物联网实战--入门篇之(三)嵌入式STM32-编程知识

一、Keil简介

二、工程结构

三、文件目录

四、STM32简介

五、编码风格

六、总结

一、Keil简介

Keil是一款常用的单片机开发工具，主要包含了编译、仿真、调试和开发界面(IDE)，后被ARM公司收购，与其MDK-ARM合并为MDK-ARM Keil软件包，所以有时候他也叫MDK。

目前，大家常用的版本是Keil5，它的整体界面如下，标注出来的是常用的功能：

1、工程目录：直观地展示整个项目的结构以及每个目录的文件，要打开文件直接双击即可。

2、编辑区：一般是编辑C语言文件，偶尔要编辑汇编的，C语言文件编辑时输入变量的前3个字符后会自动提示和补全，比较方便；但是如果不小心输入了中文字符提示了错误就不会提示和补全了，需要重新打开软件，这应该也是个bug，不过问题不大。

3、编译按钮：对应的快捷键是F7，代码编辑到一定程度时候就可以编译下，看下有没有什么错误。

4、下载按钮：对应的快捷键是F8，需要编译成功后，接好烧写器和单片机后才能正确执行，如果提示下载失败看下是不是线没接好，或者线太长了要适当调整下载速率，一般2M以下都没什么问题。

5、项目配置：这一块内容比较多，也是实际项目过程中经常会用到的，这里一一讲解细节。

5.1 点击项目配置按钮后首先弹出如下界面，是Target选项卡，这个界面里主要是红色框框要勾选下，下方的IROM1和IRAM1正常不需要手动设置，把选项卡切换到第一个Device里，再选择你要开发的芯片型号它就会自动把IROM1和IRAM1内容补全了。

5.2 Device选项卡界面如下，在这里选择你在开发的主芯片型号，这个要安装上一篇所说的固件包才会体现(Keil.STM32F1xx_DFP.2.2.0.pack)，自己也可以点击右边的网址进行检索下载。

5.3 Output选项卡主要是保存编译出的一些中间文件信息，这个最好设置一个独立的目录存放，工程才不会乱糟糟的。

5.4 Listing选项卡同样的道理，其输出的.map文件可以打开看看，里面包含了每个文件的ROM和RAM占用情况，这在需要优化软件设计的时候有帮助。

5.5 User选项卡主要是下图这个内容，它的作用是在编译完成后再调用fromelf.exe，将编译结果转化成bin文件，这个文件可以直接用自己的方式将其复制到主芯片的指定位置，完成程序升级，有兴趣的话后面开一个IAP远程升级的专题进行详细讲解。

要注意的是，每个人Keil的安装目录都不一样，自己要更改下命令里的目录信息才能正确运行。

5.6 C/C++选项卡内容如下，Define就是全局的宏定义，这个宏定义也可以在文件里定义；Optimization是优化等级，空间足够的话就不要优化了，容易出现莫名其妙的问题，设置成Level0就行；C99 Mode要记得勾起来，编译才会不出错；最后就是添加include的文件夹路径，这样你在C文件中就可以直接#include"xxx.h"了，而不用添加一大串路径 #include"pa/pb/xxx.h"。

5.7 剩下的主要就是Debug选项卡比较重要了，如下图所示，连接上烧写器和STM32后，点击Settings会弹出带有信息的对话框，把下方Port模式改成SW，速度Max改为3M，最好不要超过5M，容易下载失败；烧写器和主芯片都正常的话右边的框框会显示芯片信息，如果是空白的那就说明主芯片和烧写器的连接有问题。要注意的是烧写器的驱动要先安装。

要想下载成功还有个必要的设置就是下载算法，如下图所示，STM32F10x...那边如果是空白的就要自己添加，添加步骤相对简单，型号要选对，这个算法也是安装了固件包才会出现的。

Keil的整体使用差不多就这样了，功能很丰富，但常用的也就这些，后面调试方面的在学习过程中再慢慢展示。

二、工程结构

网上有很多单片机的教程，不懂大家学习过程中有没有发现，他们的工程都是一节课一个，简单讲就是直接复制上一节课的工程，再简单改改，然后两节课的工程是互相独立的。这在学习阶段问题不大，但是在做实际项目的时候会有问题，一方面是文件很多，管理起来很麻烦，没有统一性，过几天可能都忘了自己写的什么；另一方面是如果一些比较底层的驱动文件有bug，而你几乎所有项目都用到了那个文件，那你就得每个工程的该文件都修改一遍过去，很麻烦，也很容易出错。针对这些个问题，最好在学习阶段就养成一个工程维护的好习惯。

其实Keil软件有个很好的项目管理方式叫工作空间，如下图所示，首先可以建一个工作空间，这个工作空间正常是以一个芯片型号为主，比如STM32F103C8T6，如果有其它的芯片，比如STM32F103VET6，那么就再建立一个工作空间。

建立工作空间之前要先把相应的目录建立清楚，首先是建立一个文件夹存放整个工作空间(比如下图的 STM32F103C8T6_物联网工作空间-RT_Thread)，然后在这个文件夹内建立下图所示的几个文件夹，

