STM32是意法半導體（ST）推出的一系列高性能、低功耗的微控制器與微處理器，涵蓋基于ARM Cortex-M和部分集成Cortex-A系列內(nèi)核（如STM32MP1系列）的32位系統(tǒng)。STM32系列以其廣泛的型號選擇、高性能、低功耗、高集成度以及良好的軟件生態(tài)系統(tǒng)而聞名。在芯片領域，尤其在嵌入式系統(tǒng)微控制器市場中，占據(jù)著舉足輕重的地位，在工業(yè)自動化、消費電子、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等多個關鍵領域被廣泛采用。

STM32擁有非常豐富和活躍的生態(tài)系統(tǒng)，通過官方網(wǎng)站、論壇、書籍等為開發(fā)者提供了大量學習和開發(fā)的資源，企業(yè)應用廣泛，人才需求前景廣闊，是一個非常值得學習的方向。那初學者該如何快速入門呢？本文主要以華清遠見STM32U5單片機開發(fā)板為硬件平臺，講解如何快速入門STM32開發(fā)，為初學者提供"零基礎入門->進階提升->項目實戰(zhàn)"完整系統(tǒng)高效的學習路線。

01 STM32單片機開發(fā)第一步

選擇什么型號的開發(fā)板？

STM32包含眾多型號，包括主流系列MCU、高性能系列MCU、超低功耗系列MCU、無線系列MCU等，每款都有不同的外設及功能，加上嵌入式系統(tǒng)本身的知識面就很廣，初學者容易感到信息量過大，不知道該選擇哪個型號開發(fā)板上手學習。

其實完全不需要糾結(jié)學F1還是F4或是G0、U5，都可以的，區(qū)別只是外設資源多少。初學者只需要掌握 STM32 常用外設使用就可以，真正企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)時，會根據(jù)產(chǎn)品功能需求去定芯片選型。初學者也可拓展多型號STM32學習，學習不同Cortex-M核開發(fā)，了解多型號STM32芯片的差異及應用場合，而且學會了一個型號，其他型號學起來其實是非?？斓?。

需要什么樣的基礎？

主要就是C語言基礎，包括數(shù)據(jù)類型、控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)、指針等，因為STM32編程主要采用C語言。C語言在嵌入式開發(fā)中應用的非常多，需要重點打好基礎。

要不要先補一下硬件基礎？

硬件基礎是學習STM32的一個重要環(huán)節(jié)，不可否認。有硬件基礎當然更好，但實際上，并非一定要嚴格按照傳統(tǒng)學習順序展開，初學者可以直接上手學習STM32，硬件基礎隨用隨學，邊實踐邊拓展知識邊界。比如需要理解ADC如何工作以采集模擬信號時，再深入學習相關的模電知識；當涉及到數(shù)字信號處理，如SPI、I2C通訊協(xié)議時，再復習數(shù)電原理。這樣遇到具體問題再去復習理論知識可以使記憶更深刻，學習更有針對性。

要不要先學習51單片機?

有51單片機基礎當然更好，沒有的話，也不用特意去先學51再學STM32。傳統(tǒng)的學習路徑提倡從基礎的51單片機入手，幫助初學者建立底層原理的理解。51單片機雖作為學習微控制器的基礎教材仍保有一定地位，但是在企業(yè)實際應用中的份額已經(jīng)非常小了。相比之下，STM32憑借先進的架構(gòu)和豐富的生態(tài)系統(tǒng)，早已成為了現(xiàn)代嵌入式開發(fā)的優(yōu)選平臺。

初學者在剛?cè)腴T時，我們更多的關注是快速入門，關注是興趣學習。底層原理的系統(tǒng)化學習，其實是比較枯燥的。STM32通過STM32CubeMX和HAL庫的開發(fā)，就是為了幫助初學者能快速入門，在學習的過程中通過一些小實驗，感受興趣學習的成就感，然后遇到特定技術難點或想要深入了解某項功能的底層實現(xiàn)，再針對性地拓展學習相關原理即可，這樣的興趣+目標導向的學習也更為高效。

