tags: [source-summary] type: source source: "尚硅谷嵌入式技术之STM32单片机（基础篇）V1.0.2 — 第1~3章：STM32概述、开发工具、开发板与最小系统" author: "尚硅谷研究院" date: 2026-07-15

created: 2026-07-15

STM32概述与开发环境搭建

用生活理解：如果把 STM32 比作一台微型电脑——ARM Cortex-M3 内核就像 CPU，Keil MDK 就是 Visual Studio，开发板就是一台迷你主机，最小系统相当于电脑能开机的最低配置（主板 + CPU + 内存 + 电源）。

STM32概述

关于ARM内核

ARM（Advanced RISC Machines）是一家英国芯片设计公司，只出售知识产权（IP）授权，不生产芯片。ST（意法半导体）购买了 ARM 的 IP 授权，在 Cortex-M3 内核基础上添加自己的外设（GPIO、USART、I2C、CAN 等），造出了 STM32 系列 MCU。

参考：《Cortex-M3 权威指南》第2章 — Cortex-M3 内核架构

ARM Cortex-M3 核心特性：

32位 RISC 处理器（一次处理 32 位数据）
3级流水线（取指 → 译码 → 执行）
Thumb-2 指令集（16/32位混合指令，兼顾代码密度和性能）
内置 NVIC（嵌套向量中断控制器），支持 240 个中断源
低功耗设计，适合嵌入式应用

什么是STM32

ST — STMicroelectronics（意法半导体）
T — 32位微控制器（实际是 ARM Cortex-M 系列内核）
基于 ARM Cortex-M 内核的 32 位 MCU 产品线

STM32应用场景

工业自动化（PLC、电机控制）
物联网终端（传感器采集、无线通信）
消费电子（智能家电、无人机）
医疗设备（便携式监护仪）
汽车电子（CAN 总线、车窗控制）

STM32系列MCU命名规则

STM32 系列命名反映了芯片的各个特性。以我们使用的 STM32F103ZET6 为例：

STM32  F   1   03   Z   E   T   6
 ①    ②   ③   ④   ⑤  ⑥   ⑦  ⑧

位置	含义	我们的值	说明
①	产品系列	STM32	标准32位MCU
②	类型	F	通用型（F = 基础型，L = 低功耗，H = 高性能）
③	子系列	1	Cortex-M3 内核
④	具体型号	03	增强型（03 = 增强型，01 = 基本型）
⑤	引脚数	Z	Z = 144脚（L=48，C=48/49，R=64，M=80，V=100，Z=144，I=176）
⑥	Flash大小	E	E = 512KB（B=128，C=256，D=384，E=512）
⑦	封装	T	T = LQFP（表贴封装）
⑧	温度	6	6 = -40~85°C（工业级）

参考：STM32F103xCDE 数据手册 §1（器件概览与选型表）数据手册命名规则从 ST 官网下载，不同系列命名有所差异。

STM32 选型速查：

访问 ST 官网 MCU 选型器

STM32开发方式

目前 STM32 开发有三种方式：

方式	特点	适用人群
寄存器	直接操作内存地址，代码最小，最深理解硬件	学习硬件原理、裸机开发
标准库（StdPeriph）	ST 官方封装寄存器操作，函数名规范	经典项目，教程最多
HAL库 + CubeMX	图形化配置，移植性好，代码量大	快速原型、多平台移植

本教程以寄存器 + HAL 库双版并行教学，既能深入硬件底层，又能快速实际开发。

开发环境搭建

Keil MDK 介绍

KEIL 是 ARM 公司推出的基于 ARM 平台的 C/C++ IDE，支持代码编写、编译、下载、调试一体化。

下载与安装

下载地址：https://www.keil.com/download/product/

离线安装芯片支持包

Keil MDK 不内置 STM32 芯片支持，需要手动安装芯片支持包（Device Family Pack）：

下载地址：https://www.keil.arm.com/devices/ 搜索 STM32F103ZE

安装方式二选一：

在线安装（速度慢，国内不推荐）
下载 Keil.STM32F1xx_DFP.xxx.pack 后双击离线安装（推荐）

编译器版本配置

最新 Keil MDK 默认使用 Compiler version 6，但与旧的 core_cm3.c 文件不兼容。

解决方法：安装 Compiler version 5

下载地址：https://developer.arm.com/downloads/view/ACOMP5 解压后放到 Keil MDK 安装目录下的 ARM/ARMCC/ 文件夹。然后在 Keil 项目配置中切换编译器版本为 V5。

注册

Keil MDK 需要注册（License），否则代码大小限制在 32KB 以内。

开发板简介

开发板资源

我们使用的是一款 STM32F103ZET6 开发板，板载资源包括：

主芯片：STM32F103ZET6（Cortex-M3, 72MHz, 512KB Flash, 64KB SRAM）
4 个 LED（LED1~LED4，其中 LED4 为电源指示灯）
多个按键（KEY_UP、KEY_1~KEY_3）
USB 转串口（CH340G）
W25Q64 Flash 芯片（SPI 接口）
24C02 EEPROM（I2C 接口）
引出所有 GPIO 引脚

STM32最小系统

STM32 正常工作的最小外围电路包括 5 个部分：

部件	功能	原理图位置
STM32芯片	主控制器 STM32F103ZET6	原理图第1页
电源	3.3V 供电，USB Type-C → AMS1117-3.3	原理图电源部分
时钟	8MHz HSE + 32.768KHz LSE 晶振	原理图晶振部分
复位	NRST + 按键 + RC 电路	原理图复位部分
下载调试	SWD 接口（SWDIO/SWCLK）	原理图调试部分

