項目1搭建STM32開發環境任務1.1認識STM32F407開發板表1-1STM32F407開發板的外設引腳端口外設IO端口引腳外設IO端口引腳紅色LED0PF921按鍵KEY0PE43綠色LED1PF1022按鍵KEY1PE32蜂鳴器BEEPPF820按鍵KEY2PE21紅外接收端REMOTEPA8100按鍵KEY_UPPA034光敏傳感器LIGHT_SENSORPF719USB接口的電源控制腳USB_PWRPA15110溫濕度傳感器接口DHT11、DS18B20PG9124OLED/CAMERA接口的D1腳PC797

任務1.3創建STM32工程表1-2LED引腳的GPIO配置外設名（用戶標簽）IO引腳引腳模式（輸入/輸出）輸出電平（高/低）輸出模式（推挽/開漏）上拉/下拉傳輸速度LED0PF9輸出高推挽上拉高速LED1PF10輸出高推挽上拉高速任務實施2：MDK中編寫控制LED代碼步驟3：編寫控制LED閃爍的代碼intmain(void){HAL_Init(); /*初始化硬件抽象層HAL函數*/SystemClock_Config(); /*系統時鐘配置函數*/MX_GPIO_Init(); /*GPIO初始化函數*/while(1){……}}

任務1.4程序下載與調試拓展訓練：聲光報警器設計圖1-78LED和蜂鳴器的電路連接原理圖表1-5GPIO配置參數外設名IO引腳引腳模式（輸入/輸出）輸出初始電平（高/低）輸出模式（推挽/開漏）上下拉傳輸速度LED0PF9輸出高推挽上拉LED1PF10輸出低推挽上拉BEEPPF8輸出低推挽下拉備注：上表中的速度可以自己設定3.編寫代碼，編譯工程實現功能：蜂鳴器發聲，每秒鳴叫兩次。當蜂鳴器響時綠燈點亮，蜂鳴器不響時，紅燈點亮。while(1){/*USERCODEBEGIN3*/ HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF,GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10);//GPIO引腳電平翻轉 HAL_Delay(250);//延時}/*USERCODEEND3*/4.程序下載與調試1.通過USB連接開發板與計算機，使用串口下載。2.打開FlyMcu軟件，點擊瀏覽按鈕，打開蜂鳴器工程的1-2BEEP.hex文件。3.選擇串口，設置串口波特率為115200。4.勾選“編程前重裝文件”和勾選“編程后執行”。5.軟件界面左下方選擇“DTR的低電平復位，RTS高電平進BootLoader”選項，以實現一鍵下載功能。6.點擊“開始編程”按鈕，一鍵下載代碼到STM32上，下載成功后觀察是否實現現象是否符合預期目標。

思考練習一、單選題（C）1.STM32是基于ARM內核的幾位MCU系列芯片？A.8 B.16 C.32 D.64（C）2.STM32F4具有片上閃存是幾字節的？A.128KB B.512KB C.1M D.2M（D）3.STM32F4ZG芯片的引腳個數共有多少個？A.32 B.64 C.100 D.144（B）4.STM32F4芯片的CPU最大運算速度可達到多少MHz？A.256 B.168 C.144 D.128（A）5.探索者開發板上STM32F407芯片的PG6引腳，除了連接對應的IO引腳以外還連接了以下哪個模塊電路？A.WIRELESS B.FLASH C.SDCARD D.USB（A）6.STM32工程中，以下哪個文件夾放置了main.c文件？A.CORE/src B.CORE/inc C.DEVICE/CMSIS/src DEBUG二、填空題1.STM32F407ZG芯片上共有（114）個IO引腳，其中有（7）組IO寄存器，每組（16）個IO口。2.本書的STM32F4開發板中采用的MUC芯片是（STM32F407ZGT6）型號。3.CMSIS標準是“ARMCortex（微控制器軟件接口）標準”。4.STM32F407探索者開發板上的LED0和LED1是通過MCU輸出（低）電平點亮的，因此上下拉模式應配置為（上拉）。5.STM32F4采用一鍵下載電路，是利用串口的DTR和RTS信號，分別控制STM32的復位和B0，配合上位機軟件（FLYMCU）進行下載，需要設置：DTR（低）電平復位，RTS（高）電平進BootLoader。三、判斷題（對）1.STM32F4支持FPU（浮點運算）和DSP指令（對）2.STM32F407探索者開發板的復位按鍵是采用高電平復位。（錯）3.采用ST-LINK下載程序時，可以直接采用ST-LINK連接線直接供電。（對）4.串口下載程序時，可以直接采用USB串口供電。

