嵌入式编程学习日记（一）——C语言篇（文件分析库函数版）

一、core文件夹存储上电后第一个执行的文件负责初始化堆栈、中断向量表、跳转到main()。标准库工程里这个文件是固定的别动它。二、FWLIB文件夹存储 STM32 官方提供的标准外设库固件库里面包含所有外设的驱动文件如stm32f4xx_gpio.c、stm32f4xx_usart.c、stm32f4xx_tim.c等。这些是官方提供的底层库文件修改会导致各种不可预期的错误也会影响后续库的升级。三、CMSIS文件夹存储ARM Cortex-M 内核的标准支持包包含内核寄存器定义、NVIC 配置、编译器相关的头文件。是工程的基础依赖文件不需要修改。四、README文件夹存储工程模板的说明文档告诉你模板的使用方法、注意事项。不用改只是参考说明。五、SYSTEM文件夹一、文件夹介绍文件作用是否需要修改sys.c系统底层配置比如位带操作、中断优先级分组、时钟使能封装⚠️基本不用改除非你要调整中断分组或时钟策略delay.c延时函数微秒 / 毫秒级延时基于 SysTick 实现⚠️不用频繁改若需要调整延时精度可修改usart.c串口初始化和printf重定向方便串口调试打印⚠️首次配置波特率时修改一次后续不用动二、可以变动的部分1、delay.cdelay中的代码绝大多数不能修改但是有少部分的代码可以修改。接下来一一列举并解析其作用1.delay_init 传入的时钟参数最常改delay_init(168); // 168 系统时钟 168MHz作用告诉延时函数你的单片机主频是多少改了会怎样改成 84 → 延时时间会变长一倍改成 100 → 延时不准什么时候改你换了主频、换了芯片、超频时才改正常情况保持芯片的主频STM32F4 默认1682.SysTick 时钟源不建议改但能改SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);作用设置 systick 时钟 主频 / 8能改成SysTick_CLKSource_HCLK // 不分频直接用主频改了作用延时精度更高但计时范围变小。以STM32F4为例本来计数器可以计数次的时长现在仅能计数次的时长即次数未变但是前面时间更长。3.uCOS 延时节拍用操作系统才改#define OS_TICKS_PER_SEC 1000 // 1ms 一个节拍在includes.h或os_cfg.h作用设置 uCOS 系统时钟节拍改了作用改 100 → 10ms 一个节拍改 500 → 2ms 一个节拍不用 uCOS 完全不用管4.delay_ms 最大单次延时可改u8 repeatnms/540;这里 540 代表单次最大延时 540ms作用防止溢出能改比如改成 500、400 都可以改了作用只是分段方式变了不影响延时精度5.fac_us、fac_ms底层参数懂了才能改fac_usSYSCLK/8; fac_ms(u16)fac_us*1000;作用计算 1us / 1ms 需要多少个时钟周期改了会直接导致延时不准新手绝对不要改公式SysTick时钟频率 系统主频 / 8以STM32F4为例168M / 8 21MHz代表SysTick 一秒跳动 21000000 次1微秒跳动次数 21000000 / 1000000 21次仅针对无UCOS场景你的源码公式fac_ms(u16)fac_us*1000;含义1ms 1000us1毫秒需要的节拍数 微秒节拍 × 1000以STM32F4为例带入数值21 × 1000 210002、usart.c1. printf 功能总开关低频可改#if 1作用开启或关闭串口printf重定向功能决定工程能否使用printf打印调试信息。改了会怎样改成 #if 0 → 关闭printf功能节省闪存空间无法串口打印调试保持 #if 1 → 开启printf支持串口打印调试最常用什么时候改项目最终成品、不需要调试打印时关闭开发调试阶段保持开启正常情况默认1开启printf调试功能2. 串口初始化波特率最常改uart_init(u32 bound)作用设置串口通信波特率决定串口数据传输速率是串口通信匹配上位机的核心参数。改了会怎样改成9600/38400通信速度慢抗干扰更强适合远距离通信改成115200通信速度快调试最常用近距离标准波特率和串口助手波特率不匹配全部数据乱码、收发失败什么时候改上位机波特率变更、适配传感器串口波特率、通信距离变化时修改正常情况默认115200通用调试波特率3. 串口停止位配置低频可改USART_InitStructure.USART_StopBits USART_StopBits_1;作用设置一帧数据的停止位位数用于数据帧同步提升通信稳定性。能改成USART_StopBits_2 // 2位停止位改了会怎样1位停止位默认传输速度快近距离稳定适合板载调试2位停止位数据帧同步更稳定抗干扰强降低丢包概率传输速度略低什么时候改串口长线通信、工业干扰环境、外设要求2位停止位时修改正常情况默认1位停止位4. 