1.單片機(jī)正常工作的基本條件

單片機(jī)正常工作需要滿足三個(gè)條件：1) 給單片機(jī)供電 2) 單片機(jī)復(fù)位電路 3)單片機(jī)時(shí)鐘電路。滿足這三個(gè)條件的硬件電路，我們稱之為單片機(jī)最小硬件系統(tǒng)。

單片機(jī)復(fù)位電路有兩種，高電平復(fù)位和低電平復(fù)位。STM32系列單片機(jī)采用的是低電平復(fù)位，RESET這個(gè)標(biāo)志我們稱之為網(wǎng)絡(luò)號(hào)，相同網(wǎng)絡(luò)號(hào)表示導(dǎo)線相互連接。

單片機(jī)時(shí)鐘電路也有多種方式， 一個(gè)是采用外置晶振的方式，一個(gè)采用內(nèi)部時(shí)鐘 ，還有一種是外部直接接入其他芯片生成的符合要求的時(shí)鐘信號(hào)(這種不常見)。

2.單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng)

數(shù)字電路都是需要時(shí)鐘信號(hào)來驅(qū)動(dòng)的，所謂時(shí)序，就是數(shù)據(jù)按照時(shí)鐘信號(hào)來變化。單片機(jī)屬于數(shù)字芯片，自然離不開時(shí)鐘信號(hào)。一般來說，單片機(jī)時(shí)鐘源來自外部晶振信號(hào)HSE或者內(nèi)部時(shí)鐘HSI。

系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK信號(hào)源可以選擇HSE，HSI或者鎖相環(huán)PLLCLK，一般我們都會(huì)選擇PLLCLK這個(gè)信號(hào)源作為系統(tǒng)時(shí)鐘。 HSE或者HSI經(jīng)過分頻后，送到倍頻器PLLMUL，然后產(chǎn)生PLLCLK。系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK經(jīng)過各種分頻器后產(chǎn)生各種外設(shè)所需的時(shí)鐘信號(hào)。

同等條件下， 時(shí)鐘頻率越低數(shù)字電路的功耗就越低 。另外，單片機(jī)內(nèi)部不同的外設(shè)電路對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的頻率要求不一樣。有的電路反應(yīng)慢，不需要那么快的時(shí)鐘信號(hào)，例如，iic總線電路。有的電路需要速度快的時(shí)鐘信號(hào)，例如usb電路。通過對(duì)時(shí)鐘信號(hào)分頻不但可以滿足不同外設(shè)需求還能降低功耗。而且，這些內(nèi)部外設(shè)電路的時(shí)鐘信號(hào)還可以開啟關(guān)閉。所以，我們?cè)诓僮鲉纹瑱C(jī)內(nèi)部模塊時(shí)，第一步要做的就是開啟對(duì)應(yīng)外設(shè)的時(shí)鐘信號(hào)。

3.淺談單片機(jī)啟動(dòng)方式

單片機(jī)啟動(dòng)方式是指，單片機(jī)從哪里開始執(zhí)行程序。STM32執(zhí)行的第一條指令地址是在地址0x0000 0000上。如果程序放在SRAM里面執(zhí)行，那就要在0地址上設(shè)置跳轉(zhuǎn)指令，跳到SRAM的首地址0x20000 0000，所以是需要重新設(shè)置異常向量表的。系統(tǒng)儲(chǔ)存器和Flash儲(chǔ)存器都是雙地址，系統(tǒng)儲(chǔ)存器里面出廠前寫入了bootloader引導(dǎo)程序相當(dāng)于電腦的BIOS一樣，可以把我們的用戶程序轉(zhuǎn)存到flash里面去。你可以把bootloader看成一個(gè)flash讀寫程序，當(dāng)然了，BootLoader還做了一些硬件初始化工作。

4.一燈大師的手與腳

單片機(jī)最大的特色就是好玩有趣，當(dāng)然了，學(xué)渣可能覺得不怎么好玩。我記得第一次點(diǎn)亮LED燈時(shí)，我激動(dòng)的一夜無眠。那種感覺無以言表，反正就跟撿了錢一樣，打開了新世界，從此走上了不歸路，為什么叫不歸路呢。等以后啤酒小龍蝦準(zhǔn)備好，我慢慢道來。

成為一燈大師，是每個(gè)電子人的必經(jīng)之路。你可以啥也不會(huì)，但是你得會(huì)點(diǎn)燈，不然你咋好意思說你學(xué)過單片機(jī)。單片機(jī)通過Input和Output引腳來與外界交換信息，就像章魚的觸手一樣，可以抓取物體，也可以扔物體。我們這里主要談?wù)剢纹瑱C(jī)的IO，單片機(jī)的IO有時(shí)候我們也會(huì)直接說成單片機(jī)的引腳。單片機(jī)的IO內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下所示：

