 buffer_size）
第6参数：超时时间（0xFFFF）
读取完成后数据存入buffer
验证读取结果：使用for循环打印buffer内容
比较是否与写入数据（0,1,2,3,4,5,6,7）一致

for (i = 0; i < 10; i++) {
}

循环范围：i = 0 到 i < 10（10次迭代）
打印读取结果：使用for循环遍历r_buf数组，打印每个字节
循环范围：for (i = 0; i < sizeof(r_buf); i++)
打印格式：printf("%d ", r_buf[i]);，每个字节后加空格
循环结束后，添加printf("\r\n");进行换行
验证：检查打印出的数据是否与写入的0,1,2,3,4,5,6,7一致

EEPROM读写程序延时设置

编译前优化：在主循环和写入操作后添加延时
原因：无延时读写过快，不便观察串口输出
效果：每秒执行一次写+读操作

HAL_Delay(1000); // 1秒延时

位置：
主循环末尾：控制整体读写频率
写入后：确保写入完成再读取

EEPROM写操作延时必要性

写入后延时原因：EEPROM设备需要时间完成数据写入
无延时虽打印“写入成功”，实际数据未写入
实验验证：不加延时读取数据不正确
延时位置：HAL_I2C_Mem_Write后立即添加
等待写入完全完成
确保后续读取数据准确

HAL_I2C_Mem_Write(...);
HAL_Delay(时间); // 等待写入完成

EEPROM读写程序烧录与串口验证

烧录步骤：选择SWD模式，Flash下载路径选Load and Run
添加对应下载算法，编译烧录程序
验证观察：烧录完成后打开串口调试助手
找到设备串口，点击打开
输出显示**“write success”**确认写入成功
下方打印读取数据：0,1,2,3,4,5,6,7（与写入一致）

温湿度传感器驱动介绍

设备连线：先查看温湿度传感器的连接方式

I2C引脚分配与连接

SDA和SCL引脚：SDA连接PB11，SCL连接PB10
用于连接温湿度传感器
引脚确认：通过芯片手册查找PB10和PB11的具体位置

温湿度传感器工程准备与特征介绍

PB10和PB11引脚对应：刚好对应I2C2接口
新建工程：借助上几课工程，改为demo14
先关闭demo13工程
配置前准备：打开CubeMX前，先了解温湿度传感器的一些特征

温湿度传感器I2C速率配置

I2C接口速率：支持高达1MHz（快速模式）
前序配置使用标准速率（100kHz）
配置选择：
高采样率需求 → 快速模式
低采样率需求 → 标准模式（不影响使用）
I2C2模式调整：
当前禁用I2C2，本节课启用
可改为快速模式，标准模式也行

I2C2配置自动调整与代码生成

选择I2C2自动配置：选择I2C2后，PB10和PB11自动改为I2C2对应接口
代码生成：点击生成代码按钮

温湿度传感器设备地址配置

芯片地址配置：通过ADDR引脚设置
低电平：设备地址 0x44
高电平：设备地址 0x45
全中文文档：对初学者更易上手
标注位置：银角处标出配置信息

温湿度传感器设备地址配置

设备地址基础：0x44（前7位bit：0100 0100）
实际读写地址需后面加读写位
地址计算：将最高位去掉后得出完整地址
示例：抠出7bit 0x44，用于I2C通信

温湿度传感器设备地址格式

7位地址 + 读写位：设备地址7位，最后一位为读写标识
写操作：7位地址后加0（写位），完整8位地址为0x88
读操作：7位地址后加1（读位），完整8位地址为0x89

// 写寄存器：0x88 + 写位(0)
// 读寄存器：0x89 + 读位(1)

手写笔记确认：7bit + 1bit（地址位 + 读写位）

温湿度传感器工作模式

两种模式：
当次转换模式：单次测量
周期性模式（连续转换）：持续测量
本节选择：使用周期性命令
已从文档抠出相关时序图
进入方式：首先发送特定命令进入周期性模式
温湿度传感器的重复率和转换周期会影响其精确度。可参考数据手册进行参数配置。可参考高重复率（每秒测量一次）。
首先配置起始信号。

温湿度传感器周期性模式 - 重复率与精度关系

重复率影响：重复率越高（每秒转换次数越多）
转换时间越长
功耗越高
精度越高
参数来源：数据手册详细列出具体数值
示例表格：高/中/低重复率对应不同nps、MSB/LSB值和十六进制命令

| 操作 | nps | MSB | LSB | 十六进制值 |
|------|-----|-----|-----|------------|
| 高 | 0.5 | 0x0 | 24 | 0x24 |
| 低 | | 1/5 | 24 | 0x21 |
| 中 | 1 | 0x0 | 26 | 0x26 |

周期性模式进入与转换启动

进入步骤：设置完模式后发送开始转换指令
数据读取格式（周期性模式）
ADC地址：0x00（Command）
温度：MSB + LSB + CRC
湿度：MSB + LSB + CRC

Command | Fetch Data | Hex code
---|---|---
ADC address | 0x00 | 0x00
Temperature MSB | Temperature LSB | CRC
Humidity MSB | Humidity LSB | CRC

温湿度传感器读写代码实现 - 发送周期性模式命令

命令值：发送 0x2130 进入周期性模式
直接操作传感器本身，无内部内存地址
函数选择：使用 HAL_I2C_Master_Transmit（之前EEPROM写函数）
先 copy EEPROM写函数代码过来调整
代码位置：main函数中实现

温湿度传感器读操作函数选择

读数据函数：使用 HAL_I2C_Master_Receive
参数顺序：设备句柄、设备地址（0x88）、buff（数据缓冲区）、数据长度、超时时间（0xFFFF）
与写操作对应：第三个参数为数据接收缓冲区，后续参数同写函数
读数据函数：HAL_I2C_Master_Receive，参数：设备句柄、设备地址（0x88）、buff（数据缓冲区）、数据长度、超时时间（0xFFFF）
读操作地址：0x89
6字节数组：用于存储读取的数据

温湿度传感器读数据函数调用

HAL_I2C_Master_Receive 参数顺序：
设备句柄（hi2c2）
设备地址 0x88
数据缓冲区 buff
数据长度
超时时间 0xFFFF
数据转换：读取后调用转换函数
初始化两个变量：分别存储温度和湿度数据

uint16_t data_buf[32]; // 示例缓冲区
HAL_I2C_Master_Receive(hi2c2, 0x88, data_buf, 数据长度, 0xFFFF);

HAL函数通用性：官方标准方式，直接使用即可

温湿度传感器驱动代码优化

当前实现：简单死代码，直接设置
支持芯片手册多种模式
不同重复率、采样率
优化建议：封装配置函数
参考手册参数
提高驱动灵活性

PWM实验准备与TIM4引脚配置

TIM4配置：可配置到6、7、8等背景IO引脚
通过通道输出进行引脚复用
输出PWM信号
后续使用：CubeMX (Q1S) 配置对应通道
复制模板工程 → DEMO15

