用Cubemx和HAL库开发stm32的一些注意事项

简述

主要记录一些常用的配置和选项，如果发现错误，欢迎在评论区讨论。

STM32CubeMX生成F1的工程中造成 下载器无法下载 问题的解决方案

Mculover666的博客

Cubemx的RCC时钟源配置

在用cube配置时钟时，有下面两个选项：

• BYPASS Clock Source（旁路时钟源）
  指无需使用外部晶体时所需的芯片内部时钟驱动组件，直接从外界导入时钟信号。犹如芯片内部的驱动组件被旁路了。
• Crystal/Ceramic Resonator（晶体/陶瓷晶振）（外部晶振）
  该时钟源是由外部无源晶体与MCU内部时钟驱动电路共同配合形成，有一定的启动时间，精度较高。

其中HSE是硬件原理图上的OSC_IN和OSC_OUT接的晶振

LSE是硬件原理图上的OSC32_IN和OSC32_OUT接的晶振

配置时钟树

时钟树要参考硬件是采用内部时钟还是外部晶振，然后根据芯片数据手册或参考手册配置想要的频率，不可以超过手册上要求的最大频率。

上图为Robomaster官方C版例程时钟树

Cubemx配置GPIO引脚

• GPIO output level : 默认输出电平

• GPIO mode：
  Output push pull 开漏
  Ootput open drain 推挽
  理解开漏和推挽输出

• GPIO Pull-up/Pull-down：上下拉电阻，需要根据硬件配置。

• Maximum output speed：
  GPIO_SPEED_LOW; 　　 （2）　　 2MHz
  GPIO_SPEED_MEDIUM;　 （25）　 12.5MHz ~ 50MHz
  GPIO_SPEED_FAST;　　 （50）　　25MHz ~ 100 MHz
  GPIO_SPEED_HIGH;　　 （100）　 50MHz ~ 200MHz

UART串口配置

• Mode：
  Asynchronous 异步通信
  Synchronous 同步通信

其他模式一般用不到

UART串口中断

需要重定义中断回调函数

UART串口DMA模式

• Mode：
  Normal：普通模式，需要不断使能发送和接收
  Circular：循环模式

• Data Width：DMA一次传输的数据

• Increment Address：DMA传输完一个Data Width的数据后地址是否增加

串口DMA使能宏定义：
__HAL_DMA_ENABLE，__HAL_DMA_ENABLE_IT。

串口DMA中断回调函数：

串口收发同时使用DMA
串口收发可以同时用DMA功能，但是需要两个不同的DMA通道，串口和DMA通道之间有对应关系，查看参考手册。

DMA通道
DMA有多个通道，虽然每个通道可以接收多个外设的请求，但是同一时间只能接收一个，不能同时接收多个。

cubemx配置DMA会自动使能DMA全局中断,但最好还是自己用_HAL_DMA_ENABLE_IT 再使能一次。
如果在循环模式下每次接受相同长度的数据，可以设置DMA_SxNDTR寄存器。保险起见，也可以每次重新设置。可以用来手动检查一帧数据传输有没有数据长度错误。设置前记得失能DMA

串口空闲接收+DMA双缓冲区

• 串口接收完一帧数据（一帧数据由多个字节组成，自己设置一次接收多少数据），IDLE位会置1。
• 双缓冲区会在接收完一帧数据后（DMA 传输结束时）切换目标存储区。这样如果在处理上一帧数据时，这时候接收新的一帧数据就不会覆盖原来的数据。
• 这里的数据都是定长数据。
• DMA的MTM模式（内存到内存）不支持双缓冲区。双缓冲一定要设置成循环模式。

1. 设置双缓冲
   方法一：
   使用HAL库函数HAL_DMAEx_MultiBufferStart_IT()，然后在中断函数中判断当前缓冲区。（可能有些芯片不支持这个HAL库函数，比如f103）。仍然需要使能DMA。

   方法二：
   寄存器设置双缓冲区模式，然后在中断函数中判断当前缓冲区。这里以USART3为例，记得修改DMA流和uart寄存器。

   //enable the DMA transfer for the receiver request
   //使能DMA串口接收
   SET_BIT(huart3.Instance->CR3, USART_CR3_DMAR);
   
   //enalbe idle interrupt
   //使能空闲中断
   __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart3, UART_IT_IDLE);
   
   //disable DMA
   //失效DMA
   __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_usart3_rx);
   while(hdma_usart3_rx.Instance->CR & DMA_SxCR_EN)
   {
       __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_usart3_rx);
   }
   
   //外设寄存器
   hdma_usart3_rx.Instance->PAR = (uint32_t) & (USART3->DR);
   //memory buffer 1
   //内存缓冲区1
   hdma_usart3_rx.Instance->M0AR = (uint32_t)(rx1_buf);
   //memory buffer 2
   //内存缓冲区2
   hdma_usart3_rx.Instance->M1AR = (uint32_t)(rx2_buf);
   //data length
   //一帧的数据长度
   hdma_usart3_rx.Instance->NDTR = dma_buf_num;
   //enable double memory buffer
   //使能双缓冲区
   SET_BIT(hdma_usart3_rx.Instance->CR, DMA_SxCR_DBM);
   
   //enable DMA
   //使能DMA
   __HAL_DMA_ENABLE(&hdma_usart3_rx);
   

   上面两种方法可以加在HAL_UART_MspInit()中的用户代码处

2. 串口中断中判断CT位
   先判断现在的缓存区是Memory0还是Memory1,如果是0则处理1中的数据，如果是1则处理0中的信息，处理时不会影响另一个缓冲区进行数据的接收：