如何快速入門STM32？

初學者想要快速入門的話，不需要追求掌握STM32的所有細節(jié)，而是應該集中精力學習那些能夠應對大多數(shù)應用場景的核心技能。我們經(jīng)常談到二八法則，就是STM32在實際工作中，大約20%的常用外設的使用在80%的工作場合里，所以建議新手入門先把20%常用外設使用掌握好，然后不斷地在項目實戰(zhàn)中去應用，其他的需要用到的時候再去拓展學習就OK。

02 STM32入門到項目實戰(zhàn)進階之路

STM32單片機學習，推薦“STM32裸機開發(fā)--裸機項目實戰(zhàn)--RTOS--物聯(lián)網(wǎng)項目實戰(zhàn)”的項目導向式學習路線。先學習STM32裸機開發(fā)，然后通過裸機項目實戰(zhàn)去鞏固裸機這塊的學習，然后再上RTOS操作系統(tǒng)，然后再實戰(zhàn)基于RTOS的物聯(lián)網(wǎng)綜合項目。通過項目實戰(zhàn)將每個階段的知識點掌握得更扎實，從而實現(xiàn)從STM32入門到項目進階的學習。

（1）STM32裸機開發(fā)

? 開發(fā)環(huán)境搭建及STM32CubeMX使用

安裝和配置STM32CubeMX、Keil MDK、VS Code以及其他工具類軟件，學習如何使用STM32CubeMX生成項目模板，配置時鐘、外設等。并編寫簡單的GPIO控制程序，學習如何下載代碼到開發(fā)板，使用調(diào)試器進行程序調(diào)試。

STM32CubeMX

ST（意法半導體）開發(fā)的一款強大的圖形化軟件配置工具，專門用于簡化STM32系列微控制器的項目設置和初始化過程。它允許用戶通過直觀的界面配置芯片的外設、時鐘、中斷、DMA通道等，自動生成對應的C語言初始化代碼。STM32CubeMX顯著減少了手動編寫配置代碼的工作量，提升了開發(fā)效率，適配STM32全系列芯片，并兼容多種開發(fā)環(huán)境，是STM32生態(tài)系統(tǒng)中的核心工具之一。

Keil MDK

Keil公司（現(xiàn)為ARM公司的一部分）專為基于ARM Cortex-M、Cortex-R4、ARM7、ARM9系列處理器的微控制器開發(fā)設計的一套完整集成開發(fā)環(huán)境（IDE），集編程、編譯、調(diào)試于一體，可以大大提高開發(fā)人員的開發(fā)效率和代碼質(zhì)量，廣泛應用于嵌入式系統(tǒng)和微控制器應用開發(fā)領域。

? 快速掌握STM32常用外設使用

閱讀官方數(shù)據(jù)手冊和參考手冊，然后從最基礎的GPIO開始，了解其工作原理并實踐簡單的GPIO控制項目。學習使用STM32CubeMX+HAL（硬件抽象層）實踐外設的控制。掌握常用重要外設的使用，如定時器（Timer）、ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）、DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）、USART/I2C/SPI（通信接口）、DMA（直接內(nèi)存訪問）等。通過技術講解與實驗例程相結(jié)合的方式，帶領初學者快速邁入STM32開發(fā)。

（2）裸機開發(fā)項目實戰(zhàn)

?TouchGFX圖形界面開發(fā)

掌握使用Stm32CubeMX配置TouchGFX，了解TouchGFX Designer的使用，并深入學習多種傳感器的驅(qū)動以及圖形界面GUI應用實踐，為后續(xù)綜合項目實戰(zhàn)的圖形用戶界面設計奠定基礎。

TouchGFX

一個高性能的嵌入式圖形庫和軟件框架，專門設計用于在微控制器（特別是STM32系列）上創(chuàng)建具有先進用戶界面（UI）的應用程序。它使得開發(fā)者能夠在資源有限的嵌入式系統(tǒng)上實現(xiàn)類似智能手機的圖形界面效果，同時優(yōu)化CPU負載，充分利用硬件加速功能。

