目前 STM32 的开发方式有 3 个层次：

  1. 基于寄存器方式。极少的人使用这种形式。这种方式最底层、最直接、效率更高，但 STM32 寄存器十分复杂，一般不建议采取这种方式。
  2. 基于标准库（库函数）方式。使用 ST 官方提供封装好的函数，通过调用函数间接配置寄存器。这种方式对开发人员比较友好，有利于提高开发效率。
  3. 基于 HAL 库方式。HAL 库是 ST 公司目前主力推的开发方式，全称就是 Hardware Abstraction Layer（抽象印象层）。可以使用图形化界面快速配置 STM32，隐藏底层的逻辑。

这里介绍基于寄存器或标准库方式创建 STM32 工程（以 STM32F103C8T6 为例，其它型号大差不差），并通过点灯演示示例。基于 HAL 库方式请移步：STM32 工程的创建 - 基于 HAL 库

软件安装提示：阅读前请准备好 Keil uVision5 MDK 的安装（可以和 Keil C51 安在一起），软件需破解。安装和破解过程不再赘述。Keil 的一些使用技巧可以看这篇文章：Keil 的使用技巧与问题解决

LED 点灯实验工具准备：

  1. ST-LINK
  2. STM32（以 STM32F103C8T6 最小核心板为例）
  3. 杜邦线若干

固件库下载

进入官网： https://www.st.com/

右上角选择中文。根据菜单选择：工具与软件>嵌入式软件>STM32 微控制器软件。

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选择标准外设软件库，选择 F1 系列。

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点击获取最新版本进行下载。

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解压后得到固件库文件夹：

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STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.6.0
│  Package_license.html
│  Package_license.md
│  Release_Notes.html          # 发行说明
│  stm32f10x_stdperiph_lib_um.chm # 使用手册
├─Libraries
│  ├─CMSIS
│  │  ├─CM3 # Cortex-M3
│  │  │  ├─CoreSupport # 【C】 内核的寄存器描述文件
│  │  │  │      core_cm3.c
│  │  │  │      core_cm3.h
│  │  │  └─DeviceSupport
│  │  │      └─ST
│  │  │          └─STM32F10x
│  │  │              │  LICENSE.txt
│  │  │              │  Release_Notes.html
│  │  │              │  stm32f10x.h # 【B】STM32 外设寄存器描述文件。和51单片机REGX52.H的作用相似，描述寄存器和对应的地址
│  │  │              │  system_stm32f10x.c # 【B】用于配置时钟
│  │  │              │  system_stm32f10x.h # 【B】用于配置时钟
│  │  │              └─startup
│  │  │                  ├─arm   # 【A】STM32的启动文件
......
│  │  └─Documentation
│  └─STM32F10x_StdPeriph_Driver # stm32 标准外设驱动
│      │  LICENSE.txt
│      │  Release_Notes.html
│      │
│      ├─inc # 【E】库函数的头文件。
│      │      misc.h
......
│      │
│      └─src # 【D】库函数的源文件。除了misc.c，其余都是内核外的外设库函数
│              misc.c    # 内核库函数。
......
├─Project # 官方提供的工程示例和模板
│  ├─STM32F10x_StdPeriph_Examples
│  └─STM32F10x_StdPeriph_Template
│      │  LICENSE.txt
│      │  main.c
│      │  Release_Notes.html
│      │  stm32f10x_conf.h  # 【F】配置库函数头文件的包含关系
│      │  stm32f10x_it.c    # 【F】存放中断函数
│      │  stm32f10x_it.h    # 【F】存放中断函数
│      │  system_stm32f10x.c
├─Utilities # 官方评估板的相关例程
│  └─STM32_EVAL
└─_htmresc

注意上面带【A】【B】【C】【D】【E】【F】标号的文件位置，后面会有相应操作。

新建项目

打开 Keil，选择 Project>New uVision project。

  • 选择你要存放项目的文件夹（这个文件夹下有多个项目）
  • 再新建一个文件夹（这个文件夹存放一个项目的所有东西，文件夹名称以后可以方便改）
  • 选择新的空文件夹进入，设置工程的名字（比如这里为 STM32-proj）。工程的名字可以设置为通用的名字（以后不太方便改）。

注意路径名称 不要有中文。

新建工程后，选择 STM32F103C8：

image.png

我们可以把弹出的新建工程小助手给关掉，这里暂时不演示其的使用。

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我们就得到以下文件结构：

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库函数移植

接下来我们将新建多个文件夹以对新文件进行分类，每个人有不同的风格，我这里就演示 江科大 的风格。

在项目文件夹中新建 Start 文件夹，并按照以下要求进行操作：

  • 把固件库文件夹中【A】文件夹下的所有 .s 文件复制到这里。
  • 把固件库文件夹中【B】标识的三个文件也复制到这里。
  • 把固件库文件夹中【C】文件夹下的所有文件（2 个文件）复制到这里。

回到 Keil，现在将我们新建的 Start 添加到工程。

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至于确定自己芯片型号的缩写，可看文末介绍。STM32F103C8T6 应选择后缀为 md 的启动文件。

同样的方法也将这几个也加进来，结果如下图：

image.png

上图中 Start 组里的文件我们是不需要进行修改的。（我们还可以在电脑文件管理器中将这些文件设置为只读，这样可以避免误修改。这时上图的文件图标上就会带有一把小钥匙，表示这是只读文件。）