PWM实验原理图与IO选择

实验目标：在原理图中找到支持PWM输出的IO
用逻辑分析仪接到IO上验证信号
检查输出信号是否符合设置

PWM实验CubeMX配置 - PA7引脚与TIM3

原理图选IO：PA7位于特定针脚，支持PWM输出
用逻辑分析仪接到该针脚验证信号波形
手册确认：PA7对应TIM3通道2

CubeMX TIM3 PWM配置步骤

打开CubeMX，右侧定时器选择TIM3
时钟源：设为内部时钟
通道选择：通道2设为PWM输出模式
配置截取：将TIM3配置块截取保存

// 示例：TIM3 CH2 -> PA7 PWM输出
TIM3_Channel2_PWM_Mode

CubeMX TIM3 PWM配置 - 通道输出特点

PWM多通道特性：四路输出信号频率相同（与配置频率一致）
每路占空比可独立不同
与PWM模式区别：PWM只能输出相同频率信号
配置频率统一控制所有通道

PWM生成原理与CCR占空比控制

定时器计数过程：CNT从0开始递增至ARR
CNT ≤ CCR：输出低电平
CNT > CCR：输出高电平
CNT > ARR：清零重置，重新开始
波形形成：高电平持续时间由CCR值决定
CCR值越大，占空比越高
ARR决定周期频率

CNT: 0 ──→ ARR (溢出清零)
 │
 ├─≤ CCR: 低电平
 ├─> CCR: 高电平
 └─> ARR: 重置

示例波形:
低──┬──────┴──────┐───
 │ 高电平持续 (CCR决定)
 └─────────────────→ ARR重置

PWM占空比与CCR设置示例

50%占空比设置：ARR预分频值为500时，CCR设为250
CCR值决定高电平持续时间
值越大，占空比越高
CCR初始值：先填0，后续用代码动态设置

输出比较预装载值作用

功能：使能或禁用输出比较预装载
使能后：重新设置预装载值时，不会立即生效
生效时机：等到下一次周期（当前周期输出完）
好处：避免设置过程中波形异常
确保新值在周期完整时切换

// 示例配置
ARR = 500;
CCR = 250; // 50%占空比
Preload_Enable(); // 输出比较预装载使能

PWM逻辑分析仪验证与实验

验证步骤：双击按钮连接无问题后显示knet状态，点击start启动
第二个通道显示0到1信号
明显观察标电平和高低电平各一半，即当前50%占空比
频率确认：位置显示两个字，即定时器频率
第一个实验：通过函数不停修改CCR值控制占空比
定义uint16_t变量记录当前值

uint16_t var; // 记录当前CCR值

PWM占空比动态控制代码实现

while循环控制：每次延时1毫秒，让CCR递增到最高500（ARR值）
达到最高时跳出循环（溢出）
递减操作：外层循环时进行减1操作
或直接设为0
判断条件：CCR > 1 为真
CCR与占空比同步：减1操作同时设置CCR值
两个参数相同（CCR值控制占空比）
延时设置：每次设置完延时200毫秒
更清楚观察变化

// 示例代码框架
while (var <= 500) { // 递增到ARR
 HAL_Delay(1); // 1ms延时
 __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, var++);
}

while (var > 1) { // 递减
 HAL_Delay(200); // 200ms观察变化
 __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, --var);
}

编译烧录验证：编译后烧录
点击调试，按住Ctrl观察现象

PWM占空比动态验证与函数控制

逻辑分析仪观察：缩小视图后，黑线（高电平）变多，低电平变少
CCR增大 → 高电平时间更长，占空比更高
接近50%时：高低电平时间均衡
动态修改：通过函数调用修改CCR参数
往右拉 → 接近500，高电平时间显著延长
两个关键函数控制占空比
后续实验：频率修改

PWM频率修改方法

频率控制参数：定时器分频值（PSC）或预装载值（ARR）决定频率
修改任一值均可改变频率
示例：将PSC改为1000或ARR改为36
预分频值修改函数：__HAL_TIM_SET_PRESCALER
参数1：定时器句柄（如&htim3）
参数2：要设置的预分频值

// 修改PWM频率示例
__HAL_TIM_SET_PRESCALER(&htim3, 1000); // 设置预分频为1000

实验步骤：注释掉动态占空比代码
先复制函数查看位置
修改后观察频率变为2kHz
频率验证：逻辑分析仪显示新频率值

PWM频率动态修改代码实现

ARR值控制频率：CCR固定，修改ARR改变频率
原ARR = 72-1（1kHz频率）
改为36-1（0~35计数，频率变为2kHz）

// 示例代码
__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim3, 72-1); // 1kHz
HAL_Delay(100); // 100ms延时观察

__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim3, 36-1); // 2kHz
HAL_Delay(100);

编译警告处理：变量未使用警告可忽略
直接编译烧录验证

PWM频率变化验证

逻辑分析仪观察：100ms内频率切换明显
1kHz：波形较疏
2kHz：波形更密（高频特征）
4kHz：密度进一步增加
现象确认：波形密度越高，频率越高
缩小视图观察变化过程

蜂鸣器

应用场景

常用作声音提示或报警装置
电子玩具、报警器、电话机、打印机、复印机
医疗设备、仪器仪表、各电子设备工作提示音
示例：家用烧水壶水烧完发声提醒

工作原理

通过压电陶瓷片或电磁线圈振动产生声音

种类与区别

有源蜂鸣器：内部集成振荡电路
驱动方式：只需接通电源（高低电平）即可发固定频率声音
特点：频率固定，只能发出一种声音
无源蜂鸣器：内部无振荡电路
驱动方式：需外部提供特定频率脉冲信号（如2KHz PWM）
特点：频率可调，能发出多种声音

有源只需高低电平，无源需PWM脉冲（如前面PWM实验）

无源蜂鸣器驱动电路 (原理图第12页)

通过改变PA3端口的频率来控制发声。
本开发板用的是P管：
低电平时发声。
高电平时截止。

无源蜂鸣器PWM驱动实验

CCR设置示例：ARR预装载值为500时，设CCR=250实现50%占空比
编译无误后烧录
实验验证：烧录后蜂鸣器发出声音
麦克风可能屏蔽声音，实际实验可清晰听到
成功标志：蜂鸣器发声
频率修改效果：改变PWM频率产生不同声音
文档中提供合适频率范围

// 编译前检查：缺少通道参数需补充
// 如 __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, 250);

注意：P管驱动，低电平时发声，高电平时截止

ADC原理图分析

金属氧化物半导体：人体半导体结构，人呼气时半导体接触到氧化物导致电阻变化，影响电流。
PT2324：一种气体传感器，提供模拟信号输出；原理图参考其应用电路设计。
Q1：TOC为0时，CMOS关断；TOC为1时，CMOS导通；AHLB控制上下拉电阻。
C17, C21：电源滤波电容，降低电源噪声，稳定电源。

按键输入配置

新工程准备与PC13引脚配置

工程复制：复制现有工程作为新工程基础
引脚选择：配置PC13为输入模式
外部已有上拉电阻，选择Pull-up（上拉）
不影响功能，也可选择无上拉/下拉（浮空）
User Label修改：自定义标签，便于代码中使用

// GPIO配置参数
GPIO mode: Input
Pull-up/Pull-down: Pull-up
User label: (自定义)

目的：判断按键当前状态（按下与否）

按键状态读取与逻辑

读取函数：HAL_GPIO_ReadPin(KEY_OTD_GPIO_Port, KEY_OTD_Pin)
按下：返回**GPIO_PIN_RESET**（低电平）
松开：返回**GPIO_PIN_SET**（高电平，上拉电阻作用）
按键检测逻辑（主循环中）：

if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY_OTD_GPIO_Port, KEY_OTD_Pin) == GPIO_PIN_RESET) {
 // 按键按下，等待松开
 while (HAL_GPIO_ReadPin(KEY_OTD_GPIO_Port, KEY_OTD_Pin) == GPIO_PIN_RESET) {
 // 等待松开
 }
 // 按键松开后执行动作
 printf("Button pressed and released.\n");
}