串口校验位配置低频可改USART_InitStructure.USART_Parity USART_Parity_No;作用开启/关闭数据校验检测串口传输数据是否出错保障通信可靠性。能改成USART_Parity_Even /*偶校验*/ USART_Parity_Odd //奇校验改了会怎样无校验默认传输效率最高速度最快普通调试足够使用增加奇偶校验可以校验传输错误数据更安全但收发双方必须一致否则全部报错什么时候改精密数据采集、传感器通信、工业串口设备通信时修改正常情况默认无校验5. 串口中断优先级中频修改NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority3; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority 3;作用设置串口中断的抢占优先级、子优先级用于多中断共存时决定中断执行顺序。改了会怎样数值改小0/1优先级变高优先响应串口中断不易丢数据数值改大优先级变低容易被定时器、外部中断抢占导致串口丢包什么时候改工程存在多个中断、出现串口数据丢失、中断抢占冲突时修改正常情况默认3普通调试无冲突6. 串口接收缓冲区大小中频修改#define USART_REC_LEN 200作用定义串口单次接收数据最大字节数限制接收缓存数组大小。改了会怎样调大数值可以接收更长的报文、大数据帧占用更多内存调小数值节省单片机内存无法接收长数据报文过长数据会丢失截断什么时候改接收传感器长数据、上位机长指令时调大简单指令调试可以调小正常情况默认200满足绝大多数调试场景7. 串口接收中断总开关中频修改#define EN_USART1_RX 1作用开启或关闭串口接收中断功能控制单片机是否可以接收上位机数据。改了会怎样为1开启接收中断既能发数据也能收数据双向通信为0关闭接收中断仅能printf发送无法接收上位机指令什么时候改只需要打印调试、不需要接收指令时关闭需要串口交互、设备控制时开启正常情况默认开启三、调用方法一、delay.c 在 main 中的调用方法1. 初始化必须放在最前面delay_init(168);作用初始化延时模块告诉系统主频是 168M。2. 毫秒延时delay_ms(500);作用延时 500ms可填 1~65535。3. 微秒延时delay_us(10);作用延时 10us用于精密时序、驱动模拟。二、sys.c 在 main 中的调用方法1. 关闭全部中断INTX_DISABLE();2. 开启全部中断INTX_ENABLE();3. 进入休眠模式WFI_SET();三、usart.c 在 main 中的调用方法1. 串口初始化uart_init(115200);作用打开串口 1波特率 115200。2. 串口打印数据直接用printf(Hello World!\r\n);printf(温度 %d\r\n, temp);3. 判断串口接收完成if(USART_RX_STA 0x8000) { // 收到一帧数据 printf(收到数据%s\r\n, USART_RX_BUF); USART_RX_STA 0; }六、USER文件夹用户主战场一、文件夹介绍文件作用是否需要修改main.c程序入口所有业务逻辑、初始化调用的核心✅高频修改stm32f4xx_it.c所有外设的中断服务函数定时器、串口、外部中断等✅用到哪个中断就改哪个system_stm32f4xx.c系统时钟初始化文件配置单片机主频如 168MHz⚠️配置时钟时修改一次之后基本不动二、可以修改的部分1、system_stm32f4xx.c1. 外部晶振频率 HSE_VALUE最常改位置stm32f4xx.h中本文件依赖它本文件关联SetSysClock()计算时钟作用告诉单片机你的外部晶振是多少 MHz常见 8M / 25M。改了会怎样你的板子是8M 晶振→ 必须改成8000000你的板子是25M 晶振→ 必须改成25000000写错 →系统时钟跑飞、主频错误、串口乱码、延时不准什么时候改换不同硬件板子必须改正常情况根据你开发板晶振填写正点原子 F407 通常是8MHz2. PLL_M 分频系数高频修改#define PLL_M 8作用对外部晶振分频给 PLL 提供稳定输入时钟。改了会怎样晶振 8MHz →PLL_M 8晶振 25MHz →PLL_M 25填错 →主频直接错误系统不工作什么时候改必须和外部晶振匹配3. PLL_N 倍频系数中频修改#define PLL_N 336作用PLL 核心倍频决定系统能跑到多高频率。改了会怎样F407 标准主频336 → 168MHz改小 → 降频、降低性能、省电改大 → 超频、不稳定、容易死机什么时候改降频省电、超频测试时修改。正常情况保持336168M 最稳定4. PLL_P 分频系数低频修改#define PLL_P 2作用最终分频决定系统主频 SYSCLK。改了会怎样PLL_P2 → 168MHzPLL_P4 → 84MHz什么时候改需要降频到 84MHz 时改。正常情况保持2。5. PLL_Q 分频系数USB 专用#define PLL_Q 7作用生成 USB / SDIO / RNG 时钟必须 48MHz。