項目2LED控制設計任務2.1八位跑馬燈設計2.1.2STM32F4的GPIO及其配置#include"gpio.h"voidMX_GPIO_Init(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};/*使能GPIO時鐘*/__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();/*配置GPIO引腳的輸出初始電平為電平，LED會熄滅還是點亮？*/HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,LED0_Pin|LED1_Pin,GPIO_PIN_SET);/*配置GPIO引腳*/GPIO_InitStruct.Pin=LED0_Pin|LED1_Pin; /*配置PF9和PF10引腳*/GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;/*配置為輸出推挽模式*/GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_PULLUP; /*配置為上拉*/GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;/*配置輸出速度為50MHz*/HAL_GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStruct); /*初始化F組IO*/}2.1.3GPIO相關的API函數【思考】GPIO端口使用用戶標簽方法編寫代碼，填入下列空位，實現對應的GPIO函數功能。1.寫GPIO引腳電平，使其輸出高、低電平：（1）使紅燈LED0點亮函數：HAL_GPIO_WritePin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin,GPIO_PIN_RESET);（2）使紅燈LED0熄滅函數：HAL_GPIO_WritePin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin,GPIO_PIN_SET);2.使紅燈輸出電平翻轉函數：HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin);3.讀取紅燈引腳電平的函數：HAL_GPIO_ReadPin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin);任務實施步驟1：跑馬燈硬件電路設計表2-2八路跑馬燈引腳的GPIO配置外設名（用戶標簽）D1D2D3D4D5D6D7D8IO引腳PE6PB6PC7PB7PE5PC6PD7PD6引腳模式（輸入/輸出）輸出電平（高/低）輸出模式（推挽/開漏）上拉/下拉傳輸速度輸出高推挽上拉高速步驟2：CubeMX工程配置1.選芯片建工程打開CubeMX（或CubeIDE）軟件，開始新建STM32工程。或者點擊菜單命令Files→New→STM32Project，新建工程，選擇MCU界面中，輸入MCU型號為STM32F407ZGT6，工程命名為“2-1LED8”。2.配置時鐘源本例中使用高速內部時鐘HSI，作為PLL的時鐘源，通過PLL倍頻，使系統時鐘達到頻率72MHz。1.選擇RCC時鐘源：在Mode配置欄的第一個選項HighSpeedClock(HSE)，設置值為Disable，即不啟用外部的高速振蕩源時鐘。第二個選項LowSpeedClock(LSE)設置值為Disable，即不使用外部的低速振蕩源。2.配置SYS：選擇SYS，配置Debug為SerialWire。其余參數默認。此時在右側的引腳預覽中，可以看到PA13和PA14引腳變成綠色，被使用。3.配置時鐘樹：在頁面上方選擇ClockConfiguration時鐘配置頁面。（1）設置PLL的來源為HSI內部高速時鐘，其頻率為16MHz。（2）當PLL的分頻系數M設置為8，主PLL分頻系數P為2時，主PLL倍頻系數N應設置為72。此時系統時鐘的時鐘源選擇PLLCLK，即可得到72MHz。填寫計算公式：SYSCLK=fHSI*N/(M*P)=16M*72/(8*2)=72MHz。（3）APB1分頻系數設為2，由此APB1CLK=36MHz，其值不能超過42MHz。APB2的分頻系數配置為1，由此APB2CLK=72MHz，其值不能超過84MHz。3.配置GPIO在Pinout&Configuration頁面，在Categories中選擇GPIO，按表2-2配置八位跑馬燈的8個LED引腳，設置GPIO為GPIO_Output模式。步驟3：編寫LED控制函數實現跑馬燈（1）分析系統時鐘初始化函數voidSystemClock_Config(void){……RCC_OscInitStruct.OscillatorType=RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;RCC_OscInitStruct.HSEState=RCC_HSE_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState=RCC_PLL_ON;//作用是開啟PLL鎖相環RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource=RCC_PLLSOURCE_HSI;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM=8;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN=72;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP=RCC_PLLP_DIV2;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ=4;……/*配置AHB分頻器為1（或填“不”）分頻,HCLK=72MHz*/RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider=RCC_SYSCLK_DIV1;/*配置APB1分頻器為2分頻,PCLK1=36MHz*/RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider=RCC_HCLK_DIV2;/*配置APB2分頻器為1（或填“不”）分頻,HCLK=72MHz*/RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider=RCC_HCLK_DIV1;……}（2）查看文件main.h中的用戶標簽#defineD5_PinGPIO_PIN_5#defineD5_GPIO_PortGPIOE#defineD1_PinGPIO_PIN_6#defineD1_GPIO_PortGPIOE#defineD6_PinGPIO_PIN_6#defineD6_GPIO_PortGPIOC#defineD3_PinGPIO_PIN_7#defineD3_GPIO_PortGPIOC#defineD8_PinGPIO_PIN_6#defineD8_GPIO_PortGPIOD#defineD7_PinGPIO_PIN_7#defineD7_GPIO_PortGPIOD#defineD2_PinGPIO_PIN_6#defineD2_GPIO_PortGPIOB#defineD4_PinGPIO_PIN_7#defineD4_GPIO_PortGPIOB【思考】上述GPIO引腳宏定義是以什么規律排列的？答：按GPIO的組別和引腳順序進行定義的，如D5和D1都是第E組，引腳號分別是PE5和PE6，D6和D3都是第C組，引腳號分別是PC6和PC7，后面的請自己分析。（3）查看GPIO引腳初始化配置函數voidMX_GPIO_Init(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};//GPIO初始化類型定義結構體/*GPIOPortsClockEnable*/__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();//使能D1和D5的GPIO時鐘__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();//使能D3和D6的GPIO時鐘__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//使能SW模式下載調試引腳的GPIO時鐘__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();//使能D7和D8的GPIO時鐘__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();//使能D2和D4的GPIO時鐘/*配置GPIO引腳的輸出電平，使LED上電不亮*/HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,D5_Pin|D1_Pin,GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,D6_Pin|D3_Pin,GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,D8_Pin|D7_Pin,GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,D2_Pin|D4_Pin,GPIO_PIN_SET);/*配置E組的GPIO引腳*/GPIO_InitStruct.Pin=D5_Pin|D1_Pin;GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_PULLUP;GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;//根據自己的選擇配置填寫HAL_GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);……//省略其他組的GPIO配置代碼}

