st-forge · STM32F1 / ARM Cortex-M3

仓库状态：公开。课程路线已经定稿，具体内容由 st-forge 按自己的节奏建设。

st-forge 是锁定 STM32F1 / ARM Cortex-M3 的单片机学习工坊，当前统一使用 STM32F103C8T6 Blue Pill 作为课程基准。

它从 CPU、内存、总线、寄存器和电气信号出发，解释程序如何启动、外设如何运行、抽象层为何出现，最后进入调试、升级和单核 FreeRTOS。课程不以“会调用 HAL”为终点，也不扩展成泛 STM32 系列大全。

固定边界

• 芯片与板卡：STM32F1，基准为 STM32F103C8T6 Blue Pill
• 语言：C 是唯一主线
• 工具链：CMake、ARM GCC、OpenOCD、GDB、ST-Link
• 生态对照：STM32CubeMX、MDK 和其他商业工具只用于说明生态差异
• 教学顺序：先理解寄存器与硬件机制，再用 HAL 完成同一现象并阅读其实现
• 验证原则：Host、micro-forge 和 STM32F103 真板各自证明不同层面的结论

现代 C++ 外设抽象只保留为远期独立选修，不与 C 主线并行维护。STM32F4、F7、H7 等系列也不进入当前路线。

教学方法

同一主题从三个尺度解释：

1. 宏观：STM32F103 是一台由 CPU、存储器、总线、时钟和外设组成的计算机。
2. 中观：外设是地址空间中的一组内存映射寄存器。
3. 微观：寄存器操作最终对应真实电平、边沿和通信时序。

适用的外设按照“轮询 → 中断 → DMA”递进，但不机械地要求每个外设实现三遍。HAL 用于理解产业抽象和工程落地，不替代硬件机制教学。

课程路线

阶段	主题	学习结果
P0	课程准备与硬件心智模型	会查芯片资料、参考手册和原理图，理解供电、BOOT、SWD 与基本地址空间
P1	工具链与最小工程	跑通源码、编译、链接、ELF/BIN、烧录和 GDB 调试闭环
P2	启动、链接、内存与时钟	理解复位到 main、向量表、链接脚本、Flash/SRAM 和 RCC
P3	GPIO、通信、中断与时间	掌握 GPIO、EXTI/NVIC、USART、SysTick、看门狗和定时器
P4	ADC、DMA、I2C、SPI 与 Flash	建立采样、数据搬运、总线事务和片内持久化能力
P5	异常、低功耗与启动升级	能分析 HardFault，理解 RTC、低功耗和串口 IAP
P6	FreeRTOS 单核移植与调度观察	从任务栈、SysTick、PendSV 和 SVC 解释一次上下文切换
P7	课程综合与收束	组合已学能力完成一个规模受控、可调试、可验证的课程项目

验证边界

环境	负责内容	不能替代
Host	消抖、环形缓冲区、命令与协议解析、CRC、状态机	Cortex-M3 启动、外设和板级行为
micro-forge	已实现范围内的 Cortex-M3、NVIC/SCB/SysTick、RCC、GPIO、USART、TIM、AFIO/EXTI、FLASH	尚未建模的 ADC、DMA、I2C、SPI，仍需深化的 FLASH 行为，以及真实电气行为
STM32F103 真板	SWD、实际电平与波形、外设请求、Flash、低功耗、IAP 和 FreeRTOS 板上调度	无

模拟通过不等于硬件通过；没有真板记录的板级能力不能写成“已验证”。

与其他仓库的关系

仓库	职责
st-forge	课程、最小实验、Blue Pill 工程、HAL 对照与真板验证
micro-forge	已支持 STM32F103 能力的模拟、追踪和可观测性
BareMetal-Drivers	成熟、可复用的器件、协议和生产型驱动资产
Tutorial_FreeRTOS	FreeRTOS 通识、Host 模拟和内核原语教学

st-forge 中的寄存器实现服务于教学，可以故意直接和低效；成熟的可复用驱动进入 BareMetal-Drivers，避免双份维护。

远期选修与不做事项

OLED、RTC 完整实验、红外、单一传感器、CAN、RS485、SD/FATFS、USB Device、其他 STM32F1 容量与封装，以及现代 C++ 寄存器抽象，只在主线稳定后评估。

Blue Pill 不具备或不适合作为主线的 DAC、FSMC LCD、触摸屏、摄像头、外部 SRAM 和手写识别等内容，不纳入当前课程。

链接

• st-forge 仓库