外层if：检测按下
内层while：等待松开完成一次完整按键周期
消抖处理：按下/松开检测后添加**HAL_Delay(20)**（20ms延时）
确认状态稳定，避免抖动误判
打印验证：使用printf输出按键状态变化
配合串口重定向观察
完整示例（while循环内）：

/* USER CODE BEGIN 3 */
while (1) {
 if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY_OTD_GPIO_Port, KEY_OTD_Pin) == GPIO_PIN_RESET) {
 while (HAL_GPIO_ReadPin(KEY_OTD_GPIO_Port, KEY_OTD_Pin) == GPIO_PIN_RESET) {}
 printf("Button pressed and released.\n");
 }
 HAL_Delay(20);
}
/* USER CODE END 3 */

编译烧录：编译，烧录程序。
接线：连接USB转串口线至电脑。
串口调试助手：打开，选择对应串口。
触发：点击触发按键进行测试。
触摸IC测试完成：点击后，触发一次。

编码器

应用场景

用于电机控制类产品的位置闭环
计算编码器正反转及转动圈数
实现运动控制算法
速度闭环控制
位置闭环控制

硬件位置

开发板左侧DDR位置集成本轮选装编码器
本节实验使用此编码器

驱动目标

学习编码器驱动方法
通过读取值实现转动检测与控制
后续图示解释原理
贴图浅解工作机制

编码器

引脚功能与连接

四个引脚：A、B、C、S
C：公共端，连接到B
S：按键信号

操作方式

三种控制：
顺时针旋转
逆时针旋转
按下（当物理按键使用）
按下信号：与之前按键操作相同
本节暂不演示（已掌握按键驱动）

编码器引脚：
 A ──┐
 B ──┤ ENCODER
 C ──┤ (公共端 → B)
 S ──┘ (按键信号)

编码器A、B信号时序与旋转方向判断

顺时针旋转（CW）：A信号先于B变高
A先高 → B再高
A先低 → B再低
A领先B
反时针旋转（CCW）：B信号先于A变高
B先高 → A再高
B先低 → A再低
B领先A

CW (顺时针)：
A: ____/‾‾‾\____
B: __/‾‾‾\_____
 ↑A先高 ↑A先低

CCW (反时针)：
B: ____/‾‾‾\____
A: __/‾‾‾\_____
 ↑B先高 ↑B先低

判断原理：通过A、B相位差确定旋转方向

编码器原理图与STM32引脚连接

信号连接：编码器A信号接PB0，B信号接PB1
通过读取PB0和PB1引脚电平状态判断旋转方向
编码器芯片引脚：A1、A2输入，OUT1、OUT2输出
连接电阻、电容等外部元件
VCC、GND供电

编码器芯片连接：
 A1 ── PB0 (STM32)
 A2 ── PB1 (STM32)
 OUT1, OUT2 ── 输出波形
 VCC, GND ── 电源

SW引脚：按键信号（忽略，本节不涉及）

STM32CubeMX新工程配置与PB0、PB1引脚设置

工程准备：复制现有工程，命名为encoder_demo（或018demo）
PB0配置（连接A1信号）：
模式：外部中断模式（Falling edge trigger detection，下降沿触发）
User Label：修改为A1
PB1配置（连接B信号）：
模式：普通输入模式（Input mode）
目的：读取PB0、PB1电平状态判断编码器旋转方向

// GPIO配置示例
PB0: External interrupt (Falling edge) + Label: A1
PB1: Input mode

后续：编译生成代码，准备读取A、B信号实现方向判断

编码器CubeMX配置与中断开启

引脚调整：将PB0改为PB1，使A1和B1连接更清晰
配置完成后打开中断部分
开启串口（调试日志）观察效果
代码生成：配置完生成代码，编译无误

外部中断回调函数重写

位置：在外部中断文件中重写回调函数
A通道中断触发时判断B电平状态
代码实现：直接复制之前外部中断代码

// 外部中断回调函数（示例）
 // 在中断服务函数中判断B引脚电平
 // 实现旋转方向检测逻辑

目的：通过中断方式捕获编码器信号变化

编码器程序实现与验证

main函数修改：加入 <stdio.h>和 <stdlib.h>。
全局变量定义：is_cw和is_ccw，用于保存方向状态。

bool is_cw = false;
 bool is_ccw = false;

中断服务程序：判断当前旋转方向，并打印信息。

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
 if (GPIO_Pin == A1_Pin) {
 if (HAL_GPIO_ReadPin(B1_GPIO_Port, B1_Pin) == GPIO_PIN_RESET) {
 is_ccw = true;
 is_cw = false;
 } else {
 is_cw = true;
 is_ccw = false;
 }
 }
}

主循环：根据is_cw和is_ccw标志位打印旋转方向。

while (1)
{
 if(is_ccw){
 is_ccw = false;
 printf("is_ccw方向\r\n");
 }
 if(is_cw){
 is_cw = false;
 printf("is_cw方向\r\n");
 }
}

添加头文件：添加stdio.h和stdlib.h头文件。
编译与调试：编译代码，连接开发板，配置调试。
验证：旋转编码器，观察串口输出，确认方向判断正确。

STM32编码器专用模式配置

支持条件：AB两个引脚刚好是支持编码器模式的引脚
配置方式：直接配置该模式，根据文档进行设置
读取函数：
一个函数读取方向
一个函数读取数据
优势：无需手动编写底层代码，简化实现

课程总结与预告

本节编码器驱动简解结束
下一节：电机相关知识，介绍电机种类

直流电机

基本特点与控制

有刷直流电机：两根线输出
一根接正极、一根接负极 → 正转
交换正负极 → 反转
转速控制：由供电电压决定
电压越高，转速越快
不超过额定电压

与步进电机对比

常见电机类型：步进电机与直流电机
本课使用有刷直流电机说明
区别：步进电机（无刷/有刷），直流电机（有刷为主）

步进电机优点与缺点

优点：低速时扭矩大，控制精度高，可实现精确控制
缺点：成本较高，结构复杂，控制较复杂，转速偏低
主要用于精准位置控制

直流电机优点与缺点

优点：结构简单，成本低，运行平稳，噪音小
缺点：低速时扭矩较小，控制精度较低
位置控制困难，除非加额外编码器

STM32驱动电机思考

问题：STM32 IO口直接接电机引线是否可行？
需要思考原因（电流、功率等）

STM32 IO驱动电机不可行原因

STM32 IO驱动能力有限：无法提供电机所需大电流
直接连接IO到电机引线不可行

三极管开关电路驱动方法

参考蜂鸣器驱动电路：使用三极管开关电路
电路组成：NPN三极管 + 蜂鸣器（或电机）
工作原理：高电平(1)时，VCC → 蜂鸣器 → 三极管 → GND 通路导通
实现大电流设备驱动

三极管开关电路：
 VCC ── 蜂鸣器 ── 三极管(C)
 │ (B) ← IO
 └── E ── GND

直流电机驱动电路原理

电路组成：替换蜂鸣器为电机，包含保护电机（续流二极管）和潜微电机（主电机）
不确定状态：网口低，MOS管不导通，电机停止
控制过程：
单片机输出高电平 → 三极管导通
电流路径：电源 → 电机 → 流出 → 接地
驱动能力增强：由电源提供，非IO直接驱动
开关电路作用：提高IO驱动能力
单片机仅控制信号，实际功率由外部电路承担
实现要点：加开关电路即可驱动电机旋转

