为什么这5个外设是STM32的"敲门砖"？

STM32微控制器凭借高性能、低成本成为嵌入式开发的首选，但新手往往被复杂的外设配置劝退。其实，GPIO、UART、SPI、I2C、ADC这5个外设是80%项目的核心——从控制LED、读取传感器到串口通信，几乎所有应用都离不开它们。今天我们用"配置步骤+实战案例+代码片段"的方式，带你快速上手，看完就能动手做项目！

一、GPIO：最基础的"数字开关"，控制LED只需3步

1. 功能概述

GPIO（通用输入输出）是STM32与外界交互的"手脚"：输出高低电平控制LED、继电器，输入模式读取按键、传感器信号。每个引脚可独立配置为输入（上拉/下拉/浮空）或输出（推挽/开漏），还能复用为UART、SPI等外设引脚。

2. 配置步骤（以STM32CubeMX为例）

第一步：启用时钟

GPIO挂载在AHB1总线上，需先在"RCC"中开启对应端口时钟（如GPIOA）。

第二步：引脚配置

在"Pinout"界面选择引脚（如PA5），设置模式为GPIO_Output，输出类型推挽（PP），速度高速（50MHz），无上拉下拉。

第三步：生成代码并控制

CubeMX自动生成初始化函数，在main.c中用HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);点亮LED，GPIO_PIN_RESET熄灭。

3. 实战案例：按键控制LED翻转

硬件连接：按键接PA0（上拉输入），LED接PA5（推挽输出）。
核心代码：

// 初始化GPIO
void MX_GPIO_Init(void) {
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  // LED引脚配置
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
  // 按键引脚配置（上拉输入）
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

// 主循环检测按键
while (1) {
  if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET) { // 按键按下（低电平）
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // 翻转LED
    HAL_Delay(200); // 消抖
  }
}

配图：GPIO配置界面与硬件连接

图1：STM32CubeMX中GPIO推挽输出配置界面，红框标注模式与速度设置

二、UART：串口通信"万金油"，调试/传数据全靠它

1. 功能概述

UART（通用异步收发器）是设备间通信的"电话线"，无需时钟线，通过TX（发送）/RX（接收）两根线即可实现数据传输。常用波特率115200bps，支持中断/DMA模式，适合调试信息输出、传感器数据接收（如GPS、蓝牙模块）。

2. 配置步骤

第一步：选择UART外设

在CubeMX"Connectivity"中选USART1，模式异步（Asynchronous），波特率115200，数据位8位，停止位1位，无校验。

第二步：引脚复用

USART1默认复用PA9（TX）、PA10（RX），在引脚图中确认引脚功能为USART1_TX/RX。

第三步：使能中断（可选）

如需接收数据，在"NVIC"中勾选USART1中断，优先级设为1（高于普通任务）。

3. 实战案例：串口发送"Hello STM32"

硬件连接：USB转TTL模块的TX接PA10，RX接PA9，GND共地。
核心代码：

// 发送函数
uint8_t tx_data[] = "Hello STM32!\r\n";
HAL_UART_Transmit(&huart1, tx_data, sizeof(tx_data), HAL_MAX_DELAY);

// 中断接收（接收1字节后触发）
uint8_t rx_data;
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rx_data, 1);

// 接收回调函数（在stm32f1xx_it.c中）
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
  if (huart == &huart1) {
    HAL_UART_Transmit(&huart1, &rx_data, 1, HAL_MAX_DELAY); // 原样发送接收到的数据
    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rx_data, 1); // 重新开启接收
  }
}

配图：UART硬件连接图

图2：STM32与USB转TTL模块的交叉连接方式（TX接RX，RX接TX）

三、SPI：高速同步通信，驱动显示屏/Flash就靠它

1. 功能概述

SPI（串行外设接口）是"高速数据公路"，全双工同步通信，速度可达几十Mbps，适合连接LCD显示屏、Flash存储器、AD转换器。通过SCK（时钟）、MOSI（主发从收）、MISO（主收从发）、NSS（片选）四线通信，支持一主多从架构。

2. 关键配置：时钟极性与相位

SPI有4种工作模式，核心是CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）：

CPOL=0：空闲时SCK低电平；CPOL=1：空闲时SCK高电平。
CPHA=0：第一个时钟沿采样数据；CPHA=1：第二个时钟沿采样数据。
常用模式0（CPOL=0，CPHA=0）和模式3（CPOL=1，CPHA=1），需与外设手册一致（如W25Q64 Flash用模式0）。

3. 实战案例：SPI驱动1.8寸TFT显示屏

硬件连接：SCK=PA5，MOSI=PA7，NSS=PA4（软件控制片选），DC=PA2（数据/命令切换）。
核心代码：

// SPI发送命令
void LCD_WriteCmd(uint8_t cmd) {
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET); // DC=0（命令）
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET); // NSS=0（选中）
  HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &cmd, 1, 100);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET); // NSS=1（取消选中）
}

// 初始化SPI
hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; // CPOL=0
hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE; // CPHA=0
hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_2; // 36MHz（APB2=72MHz/2）