改了会怎样改对 → USB 正常改错 → USB 不能用什么时候改使用 USB 功能时必须校准。正常情况保持7。6. AHB 预分频器几乎不改RCC_CFGR_HPRE_DIV1作用HCLK 系统时钟分频。改了会怎样DIV1 → 168MDIV2 → 84M降低系统性能减少功耗。什么时候改低功耗项目。正常情况DIV1。7. APB1 / APB2 预分频器不改RCC_CFGR_PPRE1_DIV4 RCC_CFGR_PPRE2_DIV2作用外设时钟分频APB1 最大 42MAPB2 最大 84M。改了会怎样改错 → 定时器、串口时钟错误外设驱动全部异常什么时候改几乎不改。正常情况保持默认。8. 中断向量表偏移 VECT_TAB_OFFSETBootloader 专用#define VECT_TAB_OFFSET 0x00作用设置中断向量表存放位置。改了会怎样0x00 → 正常程序非 0 → IAP 升级、Bootloader 跳转什么时候改做 Bootloader、双程序区时。正常情况保持0x00。9. 向量表位置 VECT_TAB_SRAM极少改/* #define VECT_TAB_SRAM */作用把中断向量表放到 RAM 里。改了会怎样打开 → 中断放 RAM关闭 → 中断放 Flash默认什么时候改高级动态更新中断时。正常情况关闭。10. 外部 SRAM / SDRAM 宏极少改/* #define DATA_IN_ExtSRAM */ /* #define DATA_IN_ExtSDRAM */作用使用外部内存时开启。改了会怎样开启 → 初始化 FMC 接口关闭 → 不使用外部 RAM什么时候改板子带外部 RAM 时。正常情况关闭。11. SystemCoreClock 系统主频自动计算一般不改uint32_t SystemCoreClock 168000000;作用保存当前系统主频 HCLK。改了会怎样错误填写 → SysTick、延时、RTOS 时钟全部错误什么时候改不要手动改由SystemCoreClockUpdate()自动更新。2、stm32f4xx_it.c1. SysTick_Handler 系统滴答中断最常改void SysTick_Handler(void) { }作用系统定时中断1ms 进入一次用于延时、系统时钟、操作系统心跳。改了会怎样里面写定时逻辑 → 每隔 1ms 自动执行不写 → 不使用系统滴答定时如果用 UCOS/FreeRTOS → 必须在这里写系统调度什么时候改需要定时任务、延时、系统心跳时加代码。正常情况可空可加定时计数。2. HardFault_Handler 硬件错误中断高频调试修改void HardFault_Handler(void) { while(1); }作用程序崩溃、数组越界、指针错误、地址非法访问时进入。改了会怎样默认死循环 → 程序死机重启加打印 / 重启代码 → 死机后自动重启或上报错误加调试代码 → 快速定位死机位置什么时候改调试程序崩溃、死机、重启问题时。3. USART1_IRQHandler 串口 1 中断必须在这里声明注意你在 usart.c 里已经写了这里不能重复作用如果 usart.c 没有写中断服务函数就必须在这里写。改了会怎样不写 → 串口接收中断失效重复写 → 编译报错什么时候改不用改保持注释即可。4. NMI_Handler 非屏蔽中断几乎不改作用极端紧急硬件中断时钟故障。改了会怎样一般不改改了也用不上。5. MemManage_Handler 内存管理异常不改作用内存访问违规进入。改了会怎样默认死循环调试时可加重启。6. BusFault_Handler 总线异常不改作用硬件总线错误。7. UsageFault_Handler 使用异常不改作用执行非法指令。8. SVC_Handler / PendSV_Handler操作系统专用作用UCOS/FreeRTOS 系统调度专用。改了会怎样裸机保持空即可操作系统必须写调度代码9. DebugMon_Handler 调试中断不改作用调试器断点使用。10. PPP_IRQHandler 外设中断模板可添加/*void PPP_IRQHandler(void) { }*/作用添加定时器、SPI、I2C、ADC 等中断函数。改了会怎样去掉注释 写代码 → 对应外设中断生效什么时候改使用新外设中断时添加。三、调用方法system_stm32f4xx.c可调用 / 可使用的只有 2 个1. SystemInit()调用方式不需要在 main 里写作用开机自动配置系统时钟168MHz。注意启动文件自动调用用户永远不用手动调用。2. SystemCoreClock调用方式直接当变量用SystemCoreClock作用存放当前系统主频例如 168000000。用途计算时钟、串口、定时器时使用。可在 main 里直接读。3. SystemCoreClockUpdate()调用方式SystemCoreClockUpdate();作用时钟改变后更新 SystemCoreClock 的值。正常情况几乎不用。