拓展訓練：點亮RGB彩燈步驟1：硬件電路設計表2-3RGB燈的GPIO配置外設名（用戶標簽）IO引腳引腳模式（輸入/輸出）輸出初始電平（高/低）輸出模式（推挽/開漏）上下拉傳輸速度RLEDPC7輸出高推挽上拉中速GLEDPB6輸出高推挽上拉中速BLEDPE6輸出高推挽上拉中速步驟2：CubeMX工程配置1.選擇芯片，創建工程名為“2-1RGB”。2.系統時鐘設置：本例中使用高速內部時鐘HSI（頻率為16MHz），作為PLL的時鐘源，設置PLL的M和P分頻器分別為8和2，倍頻系數N為84，使系統時鐘達到頻率84MHz。APB1和APB2如果要滿足設計，其分頻系數最小值應該分別設置為2和1。

任務2.2按鍵控制LED設計任務實施步驟1：硬件電路設計表2-4按鍵控制LED的引腳GPIO配置外設名（用戶標簽）IO引腳引腳模式（輸入/輸出）輸出初始電平（高/低）輸出模式（推挽/開漏）上下拉傳輸速度KEY_UPPA0輸入————下拉KEY0PE4輸入————上拉KEY1PE3輸入————上拉KEY2PE2輸入————上拉BEEPPF8輸出低推挽下拉LED0PF9輸出高推挽上拉LED1PF10輸出高推挽上拉步驟2：CubeMX工程配置1.配置系統時鐘本例中使用高速外部時鐘HSE，作為PLL的時鐘源，通過PLL倍頻，使系統時鐘達到頻率168MHz。（1）打開CubeIDE或CubeMX軟件，點擊菜單命令Files→New→STM32Project，新建工程，選擇MCU界面中，輸入MCU型號為STM32F407ZGT6，工程名為“2-2KEY”。（2）配置時鐘源，點開SystemCore（系統內核設置），再點擊RCC配置啟用HSE時鐘源，設置值為Crystal/CeramicResonator。不使用外部的低速振蕩源LSE，設置值為Disable。此時在右側的引腳預覽中，可以看到PH0和PH1引腳變成綠色，說明引腳使用連接了外部高速晶振。（3）配置SYS：選擇SYS，配置Debug為SerialWire（SW模式）。其余參數默認。（4）配置時鐘樹，在頁面上方選擇ClockConfiguration配置時鐘樹。①PLL時鐘源選擇：選擇HSE，設置開發板板載的外部8M的晶振。②PLL的分頻系數M設置為4，倍頻系數N設置為168，分頻系數P配置為2。③系統時鐘時鐘源選擇PLLCLK，系統時鐘頻率達到168MHz。填寫計算公式：SYSCLK=8MHz×N/(M×P)=8MHz×168/(4×2)=168MHz。④外設時鐘APB1設置為4分頻，由此APB1CLK=42MHz，其值不能超過42MHz。⑤外設時鐘APB2設置為2分頻，由此APB2CLK=84MHz，其值不能超過84MHz。3.查看分析項目初始化代碼工程文件的初始化代碼生成后，請填寫以下實現代碼所在的文件名。1）在main.c文件中，聲明并編寫了系統時鐘配置函數SystemClock_Config()。2）在main.h文件中，宏定義了GPIO引腳的用戶標識。3）在gpio.h文件中，聲明了GPIO引腳的初始化函數MX_GPIO_Init()。4）在gpio.c文件中，編寫了MX_GPIO_Init()函數，配置了GPIO引腳。步驟4：編寫按鍵掃描函數及LED宏函數1.編寫key_led.h頭文件#ifndefKEY_LED_KEY_LED_H_#defineKEY_LED_KEY_LED_H_#include"main.h"#ifdefKEY_UP_Pin //如果宏定義了KEY_UP按鍵 /*將讀取按鍵IO的輸入電平直接定義為宏函數*/ #defineKEY0 HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin) #defineKEY1 HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin) #defineKEY2 HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port,KEY2_Pin) #defineKEY_UP HAL_GPIO_ReadPin(KEY_UP_GPIO_Port,KEY_UP_Pin)#endif#ifdefLED0_Pin //如果宏定義了LED0 /*點亮紅燈，輸出低電平*/ /*熄滅紅燈，輸出高電平*/ //翻轉紅燈#endif#ifdefLED1_Pin//如果宏定義了LED1 /*點亮綠燈，輸出低電平*/ /*熄滅綠燈，輸出高電平*/ //翻轉綠燈#endif#ifdefBEEP_Pin//如果宏定義了蜂鳴器 /*蜂鳴器發聲，輸出高電平*/ /*蜂鳴器不響，輸出低電平*/ //翻轉蜂鳴器#endifuint8_tKEY_Scan(uint8_tmode);//聲明按鍵掃描函數#endif/*KEY_LED_KEY_LED_H_*/2.編寫key.c源文件#include"key_led.h"http://按鍵輸入檢測函數//mode:0,不支持連續按;1,支持連續按;//返回按鍵值，返回0是沒有任何按鍵按下；//注意此函數有響應優先級，KEY0>KEY1>KEY2>WK_UPuint8_tKEY_Scan(uint8_tmode){staticuint8_tkey_state=1;//初始化一次，按鍵松開狀態if(mode==1)key_state=1;//支持連按，按鍵是松開狀態/*如果之前按鍵是松開狀態，且有鍵按下*/if(key_state&&(KEY0==0||KEY1==0||KEY2==0||KEY_UP==1)){HAL_Delay(10);//作用是：按鍵按下消抖key_state=0;//作用是：標記這次按鍵已經按下if(KEY0==0) return1;//KEY0鍵按下，返回1elseif(KEY1==0) return2;//KEY1鍵按下，返回2elseif(KEY2==0) return3;//KEY2鍵按下，返回3elseif(KEY_UP==1) return4;//KEY_UP鍵按下，返回4}elseif(KEY0==1&&KEY1==1&&KEY2==1&&KEY_UP==0)//沒有鍵按下 key_state=1;//作用是：標記按鍵松開return0;//無按鍵按下，返回0}步驟5：實現按鍵控制LED設計2.編寫main主函數intmain(void){uint8_tkey;//存儲按鍵返回值HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();while(1){ key=KEY_Scan(0);//按鍵檢測 switch(key) { case1: //按下KEY0鍵，控制紅燈翻轉（用宏函數實現） RLED_Toggle(); break; case2: //按下KEY1鍵，控制綠燈翻轉（用宏函數實現） GLED_Toggle(); break; case3: //按下KEY2鍵，控制兩個燈同時翻轉（用宏函數實現） RLED_Toggle();GLED_Toggle(); break; case4://按下KEY_UP鍵，控制蜂鳴器翻轉（用宏函數實現） BEEP_Toggle(); break; }}}

