强仔教你玩STM32F401RE Nucleo

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全球领先的半导体供应商、全球领先的ARM?  Cortex?-M微控制器厂商意法半导体（STMicroelectronics，简称ST）进一步强化STM32系列微控制器的易用性和设计灵活性， 推出适用于STM32全系产品的经济型且易于扩展的原型开发板。STM32  Nucleo将易用性、灵活性、连接功能和主流工具资源兼容性完美地融合在一起，是当今的嵌入式开发人员的理想的开发平台。

使用硬件
开发板名:stm32 Nucleo-F401RE
下载:mini-USB数据线
使用软件
keil5
正文
Nulceo系类的开发板套件是ST公司今年新出的学习套件。Nucleo是意法半导体加入ARM embed项目后 的又一个风格系列板卡，有两个鲜明的特点：1.兼容Arduino UNO R3 Shield扩展板、2. 支持ARM embed项目。或许有人会有疑问，什么是ARM embed项目？mbed是一个面向ARM Cortex-M系列处理器的原型开发平台，主要用于培育物联网（IoT）的协作项目，包括了免费的软件库（SDK），硬件参考设计（HDK）和在线工具 （Web）三部分，为用户提供简单、方便快捷的基于ARM Cortex-M处理器的MCU开发、调试等操作。
我有幸得到两块stm32F401 Nucleo的套件。首先先上图：

拿到STM32F401 Nucleo开发板第一感觉就是“改变了”，变好看了，同样是STM32F系列板卡的包装，但是板卡不再是最常见的绿色PCB板，这是一块精致小巧的乳白 色板卡，让人过目不忘，在包装盒上板卡的特点介绍中我们还能看到特别标注的mbed-enabled功能。板卡后面那些SBX是可以用0欧姆电阻接上，进而开启一些别的功能。
板卡的性能如下：

       