? 基于TouchGFX的智能手表項目

完成裸機基礎學習后，通過項目實戰(zhàn)，真正把技術活學活用，并去積累綜合性的編程經(jīng)驗與編程思想。我們提供裸機編程項目-智能手表，手把手教學，還原企業(yè)真實項目開發(fā)。在這個過程中，大概率會有很多問題，比如裸機的任務管理方式、任務的優(yōu)先級、中斷的優(yōu)先級等，我們通過將綜合項目demo分成不同部分去講解，讓用戶一步步去完成項目，多去思考學習，當然大悟時，這個項目基本上也就會了，再去做其它的項目時，經(jīng)驗是通用的。

（3）RTOS內(nèi)核學習

FreeRTOS開發(fā)

裸機編程大部分時候夠用，但在系統(tǒng)復雜度提高時，任務管理會變得很麻煩，RTOS就是為了解決這些問題。RTOS也有很多，初學者不用糾結(jié)學習哪個，因為RTOS內(nèi)核原理都是相通的，學會一個，其它的只是API的不同，關鍵在于理解內(nèi)核組件的使用方式。這部分我們主要講解FreeRTOS，學習FreeRTOS核心功能，包括任務管理、同步與通信、軟件定時器、中斷管理、內(nèi)存管理、低功耗模式等。通過STM32CubeMX進行RTOS的配置，先學會使用，再去移植與理解內(nèi)核實現(xiàn)。

RTOS

RTOS（Real-Time Operating System，實時操作系統(tǒng)）是一種專門為實時應用設計的操作系統(tǒng)，在MCU上的應用十分普遍。在嵌入式系統(tǒng)，特別是需要高可靠性與時間敏感的系統(tǒng)中，如工業(yè)控制、航空航天、汽車電子、醫(yī)療設備等領域，RTOS的使用非常廣泛。常見的RTOS有FreeRTOS、RT-Thread、LiteOS、VxWorks、μC/OS等。

FreeRTOS

這是一個非常流行的開源RTOS，適用于各種嵌入式平臺，因其輕量級、易于使用和高度可配置而受到廣泛歡迎，能夠在各種微控制器和嵌入式平臺上運行。

（4）物聯(lián)網(wǎng)項目實戰(zhàn)

?LVGL圖形界面開發(fā)

相對于TouchGFX，LVGL是一個開源的通用圖形界面庫，學習LVGL不僅可以用于STM32還可以用于其他芯片，LVGL在單片機物聯(lián)網(wǎng)項目中應用的也比較多。這部分主要講LVGL環(huán)境配置，深入學習標簽、按鈕、文本框等基礎控件的創(chuàng)建、配置與使用方法。了解LVGL事件處理機制，實現(xiàn)基本的用戶輸入處理。學習LVGL的布局系統(tǒng)，以及LVGL的樣式和主題系統(tǒng)。后續(xù)的物聯(lián)網(wǎng)綜合項目，在界面編程環(huán)節(jié)會使用LVGL。

LVGL

LVGL（Light and Versatile Graphics Library）是一個開源的圖形庫，專為嵌入式系統(tǒng)設計，旨在為這類系統(tǒng)提供現(xiàn)代、美觀且功能豐富的圖形用戶界面（GUI）。

?基于RTOS的物聯(lián)網(wǎng)綜合項目

在完成STM32裸機與RTOS的學習后，并掌握了TouchGFX和LVGL圖形界面編程，我們就可以實戰(zhàn)更復雜全面的物聯(lián)網(wǎng)綜合項目了。通過資源擴展板上的溫濕度、環(huán)境光、火焰、人體紅外、光電開關、電流/電壓采集、健康監(jiān)測、RS485通訊等，去實戰(zhàn)綜合性的物聯(lián)網(wǎng)項目案例，項目的設置、歷史數(shù)據(jù)查看、遠程升級、云端管理等等，通過這些項目案例，能夠真正理解實際的智能設備原理，并積累開發(fā)經(jīng)驗。

03 入門首選-華清遠見stm32U5開發(fā)板

華清遠見STM32U5開發(fā)板，是一款STM32入門+項目進階開發(fā)板。主控為ST新一代超低功耗MCU旗艦版STM32U5，開發(fā)板采用底板+核心板的分離設計，底板統(tǒng)一，支持STM32G0/F1/F4/U5多核心板，可通過插拔進行不同型號STM32學習。

（1）STM32 入門+項目實戰(zhàn)