任務2.3串口控制LED設計技能訓練1：串口發送信息步驟1：硬件電路設計表2-7串口控制LED的GPIO配置外設名（用戶標簽）IO引腳引腳模式輸出初始電平上下拉傳輸速度LED0PF9輸出推挽高上拉超高速LED1PF10輸出推挽高上拉超高速USART_TXPA9復用推挽——浮空超高速USART_RXPA10復用推挽——浮空超高速步驟4：分析串行通信配置代碼1.在CORE→Src文件夾中打開usart.c源文件，查看串口1初始化函數MX_USART1_UART_Init()，分析串口相關參數配置。UART_HandleTypeDefhuart1;voidMX_USART1_UART_Init(void){huart1.Instance=USART1;//串口1外設基地址huart1.Init.BaudRate=115200;//設置波特率為115200huart1.Init.WordLength=UART_WORDLENGTH_8B;//設置有效數據位為8位huart1.Init.StopBits=UART_STOPBITS_1;///設置停止位為1位huart1.Init.Parity=UART_PARITY_NONE;//設置奇偶校驗位為無huart1.Init.Mode=UART_MODE_TX_RX;//設置模式為發送和接收huart1.Init.HwFlowCtl=UART_HWCONTROL_NONE;//設置串口硬件控制流為關閉huart1.Init.OverSampling=UART_OVERSAMPLING_16;//設置過采樣為16倍if(HAL_UART_Init(&huart1)!=HAL_OK){Error_Handler();}/*USERCODEBEGINUSART1_Init2*//*USERCODEENDUSART1_Init2*/}4.串口的MSP初始化函數USART_MspInit()中，使能串口的時鐘、配置GPIO及中斷配置等參數。voidHAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef*uartHandle){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};if(uartHandle->Instance==USART1){/*USART1時鐘使能*/__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();/**USART1GPIO引腳配置PA9>USART1_TX，PA10>USART1_RX*/GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;//GPIO模式：復用推挽GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;//表示：沒有上下拉，即浮空狀態GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;//速度是100MHzGPIO_InitStruct.Alternate=GPIO_AF7_USART1;//復用為USART1HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);/*USART1中斷設置*/HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn,3,3);//設置USART1中斷優先級HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);//使能USART1中斷}}

拓展提高：串口控制RGB彩燈1.硬件電路設計請根據RGB燈拓展板的電路，在圖2-41中繪制RGB燈與STM32的連接電路原理圖。注意本例中選用的是共陽極RGB燈。圖2-41RGB燈的電路連接原理圖表2-8圖2-41RGB燈的電路連接原理圖燈顏色紅燈RLED綠燈GLED藍燈BLED紅√××綠×√×藍××√黃√√×青×√√紫√×√白√√√滅×××