H桥电路 (H-Bridge)用于电机正反转控制

使用四个三极管组成，形似字母H。
通过控制三极管的开关状态改变电机电流方向，从而实现正反转。
正转：打开Q1和Q4，关闭Q3和Q2。
反转：打开Q3和Q2，关闭Q1和Q4。

H桥电路正反转控制细节

正转控制：打开Q1和Q4，关闭Q2和Q3
电流路径：VCC → Q1 → 电机 → Q4 → GND
电机顺时针旋转
反转控制：打开Q2和Q3，关闭Q1和Q4
电流路径：VCC → Q2 → 电机 → Q3 → GND
电机逆时针旋转
控制原理：通过控制四个三极管的开关状态改变电流方向
需要H桥电路实现正反转
注意事项：不能同时打开Q1和Q2
否则两个管导通导致短路情况

H桥电路注意事项与改进

短路风险：上管与下管同时导通时，VCC直接经管子短路至GND
后果：烧毁电路板或元器件
控制逻辑：确保不能让上下管同时导通
搭建困难：四路需要多个三极管及外围元器件（电阻、电容等）
手工焊接相对困难
控制逻辑复杂
改进方案：使用集成芯片驱动直流电机
开发板使用TC118S芯片
专用于驱动直流电机
简化电路与控制

TC118S 驱动芯片

特点

MOSFET驱动能力：输出电流1.8A/2.5A
宽工作电压：3.3V到24V
两种封装：16DIP、SOP-8

引脚功能 (16DIP/SOP-8)

序号	符号	I/O	说明
1	NC	NC	空脚
2	NA	-	混合输入A
3	NB	-	混合输入B
4	VDD	P	电源
5	GND	G	地
6	OUTA	O	输出A
7	PGND	P	电源地
8	CUTA	O	全桥输出A

NA/NB：接单片机IO控制信号

输入输出逻辑

NA	NB	OUTA	OUTB	方式
L	L	H-Z	H-Z	刹车
H	L	L	H	正转
L	H	H	L	反转
H	H	L	L	停止

TC118S 电机驱动实验

实验目标与控制

目标：电机正转5秒 → 停止5秒 → 反转5秒 → 停止5秒
控制引脚：PMA（对应INA）、PMB（对应INB），接STM32 IO口
输出高/低电平控制电机状态

工程准备与原理图

打开demo19工程
查看原理图：确认PMA/PMB引脚连接
配置PMA/PMB为GPIO输出模式
通过代码设置高低电平驱动电机

// 示例控制逻辑
// 正转：PMA=H, PMB=L
// 反转：PMA=L, PMB=H
// 停止：PMA=H, PMB=H 或其他状态
HAL_Delay(5000); // 延时5秒

TC118S电机驱动电路引脚连接

直流电机驱动电路：芯片NA连接PB14，NB连接PB15
控制PB14/PB15输出对应电平 → 驱动芯片 → 控制外围电机
外围元件：保护管 + 电容（滤波/稳定）
配置：PB14/PB15设为GPIO输出模式（控制高低电平）

TC118S电机驱动CubeMX引脚配置

PB14连接NA，标签改为DCMA
PB15连接NB，标签改为DCMB
重新生成代码并编译验证无误

电机正转代码控制

正转：PB14高电平 + PB15低电平
使用HAL_GPIO_WritePin函数设置

HAL_GPIO_WritePin(DCMA_GPIO_Port, DCMA_Pin, GPIO_PIN_SET); // 高
 HAL_GPIO_WritePin(DCMB_GPIO_Port, DCMB_Pin, GPIO_PIN_RESET); // 低

程序烧录与电机正转验证

烧录程序后电机开始旋转
接电脑配置烧录模式 → 烧录完成 → 电机正转
贴标签观察效果
正转5秒 → 停止5秒 → 反转5秒
清晰验证方向控制完成

PWM控制电机速度

速度控制需求：使用PWM
两个引脚支持PWM，选择PB15
CubeMX配置
PB15设为TIM4 CH3N（互补通道）
开启互补输出器
时钟源：内部时钟源

PWM电机速度控制CubeMX配置

TIM4参数设置：预分频器 72-1，自动重装载 500-1
定时器时钟 72MHz，生成连续输出力
PWM模式配置：通道按 PWM模式
后续通过HAL API修改占空比

PWM代码生成与启动

生成代码后新增定时器配置
使用前启动：调用 HAL_TIM_PWM_Start 函数
然后使用 PWM 函数

HAL_TIM_PWM_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_3); // 示例启动

PWM占空比动态控制代码实现（续）

外循环条件：pwm_value < 500
函数：HAL_TIM_PWM_Start
使用HAL_TIM_SET_COMPARE设置占空比

while(1){
 while (pwm_value < 500) {
 HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_3, pwm_value);
 pwm_value++;
 HAL_Delay(10);
 }
 HAL_Delay(1500);
 while (pwm_value > 0) {
 HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_3, pwm_value);
 pwm_value--;
 HAL_Delay(10);
 }
 HAL_Delay(1500);
}

参数：定时器句柄、通道、占空比值

步进电机

工作原理介绍

右手法则：线圈通电产生磁场
右手握拳，四指弯曲方向为电流方向
拇指方向为磁感线（磁场方向）

右手法则应用

通电线圈：画出磁感线
形成磁场
用于解释步进电机驱动原理

步进电机转子与定子磁场吸引原理

转子：中间磁铁，具有N极和S极
定子线圈通电：产生磁场（如一侧S极、另一侧N极）
吸引转子向磁场方向旋转一步
下一步：同时通电两个线圈
中间产生次级磁场
继续吸引转子旋转

步进电机转子驱动过程

通电线圈产生磁场（N极吸引转子S极）
转子旋转45度到正面位置
切换下一线圈通电
转子继续旋转到90度垂直位置
顺序通电周围线圈
转子逐步旋转，实现连续转动

初始：转子45° ← 线圈磁场
下一步：转子90° ← 切换线圈

步进电机类型

五相步进电机：5根线
四线双极性步进电机：4根线
接法：A+/A-/B+/B-

![电机模型示意]

外观区别：线数不同

步进电机类型 - 内部原理与电流流向

五相步进电机（5根线）：有一根公共线
电流单向：从VCC流入（如线1、2、3、4），经过公共线流出
示例：通电线1或线2，电流从VCC → 对应线 → 公共线 → 地
四线双极性步进电机（4根线）：A+/A-/B+/B-
电流双向流动：无公共线，内部结构允许正反电流
与单相性区别：电流方向可逆，支持双极驱动

五相（单相性）：
VCC ──► 线1 ──┐
 线2 ──┤ → 公共线 ──► GND
 线3 ──┤
 线4 ──┘

四线（双极性）：
A+ ──► [内部] ──► A-
B+ ──► [内部] ──► B-
(电流双向)

步进电机类型区别

五相步进电机（单极性）：5根线，带公共线
电流方向单一：VCC从公共线流入线圈
四相双极性步进电机：4根线（A+/A-/B+/B-）或6线（带公共线）
电流方向双向：通过交换VCC/GND位置改变电流流向
示例：VCC→A+→A-→GND 或反向