• STM32F401RET6微控制器，基于ARM Cortex-M4处理器，带DSP，最高支持84MHz主频       
  
• 支持Arduino UNO R3 Shield扩展板，微控制器所有IO口引脚通过排针座引出       
  
• ST-LINK/V2-1调试器，支持对外部微控制器调试       
  
• 3个LED：一个USB通讯LED、一个电源LED、一个用户LED；两个机械按键：复位、用户       
  
• USB接口的3个不同功能：虚拟串口、容量存储、调试接口       
  
• 3种不同供电方式：mini USB接口供电、IO引脚用电、通过Arduino UNO R3 Shield接口供电       
  
• 支持Keil、IAR、embed在线IDE的设计工具
  

STM32F401 Nucleo开发板包含了STM32F系列板卡惯有的机械按键、LED指示灯、mini USB调试接口，众多IO口外设通过排针座引出等功能，除此之外，也有与众不同之处，如兼容Arduino Shield接口，并且可以通过Arduino Shield扩展接口给板卡供电，板卡搭载了STM32F401RET6核心微控制器，基于32位的高性能ARM Cortex-M4处理器，带FPU单元，最高能支持84MHz主频。
现在我来分享一下，我开发中遇到的困难和学到的东西吧。
当我们拿到一个开发套件，我要选择它的编译环境了。我选择的keil 5.1的版本。可惜的是keil 5以下的版本不支持stm32f401ret6这个型号。所以我要装keil 5才能开发stm32f401 Nucleo。装好了编译器之后，就是装驱动了，这里我就不多说了，马上进入第一个工程的建立。
安装完keil 5后，打开界面后如下图：
第一次使用keil 5的朋友们要注意啦，芯片的支持包要在软件里自己进行下载。
如下图用红色圈住的地方：
右边是列举了keil 5支持的芯片的种类，左边是一些芯片的官方例程。这个好处就是以后想参考官网的例程，可以直接在keil 5里下载了，这个功能方便了我们开发者。
下载完stm32f4系列的支持包后，就可以建我们的第一个工程了，就从经典的点亮开发板的led开始吧。
首先要新建工程，如下图；
点击完后会弹出要求你选择什么芯片。
我们用的是stm32f401 Nucleo，芯片当然选择stm32F401RE。
选好芯片之后，进入工程的前期配置了。如下图；我因为用的外部的库函数，是v1.0版本的，所以我这里就选了下面3个选项。下面我介绍其他选项的意思吧，
Boad Support是一些stm32f40x系列开发套件的支持库。CMSIS的CORE和DSP分别是cortex-m3和dsp的支持库。Device是一些外设的库文件，Startup是启动文件，Startup的选项一定要勾上，否则你写的程序运行不了的，STM32F4xx_StdPeriph_Driver是stm32f4系列的驱动库。Drives是stm32f4系列的驱动的API。其他的选项的功能大家可以自行进行研究，我这里就不多说了
选择好这三个选项后，就点击OK，这样我们的工程就添加了几个文件了，如下图：
接着我们进行后期的工程配置，首先在你的工程目录下新建一个USER的文件夹，然后在USER文件夹里新建一个main.c的文件和把stm32f4xx_conf.h的文件添加到USER文件夹，然后把STM32F4xx_StdPeriph_Driver的文件复制过来，STM32F4xx_StdPeriph_Driver的库文件大家可以自行在网上搜索下载。如下图：
然后再点击keil 5的项目管理，新建两个文件，分别是USER和LIB，再点击Add Files选项，分别把USER中的main.c文件和STM32F4xx_StdPeriph_Driver-->SRC文件夹中的c文件添加进来，步骤如下图：
       添加文件完后，要进行最关键的工程配置了，鼠标右击工程进入配置的选项面板，进入C/C++的选项里输入STM32F4XX,USE_STDPERIPH_DRIVER，这就是告诉编译器有用ST的库了，如stm32f4xx.h的头文件里有个条件编译。
stm32f4xx_conf.h文件是管理库文件的头文件是否加载的，如下图：
然后要设置相关头文件的查找路径，编译器不会自动帮你找的，所以要你在工程设置里配置好路径，这样软件才会找到头文件并且把它编译。设置的步骤如下图：
紧接着进入仿真器的选择和flash文件的选择了，板上集成了下载和仿真模块，是Stlink的sw模式，设置步骤如下图：
flash的配置：
这里要把Use Debug Driver的选项勾掉才能进行flash的配置。这点大家要注意一下。
以上这些都设置好了，我们就在mian,c的文件添加如下图的代码：
编译成功会有以下的信息出现。
stm32f401的所有的外设都是挂在桥上的，要用那个模块，就要打开相应的时钟，如下截取stm32f4的参考手册中的图：
现在我们的任务是点亮开发套件上的LED灯，LED是连接了芯片的PORTA的第5脚，如原理图：
所以我们首要的任务是，对GPIOA第5管脚的配置成推挽输出，IO口的速度是100M，无上下拉，然后打开GPIOA的时钟和初始化IO，用库函数的代码是：
#include "stm32f4xx.h"void GPIO_Iint(){GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);}int main(){GPIO_Iint();GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);while(1){GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);}}寄存器版的相关配置代码：
#include "stm32f4xx.h"void LED_Initialize (void){RCC->AHB1ENR |=  (1ul << 0);                  /* Enable GPIOA clock         ** Configure LED (PA.5) pins as push-pull outputs, No pull-up, pull-down */GPIOA->MODER   &= ~((3ul << 2*5));GPIOA->MODER   |=  ((1ul << 2*5));GPIOA->OTYPER  &= ~((1ul <<   5));GPIOA->OSPEEDR &= ~((3ul << 2*5));GPIOA->OSPEEDR |=  ((1ul << 2*5));GPIOA-&gtUPDR   &= ~((3ul << 2*5));}void LED_On(){GPIOA->BSRRL |= 1ul << 5;}int main(){LED_Initialize();//     GPIO_Iint();//     GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);while(1){//            GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);LED_On();//}}下载后，按开发套件的黑色的复位键，不行就要按多几次吧。
效果图：
这是我从手册上截取下来的GPIO寄存器的说明
大家想要更深入的了解GPIO可以自己看官方英文的手册。
参考代码：新建工程代码