配图：SPI通信时序图

图3：SPI模式0时序（CPOL=0，上升沿采样数据，下降沿更新数据）

四、I2C：双线控制多设备，传感器通信首选

1. 功能概述

I2C（集成电路间总线）是"极简通信协议"，仅用SCL（时钟）、SDA（数据）两根线，即可连接多个从设备（如OLED屏、温湿度传感器、EEPROM），通过7位地址区分设备（如SSD1306 OLED地址0x3C）。速度分标准模式（100kHz）和快速模式（400kHz），适合低速率、多设备场景。

2. 配置步骤

第一步：使能I2C外设

在CubeMX"Connectivity"中选I2C1，模式I2C，时钟频率400kHz，地址模式7位。

第二步：引脚配置

I2C1默认复用PB6（SCL）、PB7（SDA），需外接上拉电阻（4.7kΩ，部分模块内置）。

3. 实战案例：I2C驱动OLED显示文字

硬件连接：OLED的SCL接PB6，SDA接PB7，VCC=3.3V，GND共地。
核心代码：

// 初始化OLED
SSD1306_Init();
// 显示字符
SSD1306_GotoXY(10, 10); // 坐标（x=10，y=10）
SSD1306_Puts("Hello I2C!", &Font_7x10, 1); // 字体7x10，显示
SSD1306_UpdateScreen(); // 刷新屏幕

配图：I2C OLED接线图

图4：OLED模块引脚定义（GND=地，VCC=3.3V，SCL=时钟，SDA=数据）

五、ADC：模拟信号转数字，读取传感器的"翻译官"

1. 功能概述

ADC（模数转换器）将0~~3.3V模拟电压转为12位数字值（0~~4095），用于读取光敏电阻、温度传感器（如LM35）、电位器等模拟信号。STM32F103有3个ADC，支持单通道/多通道扫描，最高转换速率1MHz（1μs/次）。

2. 配置步骤

第一步：选择ADC通道

在CubeMX"Analog"中选ADC1，通道0（PA0），模式单次转换，扫描模式关闭。

第二步：校准ADC

ADC上电后需校准，调用
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);。

第三步：读取转换值

启动ADC转换，等待完成后读取结果，公式：电压=ADC值×3.3V/4096。

3. 实战案例：电位器控制LED亮度

硬件连接：电位器中间引脚接PA0，两端接3.3V和GND，LED接PB5（PWM控制）。
核心代码：

// 读取ADC值
HAL_ADC_Start(&hadc1);
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100);
uint16_t adc_val = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
float voltage = adc_val * 3.3f / 4096.0f;

// PWM占空比 = ADC值/4096（0~100%）
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, adc_val/4); // TIM3_CH2=PB5

配图：ADC电压采集电路

图5：ADC采集电路（电位器分压后输入PA0，电容C1滤波减少噪声）

从"配置"到"项目"的3个建议

先图形化配置，再深入寄存器：新手用STM32CubeMX快速上手，熟悉后看HAL库源码，理解寄存器操作（如GPIOx_ODR控制输出）。
用"最小系统"验证：每个外设先搭最小电路（如GPIO+LED），确保基础功能正常，再添加复杂模块。
结合示波器调试：SPI/I2C通信异常时，用示波器看SCK/SDA波形，对比时序图找问题（如CPOL/CPHA配置错误）。

互动话题：你第一次用STM32时，被哪个外设难住了？欢迎在评论区分享你的踩坑经历，点赞最高的送《STM32外设配置速查表》！

（文章配图来源：CSDN博客、ST官方文档，案例代码经实测验证）

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STM32入门:从GPIO到ADC的5个最常用外设配置指南

为什么这5个外设是STM32的"敲门砖"？

一、GPIO：最基础的"数字开关"，控制LED只需3步

1. 功能概述

2. 配置步骤（以STM32CubeMX为例）

第一步：启用时钟

第二步：引脚配置

第三步：生成代码并控制

3. 实战案例：按键控制LED翻转

配图：GPIO配置界面与硬件连接

二、UART：串口通信"万金油"，调试/传数据全靠它

1. 功能概述

2. 配置步骤

第一步：选择UART外设

第二步：引脚复用

第三步：使能中断（可选）

3. 实战案例：串口发送"Hello STM32"

配图：UART硬件连接图

三、SPI：高速同步通信，驱动显示屏/Flash就靠它

1. 功能概述

2. 关键配置：时钟极性与相位

3. 实战案例：SPI驱动1.8寸TFT显示屏

配图：SPI通信时序图

四、I2C：双线控制多设备，传感器通信首选

1. 功能概述

2. 配置步骤

第一步：使能I2C外设

第二步：引脚配置

3. 实战案例：I2C驱动OLED显示文字

配图：I2C OLED接线图

五、ADC：模拟信号转数字，读取传感器的"翻译官"

1. 功能概述

2. 配置步骤

第一步：选择ADC通道

第二步：校准ADC

第三步：读取转换值

3. 实战案例：电位器控制LED亮度

配图：ADC电压采集电路

从"配置"到"项目"的3个建议