思考練習一、選擇題（ABD）1.CMSIS分為哪幾個基本功能層？A.核內外設訪問層 B.中間件訪問層C.調試/跟蹤接口層 D.外設訪問層（ACE）2.系統時鐘SYSCLK可來源于哪幾個時鐘源？A.HSI B.LSI C.HSE D.LSE E.PLL（A）3.在STM32工程中，以下哪個文件夾是放置main.c的？A.CORE/src B.CORE/incC.DEVICE/CMSIS/include D.MDK-ARM（C）4.以下哪個是高速外部時鐘？A.HSI B.LSI C.HSE D.LSE E.PLL（C）5.STM32F407芯片要得到168MHz的時鐘主頻，如果采用外部高速時鐘8MHz作為PLL的時鐘源，分頻系數M和P分別為8和2，那么倍頻系數N應設置為多少？A.84 B.168 C.336 D.512（B）6.時鐘配置的函數是以下哪一個？A.MX_GPIO_Init(); B.SystemClock_Config();C.HAL_RCC_ClockConfig(); D.HAL_RCC_OscConfig();（D）7.端口模式寄存器名為什么？A.IDR B.ODR C.OTYPER D.MODER（D）8.以下哪個函數能讓引腳輸出電平翻轉？A.HAL_GPIO_Init(); B.HAL_GPIO_ReadPin();C.HAL_GPIO_WritePin(); D.HAL_GPIO_TogglePin();二、填空題1.在CubeIDE軟件中編寫程序完成后，可按快捷鍵（Ctrl）+（B），進行整個工程的編譯。在CubeMX軟件中，編譯工程的快捷鍵是（F7）。2.STM32F407芯片一共有（7）組IO口，每組IO口含下面（10）個寄存器，這些寄存器共同控制一組GPIO的（16）個IO口。3.GPIO的輸出模式有四種，分別是（開漏）輸出模式和（推挽）輸出模式，以及他們的復用功能模式。4.根據圖2-45所示電路分析，要點亮LED應該輸出（高）電平，初始狀態輸出電平設置為（低）電平，上下拉應設置為（下拉），LED引腳模式設置為（輸出推挽）模式。圖圖2-42填空題4電路5.STM32F407的共有（6）個串口，其中USART1位于（APB1）總線上，最高速率為（84MHz）。

項目3三人搶答器設計任務3.1搶答器按鍵模塊設計任務實施步驟1：外部中斷按鍵引腳配置表2-3三人搶答器外設引腳的GPIO配置用戶標簽IO引腳引腳模式觸發方式上下拉中斷優先級KEY_UPPA0EXTI0上升沿下拉2，0KEY0PE4EXTI4下降沿上拉2，1KEY1PE3EXTI3下降沿上拉2，1KEY2PE2EXTI2下降沿上拉2，1外設名（用戶標簽）IO引腳引腳模式輸出電平（高或低）上下拉傳輸速度BEEPPF8輸出推挽低下拉超高速LED0PF9輸出推挽高上拉超高速LED1PF10輸出推挽低上拉超高速D1PE6輸出推挽高上拉超高速D2PB6輸出推挽高上拉超高速D3PC7輸出推挽高上拉超高速表中的D1、D2、D3是搶答選手的對應的3個LED，開發板上沒有，可根據實際情況來選擇是否配置，如選用跑馬燈拓展板上的LED。步驟3：外部中斷代碼設計1.分析外部中斷的配置代碼（1）查看按鍵外部中斷的用戶標簽在main.h文件中查看按鍵的宏定義代碼，填寫其中空缺部分。#defineKEY2_Pin GPIO_PIN_2#defineKEY2_GPIO_Port GPIOE#defineKEY2_EXTI_IRQn EXTI2_IRQn#defineKEY1_Pin GPIO_PIN_3#defineKEY1_GPIO_Port GPIOE#defineKEY1_EXTI_IRQn EXTI3_IRQn#defineKEY0_Pin GPIO_PIN_4#defineKEY0_GPIO_Port GPIOE#defineKEY0_EXTI_IRQn EXTI4_IRQn#defineKEY_UP_Pin GPIO_PIN_0#defineKEY_UP_GPIO_Port GPIOA#defineKEY_UP_EXTI_IRQn EXTI0_IRQn（2）分析按鍵外部中斷的GPIO配置代碼打開gpio.c文件，可以在MX_GPIO_Init()函數中查看按鍵的外部中斷配置代碼，以下是提取了按鍵配置的代碼，請分析并填寫完整代碼功能。voidMX_GPIO_Init(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();//使能選手按鍵PE2/PE3/PE4引腳外設時鐘__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//使能主持人按鍵PA0引腳外設時鐘……//省略其他外設的時鐘使能GPIO_InitStruct.Pin=KEY2_Pin|KEY1_Pin|KEY0_Pin;//配置選手按鍵GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_IT_FALLING;//引腳模式為中斷下降沿觸發GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_PULLUP;//配置為上拉HAL_GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.Pin=KEY_UP_Pin;//配置主持人按鍵GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_IT_RISING;//引腳模式為中斷上升沿觸發GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_PULLDOWN;//配置為下拉HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);……//省略其他外設的GPIO配置HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn,2,0); //作用是設置主持人按鍵的中斷搶占優先級為2，相應優先級為0HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn); //作用是使能外部中斷線0HAL_NVIC_SetPriority(EXTI2_IRQn,2,1); //作用是設置選手按鍵的中斷搶占優先級為2，相應優先級為1，比主持人按鍵低HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI2_IRQn); //作用是使能外部中斷線2HAL_NVIC_SetPriority(EXTI3_IRQn,2,1);HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI3_IRQn); HAL_NVIC_SetPriority(EXTI4_IRQn,2,1);HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI4_IRQn); }2.編寫搶答器主函數代碼while(1){ if(state==0)//初始狀態 { GLED_ON();//點亮綠燈 printf("\r\n請按下主持人按鍵，準備開始搶答\r\n"); } elseif(state==1)//主持人鍵按下，開始搶答狀態 { RLED_Toggle();//紅燈閃爍 HAL_Delay(500);//每秒閃爍一次 } elseif(state==2)//搶答結束 { RLED_OFF();//熄滅紅燈 printf("\r\n%d號選手搶答成功！\r\n"\r\n\r\n",xuanshou); BEEP_ON();//蜂鳴器響 HAL_Delay(1000); //延時1秒 BEEP_OFF(); //蜂鳴器不響 state=0; //回初始狀態 }}}3.程序下載，測試搶答器按鍵功能【問題】請問該怎么修改代碼，才能使搶答成功后，蜂鳴器響的期間，不能進行下一次搶答？【解決方法】在外部中斷回調函數中，主持人按鍵消抖后，再次判斷KEY_UP是否按下的if條件中，增加同時判斷狀態是否是初始狀態的代碼：if(state==0&&KEY_UP==1)也就是只有在初始狀態，才能按下主持人按鍵。