五相四拍步进电机:
 V
 |
 3 ---
 |
 2 ---
 |
 1 ---
 |
 4 ---
 |
 5 ---

四相双极性:
 V
 |
 3 ---
 |
 2 ---
 |
 1 ---
 |
 4 ---

区别总结：
线数：5线 vs 4/6线
电流控制：单方向（公共线） vs 双方向（极性切换）

步进电机线圈控制原理

单个线圈通电：产生磁场吸引转子
示例：通电A线圈 → 转子被吸至对应位置
同时通电两个线圈：中间产生次级磁场
吸引转子至45度中间角度
示例：A+B同时通电 → 转子旋转至45°
顺序切换通电：逐步控制转子旋转
A通电 → 转子到位
断A通B → 转子移至下一位置
C通电 → 继续吸引转子向下

线圈控制序列：
A通电 → 转子到位
 ↓
A断+B通 → 45°位置
 ↓
B通+C通 → 继续旋转

五相步进电机内部结构

公共线（公共桩）：5根线中1根公共输出线
A、B、C、D对应4个线圈输入
所有线圈通过公共线连接输出
电流路径：单向流动
VCC → 输入线（A/B/C/D） → 公共线 → GND
控制简单：选择通电线圈即可产生磁场吸引转子

单相步进电机驱动原理

四步控制方式：

第一步：A相线圈通电，产生励磁，转子旋转一个角度
第二步：B相线圈通电，产生励磁，转子再转一个角度
第三步：A相线圈反向通电，转子再转一个角度
第四步：B相线圈反向通电，转子完成整步行程

通过**A、B、A-、B-**端子适当电路控制，实现不同方向转动

双极性步进电机驱动原理

四根线：A+、A-、B+、B-
**A+与A-**串联成一组线圈，**B+与B-**串联成另一组
两组线圈中间串联连接
第一步通电示例：特定组合通电产生磁场，驱动转子旋转
八步控制方式：相比四步，采用通电+两个线圈通电交替，实现更细致控制

双极性步进电机驱动原理

四根线：A+、A-、B+、B-
**A+与A-**一组线圈，**B+与B-**另一组，中间串联连接
第一步：B相线圈供电
B+接VCC，B-接GND
产生磁场（S极在上，N极在下），吸引转子到对应位置
第二步：B相反向供电
B+接GND，B-接VCC
磁场反转（N极在上，S极在下），转子旋转到相反位置
第三步：A相供电
A+接GND，A-接VCC
产生相反磁场，吸引转子到新位置
第四步：A相反向供电
A+接VCC，A-接GND
磁场再次反转，转子完成四步循环
持续驱动：重复以上四步，实现连续旋转

满步驱动介绍

满步驱动：基本驱动方式（四步循环）
后续讲解半步驱动对比

满步驱动与半步驱动区别

满步驱动：基本驱动方式（4步循环）
优点：扭矩更大，转速更高
图示（一相通电，满步）：

.--. .--. .--. .--.
| | | | | | | |
'--' '--' '--' '--'
.--. .--. .--. .--.
| | | | | | | |
'--' '--' '--' '--'
.--. .--. .--. .--.
| | | | | | | |
'--' '--' '--' '--'
.--. .--. .--. .--.
| | | | | | | |
'--' '--' '--' '--'

半步驱动：两相通电交替（8步）
优点：提高分辨率，转动角度更小、更精细
缺点：输出扭矩变小（约满步的70%）
图示（两相通电，半步）：

.--. .--. .--. .--.
| | | | | | | |
'--' '--' '--' '--'
.--. .--. .--. .--.
| | | | | | | |
'--' '--' '--' '--'
.--. .--. .--. .--.
| | | | | | | |
'--' '--' '--' '--'
.--. .--. .--. .--.
| | | | | | | |
'--' '--' '--' '--'

应用选择：
需要高精度角度控制 → 半步驱动
需要更大扭矩/更高转速 → 满步驱动
步进电机控制前置知识点到此完成

步进电机转动控制原理

步进数量：由脉冲个数决定
发多少脉冲，转多少步
转动速度：由脉冲频率决定
频率越高，转速越快
限制：不能超过额定最高频率
超出（如几百kHz、1MHz、2MHz）无效
实际调试：找到合适频率
保证运行效率最高

实验电机参数

后续查看电机参数
数据手册中提取相关规格

步进电机布局角

布局角定义：单个线圈通电驱动转子旋转的角度
典型值：1.8度
减速箱作用：内部转子每步45度，经减速后输出1.8度
实现精细控制
无减速箱情况：每步90度
角度控制较粗糙，无法实现小角度精确旋转

双极性步进电机线圈数量

两线圈结构：使用前面提到的双极性驱动方式
每个线圈对应一组线（A+/A- 或 B+/B-）
额定电压：电路设计时考虑
与驱动电路相关，后续学习

步进电机驱动芯片 DRV8826

实验驱动芯片：DRV8826（手册显示），相当于两个H桥
拖出其中一个桥展示结构
引脚功能
电源相关：电源和地脚（略）
睡眠模式：控制芯片休眠
警报输出：电机出错时输出信号
四个数字口：控制电机驱动
连接单片机IO控制H桥输出
分辨率提升：电机带减速箱
输出呼吸角更小，分辨率更高

步进电机控制逻辑 (满步驱动与半步驱动)

满步驱动：逻辑简单
半步驱动：步骤更多（比满步多四步）
逻辑相似，只是步骤更多

步进电机驱动芯片 DRV8826 引脚连接

DRV8826芯片：相当于两个H桥电路
四个数字控制引脚连接STM32 PC7、PC8、PC9、PA8
通过这些IO输入电平时序，控制芯片输出驱动电机旋转
睡眠模式设置：非睡眠模式，上拉高电平
警报引脚：目前悬空（未使用）

DRV8826外围电路

保护元件：保护二极管 + 输入保护二极管
滤波电容：稳定供电
均为常规配置

后续控制方式

通过代码控制PC7/8/9 + PA8输出对应电平时序
实现电机步进驱动

步进电机实验工程准备

工程创建：复制demo00 → demo20
CubeMX配置：
A8、C9、C8、C7设为GPIO输出
起始电平：低
输出类型：推挽
上拉/下拉：无
标签修改：
A8 → BN2A8（对应原理图）
其他引脚类似修改
参数确认：无需额外修改，直接生成代码

步进电机代码实现准备

引脚标签重命名：
PC9 → bn2（对应B相N2）
C9 → bn1（B相N1）
C8 → an2（A相N2）
C7 → an1（A相N1）
目的：与原理图定义一致，代码阅读更清晰
工程操作：
点击生成代码
打开工程，编译验证无误
电机控制函数定义：
函数名：ymotor_run（电机运行）
初始无参数
后续描述电平时序逻辑控制电机步进

// 示例函数声明
void ymotor_run(void);

步进电机满步驱动第一步代码实现

第一步时序：A、B输出高电平，A-、B-输出低电平
使用 HAL_GPIO_WritePin 函数设置

// A引脚 (GPIOC, BN2A8_Pin)
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, BN2A8_Pin, GPIO_PIN_SET); // 高电平

// B引脚 (对应BN2)
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, BN2_Pin, GPIO_PIN_SET); // 高电平