20年教培行業(yè)經(jīng)驗積累，華清遠見打造了一系列“入門+項目進階開發(fā)板”，通過基礎知識手把手教學，加上豐富項目案例練手，幫助初學者快速入門。

項目導向式學習

華清遠見STM32開發(fā)板提供項目導向式的學習路線，區(qū)別于單純理論實驗教學，而且將基礎理論與項目實戰(zhàn)相結(jié)合，在STM32裸機開發(fā)及RTOS內(nèi)核開發(fā)的基礎知識學習完成后，都會通過綜合項目實戰(zhàn)的方式，讓學生及時將所學知識應用于實踐當中，既學到了技術，又積累了項目開發(fā)經(jīng)驗，非常適合 STM32 入門學習、項目練手學生畢設、創(chuàng)新競賽、高校教學等場合，而且對于個人求職，豐富簡歷項目經(jīng)驗，也是極有幫助的。

易于上手的入門學習資源

STM32U5開發(fā)板配套了豐富的入門及項目進階學習資料，所有課程均手把手教學，易于上手，帶你快速入門STM32。資料包括開發(fā)教程、PPT課件、視頻課程、工具軟件、開發(fā)源碼、器件手冊、硬件圖紙等。關注微信公眾號“華清遠見在線實驗室”，回復“6”即可免費領取。同時，還提供售后技術支持QQ群答疑，幫助初學者快速入門。

（2）超高性價比，入門首選

采用底板+核心板的分離設計，底板統(tǒng)一，支持 STM32G0/F1/F4/U5 多核心板?？梢酝ㄟ^插拔不同核心板，去實戰(zhàn)不同型號STM32開發(fā)，進行M0+、M3、M33、M4等多種Cortex內(nèi)核學習。開發(fā)板價格超低，僅214元，而且因為底板通用，所以如果想學習多個型號STM32，也不需要重新買整套開發(fā)板，只需要買對應的核心板即可，4個核心板價格也非常低，多型號 STM32 學習成本非常低。

STM32U5優(yōu)勢

STM32U5是ST高性能低功耗系列旗艦產(chǎn)品，凝聚ST超低功耗微控制器技術精華，且延續(xù)STM32F2/F4/F7高性能系列的應用范圍（M33相對M4性能提高+20%），可謂是低功耗系列和高性能系列的集大成者，也是ST目前重推的芯片。且STM32U5嵌入了ST先進的2.5D圖形加速單元，可以讓便攜產(chǎn)品擁有媲美手機界面的驚艷圖效，非常適合做項目實戰(zhàn)拓展學習用。

（3）權(quán)威認證 +國賽加持

STM32U5 開發(fā)板是中國電子學會“嵌入式系統(tǒng)設計工程師中級認證”專用硬件平臺，購買 STM32U5認證套餐，完成開發(fā)板配套課程《基于HAL的STM32U5裸機開發(fā)》及《基于 STM32U5的智能手表項目》的學習，考核合格者即可獲得中國電子學會頒發(fā)的《嵌入式系統(tǒng)設計工程師》中級技術等級證書，可作為專業(yè)技術人員考核評價、崗位聘用、職稱評聘和執(zhí)業(yè)注冊的重要依據(jù)。

同時華清遠見STM32U5開發(fā)板也是2024年嵌入式芯片與系統(tǒng)設計競賽—ST賽道官方推薦的競賽用學習及開發(fā)平臺。通過STM32U5開發(fā)板的學習，可以幫助學生提升技術能力及項目實戰(zhàn)經(jīng)驗，從而有效提升競賽作品質(zhì)量，真正實現(xiàn)“以賽促學、以賽促教”的目的。

04 STM32開發(fā)人才需求現(xiàn)狀及前景

STM32開發(fā)人才需求情況

隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、工業(yè)4.0等趨勢的推動，對具備STM32開發(fā)技能人才的需求也在持續(xù)增長，崗位涵蓋嵌入式軟件工程師、嵌入式開發(fā)工程師、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)工程師、測試工程師等，涉及工業(yè)自動化、消費電子、汽車電子、能源管理、物聯(lián)網(wǎng)等多個領域的企業(yè)。