接下来为工程添加头文件路径，不然编译的时候找不到头文件：

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然后两次 OK，退出魔术棒弹窗。

main 函数

新建 User 文件夹（同样也是 江科大 的风格）：

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回到 Keil，新建组，并改名为 User。

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在组里面新建文件：

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进入 main.c，插入头文件：

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main.c 内容如下：

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#include "stm32f10x.h"                  // Device header

int main(void){
	while(1){
		
	}
}
// 最后一行为空行，不然编译后出现警告

选择编译并建立工程：

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下面的提示栏显示 0 错误，0 警告，说明工程建立没问题：

image.png

基于寄存器开发 STM32 工程创建结束

进行到这里时并没有使用库函数。如果想用寄存器开发 STM32，那么新建一个工程到这里就结束了。可以继续阅读下面两节进行寄存器点灯操作。

接线与调试器配置

接线图：

image.png

注意，当你使用的引脚标号位置与上图不一致时，请以你使用的器件为准。

调试器配置：

image.png

继续点击 Setting，设置下载程序后立即复位运行，这样比较方便。否则下载之后都需要按一下复位按钮才能执行程序。

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重新编译一下。

基于寄存器的 LED 点灯

本小节可略读。

接下来通过寄存器点亮连接 PC13（就在最小核心板上）的 LED 灯：

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#include "stm32f10x.h"                  // Device header

int main(void){
	// 基于手册配置寄存器
	RCC->APB2ENR = 0x00000010;
	GPIOC->CRH = 0x00300000;
	GPIOC->ODR = 0x00000000; // 灭灯为 0x00002000
	while(1){
		
	}
}

编译后没有错误即可下载：

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程序现象为最小核心板的 PC13 连接的 LED 灯点亮。

基于寄存器编程代码简洁，但需要不断查询手册，过程比较繁杂。且为了不影响寄存器中的其它位，还需要进行 |= 和 &= 操作。

为工程添加库函数

新建 Library 文件夹（同样也是 江科大 的风格）：

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在项目文件夹中新建 Library 文件夹，并按照以下要求进行操作：

  • 把固件库文件夹中【D】文件夹下的所有 .c 文件复制到这里。
  • 把固件库文件夹中【E】文件夹下的所有 .h 文件复制到这里。

回到 Keil 软件，和 Start 文件夹的操作类似（往上翻复习一下）。添加组并命名 Library，添加已经存在的文件（Library 下所有的 .c 和 .h 文件，注意文件类型筛选器选择 All Files）。结果为：image.png

Library 中的这些文件我们也不需要更改，可以把它们的权限设置为只读。

在项目文件夹中之前建立的 User 文件夹（存放 main.c 函数的文件夹）中：

  • 把固件库文件夹中标记【F】的 3 个文件复制到这里。

回到 Keil 软件，把这三个文件也添加到 User 组里。

image.png

我们的 main.c 中第一行中添加了头文件 #include "stm32f10x.h"，将光标放在头文件名中，右键选择打开头文件。我们看到一个条件编译：

image.png

意思是如果定义了 USE_STDPERIPH_DRIVER（使用标准外设驱动）字符串，就引用 stm32f10x_conf.h。接下来打开魔术棒（工程选项），将字符串粘贴到这里：

image.png

这样才能包含标准外设库。

STM32F10X_MD 字符串 Keil 已经定义好，不需要我们手动定义。

最后别忘了把 User 和 Library 文件夹添加到头文件路径中：

image.png

顺便提一点，在这个按钮中我们可以根据喜好调整组的顺序或向组添加文件（比如把 Start 和 Library 这些不需要更改的文件往上移）：

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到这里，重新编译一下，检查是否有错。

其实所有的 .h 文件是可以不必加到组里的。编译一次后 Keil 中也能看到 .h 文件。这里我们还是沿用 江科大 的风格。

基于库函数的 LED 点灯

main.c 函数：

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#include "stm32f10x.h"                  // Device header

int main(void){
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 声明放在前面以防报错（或使用C99 mode）
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; // 推挽
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_13;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);
	GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);             // 输出高电平
//	GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);               // 输出低电平
	while(1){
		
	}
}

编译并下载，观察输出高电平或低电平的实验现象。

至此，基于标准库开发 STM32 工程创建及示例介绍完毕。

如果 GPIO_InitTypeDef 放在 RCC_APB2PeriphClockCmd 之后，编译时有时候会产生这种错误：

编译错误

error: #268: declaration may not appear after executable statement in block

解决方法见：Keil 的使用技巧与问题解决。

其它

移植 FreeRTOS

进一步，你可以尝试移植 FreeRTOS，详看：STM32 移植 FreeRTOS - 基于标准库

STM32 型号分类及缩写

缩写 释义 Flash 容量 型号
LD_VL 小容量产品超值系列 16~32K STM32F100
MD_VL 中容量产品超值系列 64~128K STM32F100
HD_VL 大容量产品超值系列 256~512K STM32F100
LD 小容量产品 16~32K STM32F101/102/103
MD 中容量产品 64~128K STM32F101/102/103
HD 大容量产品 256~512K STM32F101/102/103
XL 加大容量产品 大于 512K STM32F101/102/103
CL 互联型产品 - STM32F105/107

STM32F103C8T6 的 Flash 容量为 64K。

工程架构

我们可以再捋一遍我们建立的工程的架构：

image.png

startup_xx.s：程序执行最基本的文件，定义了中断向量表，中断服务函数等。复位中断为程序的入口。

本文参考