任務3.2搶答器限時搶答設計技能訓練：通用定時器設計步驟1：通用定時器參數計算采用通用定時器TIM3進行0.5秒計時中斷，該定時器時鐘采用的是APB1總線時鐘（填APB1或APB2）。當系統時鐘為100MHz時，基本定時器TIM3的時鐘頻率fCLK為50M當定時器TIM3的預分頻系數PSC設置為（5000-1），要使定時器溢出時間為0.5秒，那么自動重裝載值（計數周期）ARR應設置為4999。計算公式為：由公式Tout=PSC+1×步驟2：通用定時器CubeMX工程配置1.創建工程，配置時鐘樹工程配置要求：使用外部高速時鐘配置PLL，使系統時鐘頻率達到100MHz，按照開發板上LED0和LED1的硬件電路，配置相應的GPIO端口，且上電時LED不亮。（1）創建STM32工程，芯片選擇為STM32F407ZGT6，工程名為“3-2TIMER”。（2）配置時鐘源及時鐘樹，使系統時鐘頻率達到100MHz。①選擇時鐘源：打開RCC界面，開啟高速外部時鐘(HSE)②配置時鐘樹：在頁面上方選擇ClockConfiguration時鐘配置頁面。設置PLL的來源為HSE外部高速時鐘，其頻率為8MHz。當PLL的分頻系數M設置為4，主PLL分頻系數P為2時，主PLL倍頻系數N應設置為100。此時系統時鐘的時鐘源選擇PLLCLK，即可得到100MHz。填寫計算公式：SYSCLK=fHSI*N/(M*P)=8M*100/(4*2)=100MHz為使APB1CLK和APB2CLK不超過規定值。APB1分頻系數最大可設為4，由此APB1CLK=25MHz。APB2的分頻系數設置與APB1的分頻系數一樣。3.配置通用定時器參數（3）在Configuration配置選項中，選擇ParameterSetting頁，配置參數如下：計數器設置：預分頻系數PSC為5000-1；計數周期（自動加載值）ARR為5000-1；計數方式選擇為中心對齊模式1；內部時鐘不分頻；關閉自動重裝載值。步驟3：實現通用定時器控制LED閃爍1.分析通用定時器TIM3配置的初始化函數voidMX_TIM3_Init(void){TIM_ClockConfigTypeDefsClockSourceConfig={0};TIM_MasterConfigTypeDefsMasterConfig={0};htim3.Instance=TIM3;htim3.Init.Prescaler=5000-1;//設置預分頻系數值，實際系數為5000htim3.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_CENTERALIGNED1;//計數模式是中心對齊1htim3.Init.Period=5000-1;//設置自動重裝載值，實際系數為5000htim3.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;htim3.Init.AutoReloadPreload=TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;……//省略部分代碼}【拓展】如果在while循環中，修改紅燈的延時方式用計數方式實現，然后再下載到開發板會觀察到什么現象？【思考】為什么會出現這種現象？答：紅燈閃爍的時間會明顯慢于綠燈。這是因為通過循環執行延時函數來實現計時的方法，其延時精度不高，尤其是是多次重復執行，還會大大消耗CPU的工作時間，降低了工作效率，更加無法達到一個精確的延時時間。相比之下，定時器計時能夠提供毫秒甚至微秒級別的延時，且不會占用CPU資源，因為它允許CPU在等待期間執行其他任務，提高了系統的整體效率。

任務實施：搶答器限時搶答功能設計步驟1：基本定時器參數計算定時器TIM6時鐘采用的是APB1總線時鐘（填APB1或APB2），當系統時鐘為168MHz時，基本定時器TIM6的時鐘fCLK為84設置TIM6的預分頻系數PSC為（8400-1），要使定時器溢出時間為0.1秒，那么自動重裝載值ARR應設置為1000-1。步驟2：基本定時器CubeMX工程配置1.配置基本定時器參數點擊3-2BASIC_TIMER.ioc，在Categories中選擇Timers選中使用基本定時器TIM6。（1）在Mode下方，勾選Activated，使用該定時器。（2）在Configuration配置選項中，選擇ParameterSetting頁配置預分頻值PSC為8400-1，計數方式為向上（遞增），計數周期ARR為1000-1，關閉自動重裝載值，如圖3-15所示。步驟3：限時搶答代碼設計及浮點數輸出3.程序下載，測試搶答器倒計時功能打開串口調試助手，分別按下主持人按鍵和選手按鍵，測試搶答器電路功能是否正常。【問題1】當按下主持人按鍵，倒計時到0時，串口輸出“倒計時結束，無人搶答”和“0號選手搶答成功！”，應該怎么修改代碼才能不讓后面這句信息輸出？【解決方法】在while循環中的搶答結束，串口輸出“%d號選手搶答成功！”代碼之前，添加一個條件，判斷選手編號不是0， if(xuanshou!=0)，然后再輸出信息【問題2】當倒計時到0時，發現串口輸出顯示“-0.0”，負號怎么處理？此處使用求絕對值的函數是什么？是abs()函數，還是fabs()函數？兩者有什么區別？【解決方法】對串口輸出的倒計時浮點數取其絕對值。abs()函數是對整數取其絕對值，fabs()函數是對浮點數數取其絕對值，本例應選用后者。修改printf函數的代碼為：printf("\r\n%.1f\r\n",fabs(num));【問題3】引入函數對浮點數取絕對值之后，出現圖3-22所示的警告怎么處理？【解決方法】在main.c文件開始添加頭文件math.h