學(xué)單片機(jī)一定要去看用戶手冊(cè)和數(shù)據(jù)手冊(cè)，這兩個(gè)手冊(cè)比開發(fā)板的例程和教科書更有用。通過上圖，我們可以知道，上半部分是輸出電路結(jié)構(gòu)，下半部分是輸入電路結(jié)構(gòu)。單片機(jī)內(nèi)部的上拉和下拉電阻是針對(duì)輸入電路來說的，輸出電路部分是沒有上拉下拉電阻的。

在單片機(jī)后續(xù)學(xué)習(xí)中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一些電路會(huì)外置上拉電阻?？墒?，單片機(jī)內(nèi)部已經(jīng)有上拉電阻了，為什么還要在外部加上拉電阻呢？因?yàn)?，我們操作芯片除了讀數(shù)據(jù)，還要寫數(shù)據(jù)。讀數(shù)據(jù)是輸入，寫數(shù)據(jù)是輸出，單片機(jī)輸出是沒有上拉電阻的。在按鍵檢測(cè)時(shí)，我們就可以根據(jù)需要來設(shè)置上拉電阻或者下拉電阻。

我們知道，單片機(jī)IO電路有兩部分組成，輸入和輸出電路兩部分，它們共用一個(gè)輸出引腳，也就是說單片機(jī)的引腳可以讀數(shù)據(jù)也可以輸出數(shù)據(jù)。通過配置寄存器來設(shè)置單片機(jī)的IO是輸出還是輸入，下圖是和單片機(jī)IO相關(guān)的寄存器，了解一下就可以了，知道有這些東西就行。

寄存器每4位對(duì)應(yīng)一個(gè)引腳，比如PA0引腳，那么，0-3位就是PA0的配置位，點(diǎn)亮LED燈，屬于IO輸出功能。這里0-1位，我們可以設(shè)置成01,10,11。2-3位，可以設(shè)置成00推挽模式。

什么是推挽模式，可以簡(jiǎn)單理解成驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，電流比較大，詳情可以自行百度：推挽電路原理分析。開漏模式是指輸出電路中的P-MOS管被關(guān)閉，只有N-MOS可以開啟與關(guān)閉，N-MOS開啟時(shí)，輸出低電平，關(guān)閉時(shí)，則為開漏。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路只能輸出低電平0，無法輸出高電平。要想輸出高電平，需要外置上拉電阻。

這里強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，單片機(jī)的輸出開漏模式是可以直接讀取數(shù)據(jù)的，不需要切換到輸入模式來讀取數(shù)據(jù)。其原理就是，開漏模式的電平是由外部電路決定的，不受內(nèi)部輸出電路的影響。

在上面的引腳功能配置表里，我們總結(jié)了一下。輸入模式有三種1）浮空模式，單片機(jī)引腳的電平是不確定的，電平由外部電路決定。2）上下拉模式，當(dāng)向輸出寄存器寫入1時(shí)，為上拉模式，否則，寫入0，則為下拉模式。上下拉模式常用于各種外部信號(hào)的檢測(cè)。比如，要檢測(cè)高電平，那就設(shè)置成下拉輸入模式。3）模擬輸入，檢測(cè)模擬信號(hào)。

輸出模式，是可以選擇io引腳的電平變化頻率的。輸入模式?jīng)]有這個(gè)選項(xiàng)，輸出模式時(shí)，上下拉電阻是禁用的。復(fù)用模式是指，io沒有連接到輸出寄存器，而是連接到了內(nèi)部其他電路（內(nèi)部外設(shè)，比如定時(shí)器，串口等等）。推挽模式，就是常規(guī)的輸出模式，對(duì)應(yīng)于輸入上下拉模式。開漏模式對(duì)應(yīng)于輸入浮空模式。開漏模式是一種特殊的輸出模式，這種模式下可以直接讀輸入寄存器來獲取io的引腳電平狀態(tài)。

通過以上知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)后，我們可以正式開始進(jìn)入點(diǎn)燈環(huán)節(jié)了，看再多的理論知識(shí)，最后也需要實(shí)踐來檢驗(yàn)我們的理解是否正確。我以前都是一邊看資料或者看手冊(cè)一邊寫程序來驗(yàn)證自己理解的對(duì)不對(duì)。