其中Drivers主要存放驱动文件，属于公共使用的，根据自己的项目会不断增加相关文件，就比如净化器项目里的温湿度SHT30的驱动文件就是放在里面的，这样以后不管什么项目用到这个传感器都可以直接调用这个驱动库，不用再写一遍了。

Libraries文件夹主要存放STM32自带的跟芯片底层相关的文件，以及外设驱动，比如UART、IIC、ADC等，这些文件都是固定的、公用的、后续不用任何改动的。

RT-Thread 文件夹是因为我们这个项目用到了实时操作系统(RTOS)--RT-Thread，一般我们将单片机开发分为两种，一种是裸机编写，一种是使用RTOS；整体上来讲，使用RTOS会比较好，有利于软件结构的模块化，简洁明了；而且我这里使用的是RT-Thread Nano精简版本的，占用空间极小，RAM 占用约 1K 左右，ROM 占用 4K 左右，STM32F103C8T6这款芯片的空间绰绰有余(ROM 64K, RAM 20K)。这些文件也都是固定的、公用的、后续不用任何改动的。

其实，剩下的自定义就是Project文件夹了，从名字也能看出来，我们各自项目的文件都在这个文件夹里，打开文件夹可以看到，里面定义了老板吩咐的各种项目😭，这个具体项目的建立很简单，就是复制之前的项目再稍微整理下就行了，比如第一个项目是净化器，后面的两个直接复制整个净化器的文件夹粘贴，然后把名字改一下，最后进入温湿度的文件夹，把几个文件的名称改成温湿度就行了。

接下来就可以添加刚才复制出来的新项目到整个工作空间了，如下图所示，首先双击刚才建立的工作空间，打开后是空白的，然后右键WorkSpace后单机弹出的选项就可以进行工作空间管理了

根据下图箭头指示的步骤就可以添加净化器项目了，其他的项目也是同样的操作。

新项目添加后上图所指的文件名可以改下，跟平时重命名文件夹一样操作就行，完了之后就可以编译这个项目了，剩下的就是根据新项目的需求增删文件了。激活的项目是有灰度的，如果要改变激活的项目，右键该项目再单击弹出的选项卡即可，如下图所示。

由此可见，工作空间是一个很好的管理项目的方式，以某一芯片型号为核心，只要用到这款芯片的项目都可以在此建立新项目。如果项目中有个驱动文件有bug，比如下图中的drv_sht30.c，这个文件净化器和温湿度的项目都有用到，那我只需要修改下该文件，然后不同项目各自重新编译下就可以了，维护起来清晰明了、方便快捷。

三、文件目录

根据上图，项目工程内部文件夹与外部文件夹基本对应，略有区别。内部文件夹也不要乱建立，核心还是要清晰明了，方便管理，我这边只是参考。

首先建立StdPeriph_Driver文件夹存放STM32提供的一些标准库文件，其中f103c8t6.lib是STM32驱动外设被我编译成了库文件，这样就不会有一堆的C文件了。

RT-Thread文件夹存放的与外部的RT-Thread文件夹内容对应，在外部一般设为只读模式，防止误修改。

MQTT文件夹存放MQTT驱动，这个驱动是别人开源的，我们只是拿来用，由于文件数量比较多，内容比较复杂，所以单独建立一个文件夹，里面的文件开发过程中也无需修改，引用就行了。

我们主要操作的对象还是Drivers文件夹和Applications文件夹，Drivers文件夹存放的是底层驱动文件，可以看到它的文件基本都是drv_开头的，从外部的Drivers文件夹添加进来即可，需要用到什么驱动就添加什么，不用所有的驱动都加进来，像净化器这个项目用到了串口、IIC、SHT30、ESP8266等驱动；这些驱动文件在其他其他项目也是可以同样使用的，写好后一般也不用修改，除非是发现了什么bug再去修改。

跟项目本身有直接关系的还是Applications文件夹的内容，像这里的app_air.c文件包含了整个净化器的工作内容，比如读取温湿度值、解析PM2.5、通过ESP8266定时发送数据以及设备识别码设置等等。这里还有一个常用的自定义文件是user_opt.h文件，从文件名可知就是每个项目自定义的配置信息了，比如净化器项目的串口3是解析PM2.5传感器数据，传感器固定的波特率是9600，在这里我们就设置成9600了，串口2是驱动ESP8266 WiFi模块的波特率是115200，可以根据当前项目实际需求自定义。

这里面的文件都有各自的功能，还有很多细节需要项目进行比较深入时才好讲解，或者自己可以打开来多研究研究，整体结构还是比较清晰简洁的。

四、STM32简介

STM32F103C8T6主要参数如下图所示，串口数量是3个，对付一般项目够用了。

其实STM32的学习主要还是学如何使用下图这些外设驱动，读懂它并能灵活使用它就对了，这里边比较常用的是adc模数转换、exti外部中断、gpio输入输出、iic通讯、wdg看门狗、spi通讯、tim定时器和usart串口，这些外设的使用基本步骤都是初始化+使用，很多没有使用成功的原因大部分是初始化有问题的。

关于STM32的系统教学视频有很多，我以前是看的刘凯老师的视频，后面野火的教程看了些，这些教程在B站上都很多的，本项目学习完后还是建议系统性地学一学，这样才能融会贯通。