任務3.3搶答器LCD界面設計技能訓練：TFTLCD顯示步驟1：TFTLCD硬件電路連接表3-10TFTLCD的背光引腳的GPIO配置外設名（用戶標簽）IO引腳引腳模式輸出電平（高或低）上下拉傳輸速度LCD_BLPB15輸出推挽低上拉高速將FSMC的IO引腳填入表3-11中。表3-11FSMC引腳的IO端口引腳名NE4A6NWENOEIO引腳PG12PF12PD5PD4引腳功能片選信號命令/數據控制信號寫信號讀信號引腳名D0D1D2D3D4D5D6D7IO引腳PD14PD15PD0PD1PE7PE8PE9PE10引腳名D8D9D10D11D12D13D14D15IO引腳PE11PE12PE13PE14PE15PD8PD9PD10步驟3：分析代碼移植LCD驅動文件1.分析FSMC配置相關函數打開fsmc.c文件，查看FSMC初始化函數和FSMC引腳配置，部分代碼如下。#include"fsmc.h"SRAM_HandleTypeDefhsram1;//Bank1子區4的外設對象變量，用于TFTLCD/*FSMC初始化函數*/voidMX_FSMC_Init(void){FSMC_NORSRAM_TimingTypeDefTiming={0};//基本時序FSMC_NORSRAM_TimingTypeDefExtTiming={0};//擴展時序/**子區4初始化，用于TFTLCD*/hsram1.Instance=FSMC_NORSRAM_DEVICE;//FSMCBank1寄存器地址hsram1.Extended=FSMC_NORSRAM_EXTENDED_DEVICE;/*hsram1.Init參數設置*/hsram1.Init.NSBank=FSMC_NORSRAM_BANK4;//Bank1子區4hsram1.Init.DataAddressMux=FSMC_DATA_ADDRESS_MUX_DISABLE;hsram1.Init.MemoryType=FSMC_MEMORY_TYPE_SRAM;hsram1.Init.MemoryDataWidth=FSMC_NORSRAM_MEM_BUS_WIDTH_16;//配置FSMCNORSRAMMEM總線寬度16位……//省略部分代碼，見fsmc.c文件/*時序設置*/Timing.AddressSetupTime=15;//配置地址建立時間為15個時鐘周期Timing.AddressHoldTime=15;Timing.DataSetupTime=60;//配置數據建立時間為15個時鐘周期Timing.BusTurnAroundDuration=0;Timing.CLKDivision=16;Timing.DataLatency=17;Timing.AccessMode=FSMC_ACCESS_MODE_A;//配置數據訪問為異步A模式/*擴展時序設置*/ExtTiming.AddressSetupTime=8;//配置擴展地址建立時間為15個時鐘周期ExtTiming.AddressHoldTime=15;ExtTiming.DataSetupTime=9;//配置擴展數據建立時間為15個時鐘周期ExtTiming.BusTurnAroundDuration=0;ExtTiming.CLKDivision=16;ExtTiming.DataLatency=17;ExtTiming.AccessMode=FSMC_ACCESS_MODE_A;//配置擴展數據訪問為異步A模式if(HAL_SRAM_Init(&hsram1,&Timing,&ExtTiming)!=HAL_OK)Error_Handler();//HAL_SRAM_Init()里會調用HAL_SRAM_MspInit()}staticuint32_tFSMC_Initialized=0;//靜態變量，表示是否進行過MSP初始化/*SRAM接口GPIO初始化函數，在HAL_SRAM_MspInit()里被調用*/staticvoidHAL_FSMC_MspInit(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};if(FSMC_Initialized)//FSMC接口的GPIO初始化只需執行一次return;FSMC_Initialized=1;//表示已經進行了FSMC接口的GPIO初始化/*FSMC時鐘使能*/__HAL_RCC_FSMC_CLK_ENABLE();/**FSMCGPIO引腳配置PF12>FSMC_A6PD14>FSMC_D0……省略部分引腳，見fsmc.c文件*//*GPIO_InitStruct配置*/GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_12;GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;//配置GPIO為復用推挽模式GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;//配置為浮空引腳（沒有上下拉）GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;GPIO_InitStruct.Alternate=GPIO_AF12_FSMC;//作用是：把PF12引腳復用為FSMC引腳HAL_GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStruct);//初始化配置命令/數據控制信號PF12引腳……//省略部分GPIO配置代碼，見fsmc.c文件}2.移植LCD文件（3）查看lcd.h頭文件③LCD顯示的顏色使用RGB565格式。常用的顏色其RGB565取值見lcd.h以下部分代碼，請填寫完整。//畫筆顏色#defineWHITE 0xFFFF //白色#defineBLACK 0x0000 //黑色#defineBLUE 0x001F //藍色#defineBRED 0XF81F //紫色#defineGRED 0XFFE0 //黃色#defineGBLUE 0X07FF //青色#defineRED 0xF800 //紅色#defineMAGENTA 0xF81F //紫色#defineGREEN 0x07E0 //綠色#defineCYAN 0x07FF //青色#defineYELLOW 0xFFE0 //黃色#defineBROWN 0XBC40 //棕色#defineBRRED 0XFC07 //棕紅色#defineGRAY 0X8430 //灰色#defineORANGE 0XFD20 //橙色

