图像处理篇---宽高比和分辨率的关系 - 实践
2026/1/3 10:56:33
从零开始：用 STM32CubeMX 点亮第一颗 LED
你有没有过这样的经历？手握一块“蓝丸”开发板（Blue Pill），插上 ST-Link，打开 Keil 或 CubeIDE，却不知道从哪里下手。看着密密麻麻的引脚、复杂的时钟树和陌生的 HAL 库函数，心里直打鼓——点亮一个 LED 真的有这么难吗？
其实不然。
今天我们就来干一件“最小但完整”的事：使用 STM32CubeMX + HAL 库，在 STM32F103C8T6 上点亮并闪烁一颗 LED。别小看这个动作，它背后串起了现代嵌入式开发的核心链条——图形化配置、时钟初始化、GPIO 控制、代码生成与下载调试。走完这一趟，你就真正跨进了 STM32 的世界。
为什么是“点亮LED”？因为它不只是亮灯
在嵌入式领域，”Blink LED” 被称为程序员的“Hello World”。但它远不止输出一个高低电平那么简单。完成这一步意味着：
- 你已经能正确搭建工程；
- 掌握了从芯片选型到代码烧录的全流程；
- 理解了时钟、电源、引脚的基本关系；
- 学会了如何通过工具链控制硬件行为。
更重要的是，这是你第一次让代码“动起来”——那种看到灯按你的节奏闪烁的感觉，会给你巨大的正反馈。而这种信心，正是继续深入学习定时器、串口、RTOS 的基石。
我们要用到哪些核心技术？
在整个过程中，你会接触到三个关键角色：STM32CubeMX、HAL库 和 GPIO外设。它们各司其职，协同工作。
先说结论：这套组合好在哪？
| 技术 | 解决的问题 |
|---|---|
| STM32CubeMX | 告别查手册配寄存器，可视化搞定引脚与时钟 |
| HAL库 | 统一API，屏蔽底层差异，提升可移植性 |
| GPIO | 最基础也是最重要的交互接口 |
传统开发需要手动计算 PLL 分频系数、写 RCC 寄存器、配置模式/类型/速度……而现在，这些都可以交给工具自动完成。我们只需关注逻辑本身。
动手前准备：你需要什么？
硬件清单
- STM32F103C8T6 开发板（俗称“蓝丸”）
- ST-Link V2 下载器（或集成式）
- 杜邦线若干（建议公对母）
- USB 数据线（用于给 ST-Link 供电）
💡 提示：大多数蓝丸开发板自带一个连接到 PA5 的 LED（通常标为 PC13 或 LD2，具体看丝印）。如果你不确定，可以查看原理图或直接测量通断。
软件环境
- STM32CubeMX （免费）
- 编译器 + IDE：
- Keil MDK（需授权）
- IAR Embedded Workbench（商业）
- 或推荐新手使用的STM32CubeIDE（ST 官方免费集成环境）
本文以生成 Keil 工程为例，但流程通用。
第一步：创建工程 —— 让工具认识你的芯片
打开 STM32CubeMX，点击New Project。
- 在搜索框中输入
STM32F103C8； - 找到对应的型号（Package: LQFP48），双击进入配置界面。
此时你会看到一张芯片引脚图，所有可用 IO 都清晰列出。这就是 CubeMX 的核心优势之一：所见即所得地规划引脚功能。
第二步：配置 PA5 引脚驱动 LED
假设我们要控制的 LED 接在PA5上（常见于多数开发板），且为共阳极接法（即 LED 正极接 3.3V，负极经限流电阻接地，由 MCU 输出低电平导通）。
在 Pinout 视图中操作：
- 找到PA5引脚；
- 点击下拉菜单，选择GPIO_Output；
- 可选命名：在右侧“User Label”栏填入
LED_PIN，方便后续代码识别。
就这么简单？没错！CubeMX 会自动帮你开启 GPIOA 的时钟，并生成初始化代码。
⚠️ 注意事项：不要随意将多个外设分配到同一引脚，否则会出现冲突警告。CubeMX 会在底部提示“Pin Conflict”。
第三步：配置系统时钟 —— 让主频跑起来
点击顶部菜单Clock Configuration。
我们的目标是让系统主频达到72MHz（这是 STM32F103 的最高主频）。
- 外部晶振选择 HSE（通常为 8MHz）；
- 将 PLL Source Mux 切换为 HSE；
- 设置 PLL Multiplier 为 x9 → 8MHz × 9 = 72MHz；
- 将 SYSCLK Source 切换为 PLLCLK。
此时你会发现：
- AHB 总线频率 = 72MHz（不分频）
- APB1 = 36MHz（2分频）
- APB2 = 72MHz（1分频）
同时 Flash Latency 自动设为 2WS（等待周期），确保高速运行下的稳定性。
✅ 检查右上角绿色对勾是否出现，表示配置合法。
第四步：生成初始化代码 —— 告别手敲寄存器
切换到Project Manager标签页，进行以下设置：
| 配置项 | 推荐设置 |
|---|---|
| Project Name | Blink_LED |
| Project Location | 自定义路径 |
| Toolchain / IDE | MDK-ARM（Keil）或其他 |
| Firmware Package Framework | STM32Cube FW_F1 v1.8.x+ |
勾选：
- ☑️Generate peripheral initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per peripheral
（模块化管理代码，便于维护）
- ☑️Copy all used libraries into the project（可选）