//串口中断
void USART3_IRQHandler(void)
{
    if(huart3.Instance->SR & UART_FLAG_RXNE)//接收到数据
    {
        __HAL_UART_CLEAR_PEFLAG(&huart3);//清除校验错误中断位，如果使能对应中断会进入
    }
    else if(USART3->SR & UART_FLAG_IDLE)//检测到总线空闲
    {
        static uint16_t this_time_rx_len = 0;

        __HAL_UART_CLEAR_PEFLAG(&huart3);//清除校验错误中断位，如果使能对应中断会进入

        if ((hdma_usart3_rx.Instance->CR & DMA_SxCR_CT) == RESET)//DMA_SxCR寄存器的CT位为0，处理缓冲区1数据
        {
            /* Current memory buffer used is Memory 0 */
    
            //disable DMA
            //失效DMA
            __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_usart3_rx);

            //get receive data length, length = set_data_length - remain_length
            //获取接收数据长度,长度 = 设定长度 - 剩余长度
            this_time_rx_len = SBUS_RX_BUF_NUM - hdma_usart3_rx.Instance->NDTR;

            //reset set_data_lenght
            //重新设定数据长度
            hdma_usart3_rx.Instance->NDTR = SBUS_RX_BUF_NUM;
            
            //set memory buffer 1
            //设定缓冲区1
            hdma_usart3_rx.Instance->CR |= DMA_SxCR_CT;  
                      
            //enable DMA
            //使能DMA
            __HAL_DMA_ENABLE(&hdma_usart3_rx);

            if(this_time_rx_len == RC_FRAME_LENGTH)
            {
                sbus_to_rc(sbus_rx_buf[1], &rc_ctrl);
            }
        }
        else	//当前缓冲区为1，处理缓冲区,0数据
        {
            /* Current memory buffer used is Memory 1 */
            //disable DMA
            //失效DMA
            __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_usart3_rx);

            //get receive data length, length = set_data_length - remain_length
            //获取接收数据长度,长度 = 设定长度 - 剩余长度
            this_time_rx_len = SBUS_RX_BUF_NUM - hdma_usart3_rx.Instance->NDTR;

            //reset set_data_lenght
            //重新设定数据长度
            hdma_usart3_rx.Instance->NDTR = SBUS_RX_BUF_NUM;

            //set memory buffer 0
            //设定缓冲区0
           hdma_usart1_rx.Instance->CR &= ~(DMA_SxCR_CT);
// 或者改为           DMA1_Stream1->CR &= ~(DMA_SxCR_CT);
//如果不是usart3，记得修改DMA流
 
            //enable DMA
            //使能DMA
            __HAL_DMA_ENABLE(&hdma_usart3_rx);

            if(this_time_rx_len == RC_FRAME_LENGTH)
            {
                //处理遥控器数据
                sbus_to_rc(sbus_rx_buf[0], &rc_ctrl);
            }
        }
    }
}

这里使用了空闲中断，需要提前使能空闲中断。
可以参考HAL库双缓冲区

经过试验，使用HAL_DMAEx_MultiBufferStart_IT()函数仍然需要在中断中更换缓冲区。 之前说错了，使能双缓冲区bit确实会自动切换缓冲区，因为C板遥控器例程有点bug，所以判断错误。

IIC

半双工
常用HAL库函数：
HAL_I2C_Mem_Read ()和HAL_I2C_Mem_Write ()等，参考HAL库帮助文档

SPI

全双工
常用HAL库函数：
HAL_SPI_Transmit ()

IIC和SPI主要用于数据量不大的通信，实际驱动不同的外设可能还要进一步封装。

CAN

TIM

• 主从模式，很少用

• Internal Clock：内部时钟，即时钟源

• ETR2 外部触发输入(ETR)(仅适用TIM2,3,4)
  

• PSC：预分频器，时钟源经该预分频器才是定时器时钟。定时器时钟频率等于 时钟源频率/(psc+1)
  

• Counter Mode：向上、下、三种中心对齐计数。基本定时器只能向上计数。

• ARR：自动重装载值，定时器周期 T = (ARR+1) * (1/定时器时钟频率) = (ARR+1)*(PSC+1) / 72M

• Internal clock division : 时钟分频因子 ，配置死区时间时需要用到。

• auto-reload-preload：自动重装载)使能

• TRGO Parameters 触发输出 (TRGO)

要使定时器开始工作，调用HAL_TIM_Base_Start()库函数。
要使用定时中断，调用 HAL_TIM_Base_Start_IT()库函数。
PSC和ARR都要先减1，因为根据参考手册，寄存器的值是设置的值加1

TIM_PWM

• Pulse：设置占空比，设置CCR寄存器的值。占空比P = CCR/(ARR+1)

TIM_ENCODER

只有TIM1和TIM2有编码器模式

• Encoder mode : T1 and T2 //编码器在TI1 TI2上升沿捕获，TI1上升沿根据TI2电平高低加减计数器，TI2上升沿根据TI1电平高低加减计数器
  Polarity : Rising
  //TIM_EncoderMode参数是模式,单相计数（只能反映速度）还是两相计数（速度和方向）
  //TI1和TI2边沿处均计数，至于是向上还是向下取决于正转还是反转
  //捕获发生在IC1和IC2的上升沿

编码器模式具体看手册

ADC/DAC

• ADC_mode: 只使用一个ADC配置为独立模式，使用多个ADC（ADC1/2/3）配置为
• Data Alignment： 数据左/右对齐
• Scan Conversion Mode： 扫描模式，使用多个通道时要开启
• Continuous Conversion Mode: 连续转换/单次转换，配置为单次转换时只转换一次数据就停止，要重新触发
• Enable Regular Conversions： 常规转换，
• Enable Injected Conversions： 注入转换

ADC开始前要使能：
HAL_ADC_Start 或 HAL_ADC_Start_IT