STM32 单片机开发笔记：从寄存器到物联网通信

STM32 是嵌入式开发的主战场。这份笔记覆盖基础外设、通信协议、存储器、低功耗、实时系统和工程开发流程，从寄存器与 HAL 库双视角出发，一路延伸到 CAN、以太网、Wi-Fi、蓝牙和 LoRa 等物联网通信。

学习路线

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STM32 基础
    ├── ARM 内核、STM32 系列和开发工具
    ├── 最小系统、开发板和工程创建
    ├── GPIO、时钟和 HAL 库
    ├── 中断、USART、I2C 和定时器
    ├── DMA、ADC、SPI 和外部存储
    └── FSMC、LCD 和寄存器映射
            ↓
STM32 高级通信
    ├── CAN 总线
    ├── W5500 以太网
    ├── ESP32-C3 Wi-Fi
    ├── ESP32-C3 Bluetooth LE
    └── LoRa 节点与网关
            ↓
STM32 系统扩展
    ├── 电源管理与低功耗
    ├── RTC 与备份寄存器
    ├── 闹钟唤醒和掉电保持
    ├── 独立看门狗与窗口看门狗
    └── HAL 工程结构、编译过程和程序状态

基础篇：外设与开发流程

1. 芯片与工程环境：ARM 内核介绍、STM32 系列命名规则、Keil MDK / STM32CubeMX / ST-LINK 工具链、最小系统与第一个工程；
2. GPIO 与寄存器：工作模式、端口配置和数据寄存器（GPIOx_CRL/CRH/IDR/ODR/BSRR/BRR/LCKR），寄存器方式实现流水灯；
3. 系统架构与时钟：STM32 总体架构与时钟树；
4. HAL 库开发：CubeMX 生成 HAL 工程，理解自动生成代码和用户代码的组织方式；
5. 中断：中断体系、NVIC、外部中断控制器与按键检测案例；
6. USART 串口通信：并行/串行、单工/半双工/全双工、同步/异步，轮询与中断接收，printf 重定向；
7. I2C 通信：通过 M24C02 案例学习软件模拟 I2C 与硬件 I2C；
8. 定时器：SysTick、基本/通用/高级定时器，PWM 呼吸灯与频率、占空比测量；
9. DMA：ROM 到 RAM、RAM 到串口的数据传输；
10. ADC：逐次逼近型 ADC 原理、单通道采集与多通道采集；
11. SPI 与 Flash：W25Q32 读写，软件模拟 SPI 与硬件 SPI；
12. 存储器与 FSMC：存储器映射、FSMC 扩展外部 SRAM、8080 时序控制 LCD。

高级篇：物联网通信

• CAN 通信：物理层、协议层、数据帧与总线仲裁，环回静默模式测试与双节点通信；
• 以太网与 W5500：OSI 七层模型、TCP/IP 四层模型，TCP 服务端/客户端、UDP 通信与简易 Web 服务器；
• Wi-Fi 与 ESP32-C3：ESP-AT 固件与 AT 指令，STM32 与 ESP32-C3 串口交互，建立 TCP 通信；
• Bluetooth LE：BLE 协议栈（PHY / LL / HCI / GAP / ATT / GATT）、广播扫描与透传模式数据收发；
• LoRa：E220-400M22S 模块、普通节点与网关搭建，验证节点到网关的数据传输。

扩展篇：系统级功能

• 电源控制与低功耗：睡眠、停机、待机三种低功耗模式与唤醒源管理；
• RTC 与备份域：掉电继续运行、备份寄存器保存数据、闹钟唤醒待机模式；
• 看门狗：独立看门狗与窗口看门狗的工作方式和触发条件；
• HAL 工程与编译流程：startup_stm32f103xe.s、system_stm32f1xx.c、HAL_Init() 初始化流程与 Keil MDK 编译过程。

开发方式对比

推荐学习顺序

1. 完成基础篇中的 GPIO、时钟、HAL 和第一个下载运行工程；
2. 按 USART、I2C、SPI 的顺序学习常用片上通信接口；
3. 学习中断、定时器、DMA 和 ADC，建立事件驱动与数据搬运能力；
4. 学习存储器映射、FSMC 和 LCD，理解外部设备扩展；
5. 进入高级篇，依次学习 CAN、以太网、Wi-Fi、蓝牙和 LoRa；
6. 最后学习扩展篇中的低功耗、RTC、备份域、看门狗和 HAL 工程分析。

仓库

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