端口确认：A、B引脚均在GPIOC块
代码调试：检查引脚标签是否正确（如BN2A8、BN2），避免标签错误

步进电机满步驱动第二步代码实现

第二步时序：B和A-输出高电平，A和B-输出低电平
第一步与第二步之间添加**HAL_Delay(1)**延时
控制频率约1kHz

// 第二步
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, BN2_Pin, GPIO_PIN_RESET); // A低
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, BN2A8_Pin, GPIO_PIN_SET); // A-高
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, bn1_Pin, GPIO_PIN_SET); // B高
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, bn2_Pin, GPIO_PIN_RESET); // B-低
HAL_Delay(1);

步进电机满步驱动第三步代码实现

第三步时序：A-和B输出高电平，A和B-输出低电平

// 第三步
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, BN2_Pin, GPIO_PIN_RESET); // A低
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, BN2A8_Pin, GPIO_PIN_SET); // A-高
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, bn1_Pin, GPIO_PIN_RESET); // B低
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, bn2_Pin, GPIO_PIN_SET); // B-高
HAL_Delay(1);

步进电机满步驱动第四步代码实现

第四步时序：A和B-输出高电平，A-和B输出低电平
完成4步循环后回到第一步，重复实现连续转动

// 第四步
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, BN2_Pin, GPIO_PIN_SET); // A高
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, BN2A8_Pin, GPIO_PIN_RESET); // A-低
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, bn1_Pin, GPIO_PIN_RESET); // B低
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, bn2_Pin, GPIO_PIN_SET); // B-高
HAL_Delay(1);

步进电机满步驱动函数完整调用

函数位置：ymotor_run()函数内实现4步循环
main函数调用：在无限循环中调用ymotor_run()实现连续旋转

int main(void) {
 // 初始化代码...

 while (1) {
 ymotor_run(); // 调用电机驱动函数
 }
}

代码烧录与电机启动验证

代码烧录后，电机正常转动，说明代码正确。
修改ymotor_run函数控制电机转动。

步进电机延时调整与速度控制

调整HAL_Delay值控制转速
延时小 → 转速快
延时大 → 转速慢

步进电机反转控制

正转时序：1→2→3→4→1循环
反转时序：4→3→2→1→4循环
代码只需逆序执行相同4步逻辑

通用电机控制函数

函数：ymotor_run(方向, 延时)
方向：0=正转，1=反转
延时：每步延时ms，控制转速

// 示例调用
ymotor_run(0, 1); // 正转，1ms延时
ymotor_run(1, 2); // 反转，2ms延时

通过参数灵活控制方向与速度

步进电机满步驱动函数优化

函数参数：第一个参数为当前步数%4（0-3代表4步时序），第二个参数为方向（0为正转）
调用ymotor_run(direction)实现对应电平输出
main循环实现：设置step=500，direction=0

int step = 500;
 int direction = 0;
 while(running) {
 for(i=1; i <= step; i++) {
 motor_run(direction); // 根据step%4选择时序
 HAL_Delay(1); // 每步1ms，频率约1kHz
 }
 }

速度控制：减小HAL_Delay加快速度，增大延时减慢速度
循环结束：500步后将所有HAL_GPIO口设为低电平（GPIO_PIN_RESET）

步进电机实验总结

电机停止条件：输出低电平（L/L），电机停止运转
正反转与速度控制：通过时序顺序（1-2-3-4正转 / 4-3-2-1反转）和延时值实现

课程总结与SPI预告

直流电机与步进电机相关内容讲完
下一节：SPI（串行外围设备接口，简称创口）
特点：高速、全双工、同步通信总线
与I2C类似，为串行通信接口

SPI协议

SPI引脚功能

MOSI：MASTER OUTPUT SLAVE INPUT（主机输出、从机输入）
主机发送数据到从机
MISO：MASTER INPUT SLAVE OUTPUT（主机输入、从机输出）
从机发送数据到主机
时钟线（SCK）：同步信号
提供时钟同步，确保数据传输时序一致
CS片选线：设备选择信号
支持一对多通讯
通过CS选择总线上特定设备进行通讯
类似I2C的设备地址机制，但用硬件引脚实现

SPI协议

多设备通信原理

片选控制：与设备A通信时，使能A（低电平），失能B；切换到B时失能A，使能B
接线图：多个从设备共享总线，通过独立片选线控制

与UART/I2C对比

UART：异步（常用），或USART同步；通讯线3根（TX、RX、GND）
I2C：同步（有SCL时钟线）
SPI：同步（有SCLK时钟线）
通讯线区别：UART 3根，其他更多（SPI典型4线：MOSI/MISO/SCLK/CS）

SPI与UART/I2C对比

引脚数量：UART两根（TX/RX），I2C两根（SDA/SCL），SPI四根（发送/接收 + SCL + 片选）
通讯方式：
UART：一对一（如单片机间或电脑与单片机）
I2C/SPI：总线方式（一对多）
数据速率：
UART：几十K到几M
I2C：标准100K，高速3.4M
SPI：10M到上百M（远高于I2C）
选择依据：大数据高速通讯选SPI，串口通讯选UART

SPI协议与UART/I2C对比

通信参数对比表：

项目	UART (异步)	I2C (同步)	SPI (同步)
通信线路	TXD发送 RXD接收 GND地	SDA数据 SCL时钟	MOSI主发送从接收 MISO主接收从发送 SCK时钟 CS片选
通信速率	几十Kbps	慢模式100Kbps 标准模式400Kbps	几十Mbps
场景	串口、蓝牙、RS232/485、鼠标键盘	短距离、传感器、EEPROM、Flash	短距离高速、传感器、EEPROM、Flash、屏幕

SPI应用：短距离高速通信，适合传感器、SPI Flash（如W25Q系列）、屏幕（如OLED）与MCU通信
后续实验：点亮OLED屏幕

STM32 SPI工程配置准备

新建工程查看CubeMX SPI参数
左侧Connectivity → SPI
后续课程实际应用演示

STM32 SPI硬件通道与IO绑定

STM32芯片内置三路SPI（SPI1、SPI2、SPI3）
绑定到指定引脚组，可配置为全速Master模式
配置后自动绑定四个IO（MOSI/MISO/SCK/CS）
SPI1示例：使用硬件绑定四个IO
参考芯片手册第31页引脚说明章节
引脚支持确认：查找PA4/5/6/7
手册显示支持SPI对应模式

STM32 SPI端口重映射与参数配置

可用CubeMX直接使能某个SPI，自动绑定引脚。
也可在数据手册中查找端口重映射信息。
SPI1：可用PA4/5/6/7，也可用PB3/4/5。

CubeMX配置SPI

打开CubeMX，查看SPI配置参数的含义。
首先是模式选择。

STM32 SPI NSS片选引脚配置

硬件NSS：设为Output模式
主机自动控制片选信号
通过库SPI API直接操作使能/失能
软件NSS：选择其他GPIO作为片选
手动设为Output模式
通信时控制GPIO电平使能外设
示例：拉低使能，高电平失能
禁用NSS：自定义片选控制
手动编写代码开启并配置
灵活选择任意IO作为片选线

SPI配置后续参数

配置完模式/参数后，继续查看下方SPI具体设置

CubeMX SPI配置 - 数据格式与长度

数据格式：固定摩托罗拉格式（Motorola模式）
SPI标准协议，由摩托罗拉设计
数据长度：可选8位或16位
通常选8位：方便字节传输
若从机要求16位，则匹配设置