STM32開發(fā)方向主要包括但不限于以下崗位：

1.嵌入式軟件工程師/開發(fā)工程師

這是STM32開發(fā)者最常見的崗位之一，主要負責STM32微控制器的軟件開發(fā)工作，包括固件設計、編碼、調(diào)試和優(yōu)化。他們還需要編寫驅(qū)動程序來控制各種外設，實現(xiàn)產(chǎn)品的功能需求。

2.物聯(lián)網(wǎng)(IoT)工程師

在物聯(lián)網(wǎng)領域，STM32開發(fā)者負責設計和實施基于STM32的智能設備或邊緣計算節(jié)點，涉及無線通信（如Wi-Fi、藍牙、LoRa、NB-IoT）的集成，以及與云平臺的數(shù)據(jù)交換。

3.系統(tǒng)集成工程師

負責軟硬件的集成，確保STM32系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)或第三方設備的無縫對接，進行系統(tǒng)級別的測試和優(yōu)化。

4.測試工程師

專注于STM32系統(tǒng)的測試，包括單元測試、集成測試、性能測試和壓力測試，確保產(chǎn)品達到質(zhì)量標準。

5.技術支持/售后工程師

為客戶提供基于STM32產(chǎn)品的技術支持，解決客戶在應用、調(diào)試或維護中遇到的問題，有時也參與現(xiàn)場技術支持和培訓。

6.產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)理/項目經(jīng)理

雖然這個角色更側(cè)重于項目管理和產(chǎn)品規(guī)劃，但具有STM32開發(fā)背景的人員能更好地理解技術細節(jié)，指導開發(fā)團隊，制定技術路線圖，確保項目按計劃推進。

7.人工智能(AI)邊緣計算開發(fā)者

利用STM32的算力，開發(fā)能在本地執(zhí)行機器學習模型的智能設備。

8.安全工程師

專注于STM32應用的安全性，防止數(shù)據(jù)泄露和設備被惡意攻擊。

STM32開發(fā)的未來趨勢

隨著技術的演進和市場的變化，STM32開發(fā)從業(yè)人員，作為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)領域的重要角色，其發(fā)展趨勢展現(xiàn)出以下幾點：

1.物聯(lián)網(wǎng)技術融合

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的快速發(fā)展，STM32工程師將越來越多地參與到智能設備、傳感器網(wǎng)絡、遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I域的開發(fā)中。了解無線通信技術（如Wi-Fi、藍牙、LoRa、NB-IoT）以及云平臺的對接將成為必備技能。

2.低功耗設計能力

在可穿戴設備、遠程監(jiān)控、能源管理等應用中，低功耗設計變得尤為重要。STM32工程師需要掌握如何利用STM32的低功耗模式，優(yōu)化代碼和系統(tǒng)設計，以延長電池壽命。

3.安全性增強

隨著物聯(lián)網(wǎng)設備的普及，安全威脅日益增加。STM32工程師需要具備網(wǎng)絡安全意識，掌握加密技術、安全協(xié)議和硬件安全模塊的使用，以保障設備和數(shù)據(jù)的安全。

4.人工智能與邊緣計算

隨著AI技術的下沉，STM32工程師將有機會在邊緣計算領域發(fā)揮作用，設計能夠進行本地數(shù)據(jù)處理和決策的智能設備，這要求工程師掌握一定的機器學習基礎和算法優(yōu)化技巧。

5.跨學科合作

未來的STM32工程師不僅需要精通嵌入式開發(fā)，還需要與機械工程師、數(shù)據(jù)科學家、設計師等跨領域?qū)＜揖o密合作，共同完成復雜系統(tǒng)的設計與開發(fā)。

6.軟件與硬件結(jié)合

在某些高級應用中，STM32工程師可能需要具備一定的硬件設計能力，如了解PCB布局、電源管理、傳感器集成等，以實現(xiàn)軟硬件一體化的解決方案。

7.持續(xù)教育與學習

技術更新快速，STM32工程師需要不斷跟進最新的微控制器型號、開發(fā)工具、編程語言和技術標準，保持學習的熱情和適應能力。。

8.市場增長與就業(yè)機會

從市場反饋來看，STM32工程師的就業(yè)前景良好，特別是在工業(yè)自動化、汽車電子、智能家居等行業(yè)。隨著企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級，對STM32相關人才的需求預計將持續(xù)增長。