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详细介绍STM32（32位单片机）外设应用

news 2025/2/24 12:02:09

以下是关于STM32外设应用的详细介绍，结合其功能特点及实际应用场景进行分类说明：

一、基本接口与数字外设

GPIO（通用输入输出端口）
- 功能：支持输入/输出模式切换，可配置为推挽、开漏、上拉/下拉等模式，驱动能力可调。
- 应用：
  - 控制LED、蜂鸣器等简单外设；
  - 读取按键、传感器信号（需结合消抖电路或软件消抖算法）；
  - 复用为其他外设功能引脚（如SPI、I2C）。
- 代码示例：
```
// 配置PA0为推挽输出（HAL库）
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
```
外部中断（EXTI）
- 功能：响应外部引脚电平变化，触发中断服务。
- 应用：
  - 实时处理按键按下事件；
  - 传感器信号边沿检测（如超声波模块回波捕获）。

二、通信接口外设

UART/USART（异步串行通信）
- 功能：支持全双工异步通信，波特率可调，兼容RS232/485协议。
- 应用：
  - 与PC、蓝牙/WiFi模块通信；
  - 自定义数据协议（如Modbus）传输传感器数据。

3.代码示例：

// 配置USART2为115200波特率
USART_InitTypeDef USART_InitStruct = {0};
USART_InitStruct.BaudRate = 115200;
USART_InitStruct.WordLength = USART_WORDLENGTH_8B;
USART_InitStruct.StopBits = USART_STOPBITS_1;
USART_InitStruct.Parity = USART_PARITY_NONE;
USART_InitStruct.Mode = USART_MODE_TX_RX;
HAL_USART_Init(&husart2);

SPI/I2C（同步串行通信）
- SPI：全双工高速通信，适用于显示屏（如OLED）、存储器（如Flash）等。
- I2C：半双工多主从通信，用于连接温湿度传感器（如DHT11）、EEPROM等。
- 硬件设计：
  - SPI需配置时钟极性（CPOL）和相位（CPHA）；
  - I2C需外置上拉电阻并配置开漏输出模式。

三、模拟与信号处理外设

ADC（模数转换器）
- 功能：将模拟信号转换为数字量，支持多通道扫描和DMA传输。
- 应用：
  - 采集温度、光照强度等模拟传感器信号；
  - 电源电压监测（结合数字滤波算法）。
DAC（数模转换器）
- 功能：输出模拟电压信号，精度可达12位。
- 应用：
  - 音频信号生成；
  - 控制可调电源或电机驱动电压。
PWM（脉宽调制）
- 功能：通过定时器生成占空比可调的方波。
- 应用：
  - 控制LED亮度（呼吸灯）；
  - 驱动舵机、直流电机调速。

四、定时控制与高级功能

定时器（TIM）
- 基本功能：
  - 输入捕获：测量脉冲宽度（如超声波测距）；
  - 输出比较：生成PWM或触发ADC采样。
- 高级应用：
  - HRTIM（高分辨率定时器）：用于数字电源开关控制；
  - 编码器接口：读取电机转速和方向。
DMA（直接存储器访问）
- 功能：实现外设与内存间高速数据传输，减少CPU负载。
- 应用：
  - ADC多通道扫描数据搬运；
  - SPI/I2C大数据块传输。

五、扩展与行业专用外设

CAN（控制器局域网）
- 功能：高可靠性多节点通信，支持汽车电子和工业控制。
- 应用：车载ECU通信、工业设备状态监控。
USB/Ethernet
- USB：实现设备与主机通信（如HID设备、Mass Storage）。
- Ethernet：支持TCP/IP协议栈，用于物联网设备联网。
CORDIC（坐标旋转数字计算机）
- 功能：硬件加速三角函数、对数运算。
- 应用：数字电源算法优化、电机控制中的角度计算。