CubeMX SPI配置 - Bit Order与Byte Order

Bit Order (MSB/LSB)：发送时先高位还是先低位
根据从机要求匹配
从机MSB First → 主机设MSB First
Byte Order：多字节时先高字节还是先低字节
同样根据从机匹配
配置原则：主机参数严格匹配从机，确保数据传输正确
配置原则：主机参数严格匹配从机，确保数据传输正确。

CubeMX SPI配置 - 时钟参数

SPI是同步通信，需要时钟线（SCK）来同步数据传输。
时钟参数位于Clock Parameters区域。
SPI时钟来源：由系统时钟分频而来。
预分频器（Prescaler）：用于设置SPI时钟频率。
示例：系统时钟72MHz，预分频2 → SPI时钟36MHz。
预分频256 → SPI时钟281.25kHz。
时钟频率选择：根据从设备支持的最高速率来设置。
从设备支持10MHz → SPI时钟设为10MHz以下。
从设备支持2MHz → SPI时钟设为2MHz以下。
注意：SPI时钟不能超过从设备支持的最高速率，否则数据可能出错。
CPOL (Clock Polarity)：时钟极性
0：空闲时低电平
1：空闲时高电平
CPHA (Clock Phase)：时钟相位
0：第一个时钟沿采样数据
1：第二个时钟沿采样数据
时钟极性与相位：两者组合形成4种工作模式（模式0、1、2、3）。
主机和从机的CPOL/CPHA必须一致，才能正常通信。
配置原则：根据从设备手册要求进行设置。

CubeMX SPI配置 - NSS信号

NSS (Slave Select)：从机选择信号。
模式选择：
Hardware NSS Signal：硬件NSS信号。
Output Enable：NSS引脚作为输出，由硬件自动控制。
Output Disable：NSS引脚作为输入，用于多主模式或独立控制。
Software NSS Signal：软件NSS信号。
由软件（代码）控制NSS引脚的高低电平。
适用于单主机、单从机的简单场景。
使用场景：通常选择软件NSS，通过GPIO操作来控制片选信号。
这样可以更灵活地控制多个从设备。

CubeMX SPI配置 - CRC校验

CRC Calculation：CRC校验。
功能：用于检查数据传输过程中的错误。
启用/禁用：通常选择禁用。
只有当从设备支持且需要高可靠性时才启用。
启用后会增加通信开销和复杂度。

SPI通信总结

关键：SPI的所有参数（数据长度、位序、时钟极性、时钟相位、NSS模式）必须与从设备完全匹配。
配置流程：

使能对应的SPI外设。
配置工作模式（Master/Slave）。
配置数据参数（Data Size、Bit Order）。
配置时钟参数（Prescaler、CPOL、CPHA）。
配置NSS模式（硬件/软件）。
根据需要决定是否启用CRC校验。

目的：确保主机和从机能够正确解析和交换数据。

SPI屏幕驱动实验

实验目标：使用SPI协议驱动OLED屏幕。
屏幕型号：0.96寸OLED显示屏。
驱动芯片：SSD1306。
通信方式：SPI接口。
屏幕尺寸：128x64像素。
硬件连接：
VCC/GND：电源。
D0 (SCK)：时钟线。
D1 (MOSI)：数据线。
CS：片选线。
DC (Data/Command)：数据/命令选择线。
RES：复位线。

0.96寸OLED屏幕引脚说明

D0 (SCK)：对应STM32的SPI时钟引脚。
D1 (MOSI)：对应STM32的SPI主发从收引脚。
CS：对应STM32的GPIO输出引脚（软件控制）。
DC (Data/Command)：对应STM32的GPIO输出引脚。
高电平：发送数据。
低电平：发送命令。
RES (Reset)：对应STM32的GPIO输出引脚。
用于复位OLED屏幕。

OLED屏幕驱动实验工程准备

工程复制：复制现有工程，重命名为oled_demo。
CubeMX配置：
SPI1：全双工主模式。
GPIO输出：配置CS、DC、RES三个引脚。

OLED屏幕驱动实验 - SPI1引脚配置

SPI1引脚：
PA5：SCK (SPI1时钟)。
PA6：MISO (SPI1主入从出)。
PA7：MOSI (SPI1主出从入)。
PA4：NSS (SPI1片选)。
CubeMX配置：
PA5、PA7：配置为SPI1功能。
PA6：由于OLED屏是单向通信（主机只发数据），MISO引脚可以不配置或配置为GPIO。
PA4：配置为GPIO输出，用于软件控制CS。

OLED屏幕驱动实验 - 其他GPIO配置

DC引脚：PB1，配置为GPIO输出。
RES引脚：PB0，配置为GPIO输出。
User Label：为这些GPIO引脚添加有意义的标签，方便代码编写。
例如：OLED_CS_Pin、OLED_DC_Pin、OLED_RES_Pin。

OLED屏幕驱动实验 - SPI参数配置

模式：Full-Duplex Master。
数据格式：Motorola。
数据长度：8 Bits。
MSB First：MSB First (高位在前)。
波特率预分频：根据屏幕支持的速率选择。
示例：PCLK2/256。
CPOL/CPHA：根据屏幕手册选择。
示例：CPOL Low，CPHA 1 Edge。
NSS模式：Software NSS Signal (软件控制)。
CRC：Disabled。

OLED屏幕驱动实验 - 代码生成与文件结构

生成代码：配置完成后，点击生成代码。
文件结构：
oled.c：OLED屏幕驱动源文件，包含初始化、显示函数等。
oled.h：OLED屏幕驱动头文件，包含函数声明、宏定义等。
添加文件：将oled.c和oled.h文件添加到工程中。
oled.c放到Core/Src目录下。
oled.h放到Core/Inc目录下。
编译验证：添加文件后，先编译一次工程，确保没有语法错误和文件路径问题。

STM32 SPI时钟配置与总线挂载

SPI总线架构：SPI1挂载APB2总线，SPI2/3挂载APB1总线
时钟来源：对应APB1/APB2时钟
分频配置：通过时钟树调整APB时钟分频
STM32建议：SPI时钟不超过18MHz
示例：选2分频超限时报错
需增大分频系数避免超过限制

CubeMX SPI配置 - 时钟相位与极性

时钟相位 (CPHA) 与 时钟极性 (CPOL)：决定SPI采样时刻与时钟同步
配置CubeMX时钟分频后设置（4或8改为18）
两个参数组合产生4种模式
模式对照表：

SPI模式	CPOL	CPHA	数据采样时钟	数据发送时钟
模式0	0	0	CPOL=0, CPHA=0	CPOL=0, CPHA=0
模式1	1	0	CPOL=1, CPHA=0	CPOL=0, CPHA=0
模式2	0	1	CPOL=0, CPHA=1	CPOL=1, CPHA=1
模式3	1	1	CPOL=1, CPHA=1	CPOL=1, CPHA=1

时序图示（手册第461页）示例：

CPOL=1, CPHA=0:
 ______ ______ ______ ______
SCK ______________________|

MOSI ____________________________________________________________

MISO ____________________________________________________________

CPOL=0, CPHA=0:
 ______ ______ ______ ______
SCK ______________________|

MOSI ____________________________________________________________

MISO ____________________________________________________________

作用：控制何时采样数据（上升/下降沿），确保主从机时序匹配
根据从机手册选择对应模式

SPI时钟极性与相位详解

CPOL (Clock Polarity，时钟极性)：定义时钟线空闲时的电平
CPOL=0：空闲时低电平
CPOL=1：空闲时高电平
CPHA (Clock Phase，时钟相位)：定义数据采样时刻
CPHA=0：在第一个时钟沿采样（即时钟变沿）
CPHA=1：在第二个时钟沿采样
模式0示例 (CPOL=0, CPHA=0)：低速边缘采样
低速边缘：时钟从空闲电平变沿时刻
时钟空闲低电平，上升沿时采样数据

模式0 (CPOL=0, CPHA=0):
 _____ _____ _____ _____
SCK ________| |___| |___| |__ ← 上升沿采样

MOSI [数据位] [数据位] [数据位] ...