思考練習一、選擇題（A）1.STM32F4微控制器的嵌套向量中斷控制器（NVIC）具有多少個可編程優先級？A.16 B.32 C.43 D.72（B）2.STM32F407xx的EXTI16連接到哪個中斷事件？A.外部IO口的輸入中斷 B.PVD輸出C.RTC鬧鐘事件 D.USBOTGFS喚醒事件（B）3.STM32F407xx供IO使用用的外部中斷線有幾個？A.8 B.16 C.22 D.32（D）4.以下哪個是外部中斷回調函數？A.EXTI_Init();B.EXTIx_IRQHandler(); C.EXTI_ClearITPendingBit();D.HAL_GPIO_EXTI_Callback();（C）5.STM32F407xx中16位的定時器有幾個？A.2 B.4 C.12 D.14二、填空題1.STM32F407xx內有（82）個可屏蔽中斷，器外部中斷/事件控制器（EXTI）支持（22）個事件中斷請求。2.STM32F407xx的PB12引腳對應EXTI的編號為（12）。3.STM32F407xx內置了（14）個定時器，分為三種類型，分別是（基本定時器）、（通用定時器）和（高級定時器）。4.STM32F407xx中的定時器TIM1和TIM8掛在（APB2）總線上，定時器TIM2~TIM7掛在（APB1）總線上。5.TFTLCD是（薄膜晶體管）液晶顯示器，ATK-4.3'TFTLCD的雙向數據線是（16）位的。

項目4智能調光燈設計任務4.1調光燈手動模式設計任務實施步驟1：PWM參數計算1.本例中PWM輸出控制LED0，使用的定時器是TIM14，通道CH1。在GPIO中將其配置為PWM引腳，配置參數請填入表4-3中。表4-3PWM引腳的GPIO配置外設名/用戶標簽IO引腳引腳模式上下拉LED0/PWMPF9復用推挽浮空KEY_UPPA0輸入下拉KEY0PE4輸入上拉KEY1PE3輸入上拉KEY2PE2輸入上拉2.本例中的定時器的時鐘在APB1總線上，當系統時鐘是168MHz時，該定時器的時鐘頻率fCLK為84M3.如果每次按鍵要實現10%的亮度改變，可以設置計數次數為100，即重裝載值ARR設置為（100-1），那么當比較值CCR分別設置為0、10、20……100時，就可以控制輸出電壓值按10%變化，相當于LED的亮度變化。當設置預分頻系數PSC為（1680-1）時，那么根據以下公式可以計算出定時器的Tout溢出時間為0.002s。T步驟3：實現按鍵調光燈設計1.分析PWM的配置代碼打開tim.c文件，可以在MX_TIM14_Init()函數中查看定時器TIM14的PWM配置初始化代碼。在HAL_TIM_Base_MspDeInit()函數中PWM（LED0）引腳的GPIO配置。voidMX_TIM14_Init(void){TIM_OC_InitTypeDefsConfigOC={0};htim14.Instance=TIM14;htim14.Init.Prescaler=1680-1;//設置系統時鐘的預分頻系數htim14.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP;//設置向上計數模式htim14.Init.Period=100-1;//設置自動重裝載值或計數周期htim14.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;htim14.Init.AutoReloadPreload=TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;……//省略部分代碼sConfigOC.OCMode=TIM_OCMODE_PWM1;//PWM模式1sConfigOC.Pulse=0;sConfigOC.OCPolarity=TIM_OCPOLARITY_LOW;//設置有效電平為低電平sConfigOC.OCFastMode=TIM_OCFAST_DISABLE;……//省略部分代碼}voidHAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef*tim_baseHandle){if(tim_baseHandle->Instance==TIM14){__HAL_RCC_TIM14_CLK_ENABLE();//使能定時器14時鐘HAL_NVIC_SetPriority(TIM8_TRG_COM_TIM14_IRQn,0,0);//設置中斷分組優先級HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM8_TRG_COM_TIM14_IRQn);//使能定時器中斷}}voidHAL_TIM_MspPostInit(TIM_HandleTypeDef*timHandle){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};if(timHandle->Instance==TIM14){__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();//使能LED0的GPIOF組時鐘GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_9;//配置PF9引腳GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;//復用推挽模式GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_PULLUP;//設置沒有上下拉或浮空引腳GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;//超高速GPIO_InitStruct.Alternate=GPIO_AF9_TIM14;//復用為定時器14引腳模式HAL_GPIO_Ini