STM32基础回顾：GPIO、定时器、PWM、串口、中断等关键外设的快速复习

实战场景：在机器人底盘上，我们使用PB0和PB1控制电机驱动芯片的IN1/IN2引脚，实现正反转。同时用PA0读取光电传感器的数字输出，用于巡线检测。初始化代码如下：

// 使能GPIOA和GPIOB时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

// 配置PB0、PB1为推挽输出
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

// 配置PA0为输入模式，使能上拉
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

// 使用示例：电机正转
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);

案例拆解：在巡航状态中，我们需要每10ms读取一次超声波传感器。使用TIM3产生10ms中断：

// 假设APB1时钟为72MHz
TIM_HandleTypeDef htim3;
htim3.Instance = TIM3;
htim3.Init.Prescaler = 719;      // 72MHz/(719+1) = 100kHz
htim3.Init.Period = 999;         // 100kHz/(999+1) = 100Hz = 10ms
htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
HAL_TIM_Base_Init(&htim3);
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);

// 中断回调
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
    if (htim == &htim3) {
        // 每10ms执行一次超声波测距触发
        HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET);
        // 实际应用中需延时10us后拉低
    }
}

实战场景：在动作执行状态中，我们需要控制机械臂舵机旋转到指定角度。假设舵机连接在TIM2的CH1（PA0）上：

// 初始化TIM2，PSC=71，ARR=19999，周期20ms
htim2.Init.Prescaler = 71;
htim2.Init.Period = 19999;
HAL_TIM_PWM_Init(&htim2);

TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;
sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
sConfigOC.Pulse = 1500;  // 初始脉宽1.5ms，舵机中位
sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1);

// 设置舵机角度为90°（脉宽1.5ms）
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, 1500);

案例拆解：在待机状态中，我们通过串口接收上位机发送的启动指令“GO”。使用中断接收方式，每收到一个字节存入缓冲区：

// 初始化USART1，波特率115200
huart1.Instance = USART1;
huart1.Init.BaudRate = 115200;
huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
HAL_UART_Init(&huart1);

// 开启中断接收
uint8_t rx_buffer[10];
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, rx_buffer, 1);

// 中断回调
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
    if (huart == &huart1) {
        if (rx_buffer[0] == 'G' && rx_buffer[1] == 'O') {
            // 切换到巡航状态
            state = CRUISE;
        }
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1, rx_buffer, 1);  // 重新开启接收
    }
}

实战场景：在机器人前方安装碰撞传感器，连接到PA1，配置为下降沿触发外部中断。当碰撞发生时，立即停止电机并切换到待机状态：

// 配置PA1为外部中断，下降沿触发
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

// 设置中断优先级并使能
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI1_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI1_IRQn);

// 中断回调
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {
    if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_1) {
        // 紧急停止：关闭PWM输出
        HAL_TIM_PWM_Stop(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
        state = STANDBY;
    }
}

案例拆解：假设我们要实现一个简单的“避障机器人”状态机。系统包含：一个超声波传感器（GPIO触发+定时器输入捕获测距）、两个直流电机（PWM调速）、一个碰撞开关（外部中断）。状态机逻辑如下：

在这个系统中，定时器中断负责周期性的超声波触发和距离计算，外部中断负责碰撞检测，PWM负责电机控制，GPIO负责按键和LED。状态机的每个状态迁移都由外设事件驱动，而外设的初始化、配置和错误处理则需要在状态机运行前完成。