MISO [数据位] [数据位] [数据位] ...

影响：CPOL/CPHA组合决定采样初始电平与时机，确保主从机同步

SPI时钟相位与极性 - 采样机制

采样时刻决定：CPOL/CPHA共同控制何时采样数据
第一个时钟沿：空闲电平后第一个上升/下降沿
第二个时钟沿：空闲电平后第二个沿
示例：
CPOL=1, CPHA=0：空闲高电平，第一个下降沿采样
CPOL=0, CPHA=1：空闲低电平，第二个上升沿采样
配置原则：
主机严格匹配从机参数
根据从机要求选择对应模式，确保采样时机一致

STM32硬件SPI代码生成与初始化函数

生成代码后，main函数自动添加**MX_SPI1_Init()**调用
与其他外设初始化（如ADC、USART）顺序一致

int main(void) {
 // ...
 MX_GPIO_Init();
 MX_DMA_Init();
 MX_USART1_UART_Init();
 MX_ADC1_Init();
 MX_SPI1_Init(); // SPI初始化新增
 // ...
}

HAL_SPI_MspInit函数实现

SPI1 MSP初始化（HAL_SPI_MspInit调用）
使能SPI1时钟：__HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE()
使能GPIOA时钟：__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
配置PA4/5/6/7为SPI1功能

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 复用推挽输出
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

HAL_SPI_MspDeInit反初始化
关闭SPI1时钟：__HAL_RCC_SPI1_CLK_DISABLE()
解除PA4/5/6/7 GPIO配置：HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7);

MX_SPI1_Init函数结构

基本配置
hspi1.Instance = SPI1;
hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;（8位数据）
初始化检查：if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK) Error_Handler();

STM32 SPI回调函数机制

回调函数（Callback）：用于输出设备硬件无关的函数
在调用HAL库发送/接收函数后自动触发
HAL_SPI_TxCpltCallback：传输完成回调（弱函数）
函数末尾可见WEAK属性，可重写覆盖
示例：发送完毕后执行自定义逻辑
重写方法：在用户代码中重新定义该函数
调用HAL函数时，内部自动调用重写版本
用于自定义发送后处理（如数据校验）

SPI发送接收函数位置

位于回调函数下方
包含SPI相关发送/接收API函数

SPI传输方式支持

中断与DMA：SPI全双工通信支持中断（IT结尾函数）和DMA传输
与前面UART全双工通信类似

OLED屏幕驱动实验预告

实验内容：手把手操作开发板支持SPI的屏幕
屏幕接口：支持三线SPI、四线SPI、I2C
本实验使用四线SPI设计
资料准备：下载屏幕驱动手册，查看关键接口描述

1.3寸OLED SH1106屏幕

屏幕规格与接口

分辨率：128x64
接口：4-wire SPI（MOSI/MISO/SCK/CS）或3-wire SPI（MOSI/SCK/CS）
驱动IC：SH1106
颜色：白色，尺寸28.0mm x 20.0mm，显示区23.5mm x 11.5mm

SPI接口配置

配置	数据信号	控制信号
4-wire SPI	MOSI, MISO, SCK, CS	DC, RST, VSS, VDD
3-wire SPI	MOSI, SCK, CS	DC, RST, VSS, VDD

默认模式：SPI mode 0
选择依据：根据硬件连接和需求

控制引脚功能

DC (Data/Command)：低电平发送命令，高电平发送数据
命令：配置屏幕模式/参数
数据：显示图像内容
RST (Reset)：复位显示屏
CS (Chip Select)：低电平选中设备，高电平取消选中

应用目标

通过SPI驱动实现画点、画线、显示图像

OLED屏幕原理图引脚连接

RES：复位信号，连接PB8
DC：指令/数据切换信号，连接PB4
CLK：时钟信号（对应SCK），连接PB3
SDIN：数据输入信号（对应MOSI），连接PB5
连接方式：通过网络标签连接到STM32相应引脚

OLED屏幕驱动实验 - SPI3引脚配置

SPI3模式选择：全双工Master或半双工Master
显示屏只需发送数据（无需接收），选半双工Master
自动引脚绑定：使能SPI3后，默认PB3（时钟SCK）、PB5（MOSI主出从入）
NSS片选配置：Disable硬件NSS
原理图中CS引脚接地
手册说明：CS接地后芯片默认使能
上电即选中状态，无需额外控制
后续：配置完成后调整数据类型参数

控制引脚电平状态与配置

RES (复位引脚)：低电平复位芯片，高电平正常工作模式
DC (A0, 数据/命令引脚)：高电平发送显示数据，低电平发送命令数据
配置方式：将RES和DC引脚设置为输出模式
由STM32作为主机控制这两个引脚电平
用于驱动屏幕显示和参数配置

OLED屏幕驱动实验 - SPI数据参数配置

数据格式：选择摩托罗拉格式（Motorola）
SPI标准协议格式，与屏幕芯片匹配
数据长度：8位（8 Bits）
根据芯片手册：发送D7~D0 8位数据
位序 (Bit Order)：MSB First
先发D7，再发D6…高位先行
初始波特率设置：预分频选较大值（如256）
降低SPI频率，避免硬件走线不良导致刷新失败或点亮不了
调试成功后再逐步提高频率

OLED屏幕初始化配置

配置CPOL/CPHA：根据芯片手册选择CPOL=1（高），CPHA=偶数边缘（第二个边缘）
与之前模式设置一致
生成代码验证：CubeMX生成后编译工程，无问题

OLED驱动代码编写

参考手册时序：芯片手册提供屏幕初始化时序图
厂家示例代码：包含屏幕特定参数
直接参考编写初始化和驱动函数
参数针对该屏幕设计，确保兼容

OLED复位序列实现

复位流程：拉低OLED_RST_Pin（GPIO_PIN_RESET） → HAL_Delay(1000) → 拉高（GPIO_PIN_SET） → HAL_Delay(1000)
拉低：触发复位
拉高：进入正常工作模式

// Reset the OLED display
HAL_GPIO_WritePin(GPIOH, OLED_RST_PIN, GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(1000);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOH, OLED_RST_PIN, GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(1000);

位置：main函数 /* USER CODE BEGIN 2 */ 区域，紧跟外设初始化后执行

OLED复位序列实测简化

实测简化：拉低OLED_RED_Pin复位 → HAL_Delay(1000) → 拉高 → HAL_Delay(1000)，后续循环可省略，直接进入正常工作模式

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, OLED_RED_Pin, GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(1000);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, OLED_RED_Pin, GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(1000);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, OLED_RED_Pin, GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(1000);

OLED命令发送函数调用

DC引脚控制：拉低OLED_DC_Pin进入命令发送模式
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, OLED_DC_Pin, GPIO_PIN_RESET)
SPI发送函数：HAL_SPI_Transmit(&hspi3, (uint8_t*)&cmd, 1, HAL_MAX_DELAY)
参数：SPI3句柄、8位命令数据指针（uint8_t类型）、长度1