最后点击Generate Code，等待几秒后，工程文件夹自动生成。
第五步：编写主循环逻辑 —— 让灯闪起来
进入生成的工程目录，用 Keil 打开.uvprojx文件。
找到main.c，在while(1)循环中添加如下代码：
/* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // 翻转 PA5 电平 HAL_Delay(500); // 延时 500ms } /* USER CODE END WHILE */✅ 关键提醒：所有用户代码必须写在
/* USER CODE BEGIN */和/* USER CODE END */之间，否则下次重新生成代码时会被清除！
函数解析：
HAL_GPIO_TogglePin()：自动切换引脚状态，无需判断当前是高还是低；HAL_Delay()：基于 SysTick 的毫秒级延时，精度可靠；- 整个逻辑简洁明了，完全不用关心 BSRR/BRR 寄存器怎么操作。
第六步：编译、下载、观察结果
- 在 Keil 中点击Build（F7），确认无报错；
- 连接 ST-Link 到开发板 SWD 接口（SWDIO、SWCLK、GND、3.3V）；
- 点击Download（Flash -> Download）；
- 下载完成后复位或重新上电。
🎉 成功的话，你应该能看到板载 LED 以约每秒一次的频率稳定闪烁！
背后发生了什么？深入看看自动生成的关键代码
虽然我们不需要手写初始化代码，但理解它是怎么来的，才能真正掌握。
1. GPIO 初始化：谁在控制 PA5？
static void MX_GPIO_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; /* 使能 GPIOA 时钟 */ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); /* 配置 PA5 为推挽输出 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出 GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 无上下拉 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 低速即可 HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); }📌重点说明：
- 必须先调用__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()，否则后续配置无效；
-GPIO_MODE_OUTPUT_PP是最常用的输出模式，适合驱动 LED；
-Speed设为 LOW 是因为 LED 不需要高速翻转，有助于降低 EMI。
2. 时钟配置：72MHz 是怎么来的？
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; // 8MHz * 9 = 72MHz RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;这段代码实现了外部晶振倍频至 72MHz，并将其设为系统主时钟源。这也是HAL_Delay()能精确计时的前提。
常见问题排查指南（避坑秘籍）
| 问题现象 | 可能原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| LED 不亮 | 接线错误或极性反接 | 检查 LED 是否阴极接地，PA5 是否输出低电平点亮 |
| 编译失败 | 缺少头文件或路径错误 | 确保工程未移动位置，重新生成代码 |
| 下载失败 | ST-Link 未识别 | 检查接线顺序（GND、SWCLK、SWDIO）、供电是否正常 |
| 灯常亮不闪 | 主循环未执行 | 检查是否启用了 JTAG/SWD 冲突引脚（PA13/PA14） |
| 延时不准确 | 时钟配置错误 | 回到 Clock Configuration 页面检查 PLL 设置 |
🔍 小技巧：可以用万用表测 PA5 引脚电压，若为 ~1.6V 左右，可能是浮空状态；正常应接近 0V 或 3.3V。
更进一步：不只是“亮灯”，还能做什么？
当你成功点亮 LED 后，接下来的路才刚刚开始。你可以尝试：
- 改用定时器中断实现精准延时（告别阻塞式
HAL_Delay） - 使用 PWM 控制亮度，做出呼吸灯效果
- 添加按键输入，实现双击/长按识别
- 通过串口发送日志：“LED is blinking!”
- 移植 FreeRTOS，创建独立任务控制多个 LED
每一个扩展，都是对原有知识的一次深化。
写在最后：点亮的不仅是 LED，更是信心
回过头看，整个过程看似简单，但它涵盖了嵌入式开发最关键的几个环节：
- 芯片选型与引脚规划
- 时钟系统的理解与配置
- 外设初始化与 HAL API 使用
- 工程构建与烧录调试
而这一切，都建立在一个理念之上：让工具做它擅长的事，让人专注于逻辑设计。
STM32CubeMX + HAL 的组合，正是为了降低入门门槛、提高开发效率而生。它可能不是性能最优的选择，但对于教学、原型验证和中小型项目来说，无疑是目前最成熟、最友好的方案。
所以，别再犹豫了。插上你的开发板，打开 CubeMX，亲手点亮那颗属于你的 LED 吧。
当你看到灯光按照你的意志闪烁时，你会明白：每一行代码，都在真实地改变物理世界。
💡互动时间：你在第一次点亮 LED 时遇到过什么奇怪的问题？欢迎在评论区分享你的“踩坑”经历，我们一起排雷！