1. STM32F103ZET6芯片

STM32F103ZET6 采用 LQFP144 封装，共有 144 个引脚，包括：

I/O 引脚：多达 112 个通用 I/O（GPIOA~GPIOG，每组 16 个）
电源引脚：VDD/VSS（数字电源）、VDDA/VSSA（模拟电源）、VREF+/VREF-（ADC 参考电压）
特殊功能引脚：BOOT0/BOOT1（启动模式选择）、NRST（复位）

参考：STM32F103ZET6 数据手册 §3（引脚定义与功能表）

2. 电源电路

采用双路供电方案：

方案一：USB Type-C（5V）→ AMS1117-3.3 稳压芯片 → 3.3V 方案二：ST-Link 直接提供 3.3V 供电

参考：原理图电源部分，AMS1117 数据手册注意：AMS1117 最大输出电流 800mA，适合大多数应用。

3. 时钟电路

STM32 提供两路外部时钟：

HSE（外部高速时钟）：8MHz 晶振 → PLL 倍频 → 最高 72MHz 系统时钟
LSE（外部低速时钟）：32.768KHz 晶振 → RTC 实时时钟

内部也集成了 RC 振荡器（HSI 8MHz、LSI 40KHz），精度较低但无需外部元件。

参考：原理图晶振部分；参考手册 §7.2（时钟特性）

4. 复位电路

NRST 引脚通过上拉电阻连接到 VCC，按下复位按键将 NRST 拉低使芯片复位。 RC 电路提供上电复位延时（确保电源稳定后再释放复位）。

参考：原理图复位部分；参考手册 §7.1（复位与电源控制）

5. 下载调试电路

支持两种下载方式：

方式	接口	特点
ST-Link SWD	SWDIO + SWCLK + VCC + GND（4线）	可调试，速度快
串口 ISP	USART1（PA9/PA10）+ FlyMcu 软件	仅下载，无需专用工具

参考：原理图调试部分；STM32 系统存储器启动模式文档

项目工程结构

一个典型的 STM32 寄存器/标准库项目目录结构如下：

Project_Name/
├── Start/              # 启动文件 + 内核文件
│   ├── startup_stm32f10x_hd.s    # 启动文件（HD = 高密度）
│   ├── stm32f10x.h               # 外设寄存器结构体定义
│   ├── system_stm32f1xx.c       # 系统初始化(SystemInit)
│   └── core_cm3.h               # Cortex-M3 内核定义
├── User/               # 用户代码
│   └── main.c          # 主函数
├── Hardware/           # 外设驱动（逐步创建）
│   ├── LED/
│   └── KEY/
├── Library/            # 标准库文件（使用标准库时）
├── System/             # 系统配置文件
└── Objects/            # 编译输出（Keil 自动生成）

启动文件的选择

启动文件根据芯片 Flash 大小的不同，选择不同的版本：

启动文件	适用芯片	对应 Flash 范围
`startup_stm32f10x_ld.s`	低密度	16~32KB
`startup_stm32f10x_md.s`	中密度	64~128KB
`startup_stm32f10x_hd.s`	高密度	256~512KB

注意：STM32F103ZET6 的 Flash 是 512KB → 选择 startup_stm32f10x_hd.s

启动文件的作用：

设置堆栈指针（SP）
初始化中断向量表
调用 SystemInit() 配置时钟
跳转到 main() 函数

标准外设库下载地址

下载标准外设库用于提取启动文件、系统文件和头文件：

https://www.st.com/zh/embedded-software/stm32-standard-peripheral-libraries/products.html

Keil 项目配置要点

添加设备组（Group）：Start（启动文件）、User（用户代码）
添加源文件：将启动文件和系统文件添加到对应组
魔术棒（Options for Target）配置：
- Output：选择输出目录为 Objects
- C/C++：Define 中添加 USE_STDPERIPH_DRIVER
- Debug：选择 ST-Link Debugger，配置 SWD 接口
编译器版本：设置为 V5（与旧版 core_cm3.c 兼容）

烧录方法

ST-Link SWD 方式

连接 4 根线：SWDIO、SWCLK、VCC、GND
Keil 中配置 Debug → ST-Link Debugger → SWD 接口
点击 Download（快捷键 F8）下载程序

ST-Link 驱动安装

Keil MDK 安装目录自带的 ST-LINK USB 驱动位置： Keil_v5\ARM\STLink\USBDriver\dpinst_amd64.exe

ST-Link 固件升级

如果 Keil 提示 ST-Link 固件版本过低，需要升级： Keil → Flash → Configure Flash Tools → Debug → Settings → Firmware Upgrade

核心概念速查表

概念	说明	参考
ARM Cortex-M3	32位RISC内核，3级流水线，Thumb-2指令集	Cortex-M3权威指南§2
STM32F103ZET6	144脚，512KB Flash，72MHz	数据手册§1
最小系统	芯片+电源+时钟+复位+下载调试	原理图第1~3页
Keil MDK	ARM平台IDE，含编译/下载/调试	—
startup_hd.s	高密度芯片的启动文件	—
ST-Link SWD	4线调试接口，支持烧录+调试	—

常见问题与避坑

芯片支持包在线安装太慢 → 从官网下载 .pack 文件后双击离线安装
Keil MDK 需要注册 → 使用注册机生成 License
编译报错 core_cm3.c 不兼容 → 安装 Compiler V5 并切换编译器版本
ST-Link 连接失败 → 检查驱动是否安装、SWD 接线是否正确、固件是否需要升级
启动文件选择错误 → 检查芯片 Flash 容量，选择对应的 ld/md/hd 版本
下载后程序不运行 → 检查 BOOT0/BOOT1 跳线（BOOT0=0 从 Flash 启动）

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