4、单片机选型与开发环境：STM32与ESP32对比，Keil/Arduino IDE搭建，GPIO与中断配置

做多级预警系统，第一步就是选“大脑”。

我见过不少新手，一上来就纠结STM32还是ESP32。其实没那么玄乎。说白了，这两款芯片都是好料子，但脾气秉性完全不同。今天我就结合自己做烟感+气体传感器项目的经验，跟你聊聊怎么选、怎么搭环境、怎么把GPIO和中断玩明白。

4.1 STM32 vs ESP32：选型对比

先看一张对比表，心里有个底：

我个人习惯这样选：

• 如果预警系统是独立运行的，比如工厂里的本地声光报警，不依赖云平台——我选STM32。它稳定、抗干扰强，我在一个化工厂项目里用过STM32F103，连续跑了两年没重启过。
• 如果预警系统需要联网，比如把数据传到手机App或云平台——我选ESP32。它自带WiFi，省一个通信模块的钱和空间。我做过一个家用燃气报警器，ESP32直接连MQTT，调试起来特别快。

4.2 开发环境搭建：Keil vs Arduino IDE

环境搭建这件事，说难不难，说简单也容易卡住。我分别说说两种方式。

4.2.1 Keil MDK（针对STM32）

Keil是老牌工具了。我当年入行时用的就是它，界面虽然复古，但功能扎实。

搭建步骤：

1. 去Keil官网下载MDK-Arm，安装时注意选对版本（我用的是5.38）。
2. 安装芯片包：打开Pack Installer，搜索STM32F1系列，下载安装。
3. 新建工程：Project → New μVision Project，选芯片型号（比如STM32F103C8）。
4. 添加启动文件、系统文件、你的main.c。
5. 配置烧录器：我用ST-Link，在Debug选项卡里选ST-Link Debugger。

4.2.2 Arduino IDE（针对ESP32）

Arduino IDE就友好多了。说白了，它把底层封装好了，你只管写逻辑。

搭建步骤：

1. 下载Arduino IDE（我用的是2.x版本，界面清爽很多）。
2. 添加ESP32开发板：文件 → 首选项 → 附加开发板管理器网址，填入：https://espressif.github.io/arduino-esp32/package_esp32_index.json
3. 工具 → 开发板管理器，搜索ESP32，安装。
4. 选择开发板：工具 → 开发板 → ESP32 Arduino → ESP32 Dev Module。
5. 写代码，点上传。搞定。

4.3 GPIO配置：点亮一个LED开始

不管用哪款芯片，GPIO都是最基础的操作。我习惯先点亮一个LED，确认硬件和软件都通了，再往下做。

4.3.1 STM32的GPIO配置（HAL库）

// 初始化GPIO
void MX_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();  // 使能GPIOC时钟

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;  // PC13接LED
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  // 推挽输出
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
}

// 主循环中翻转LED
while (1)
{
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);
    HAL_Delay(500);
}

你看，HAL库的代码虽然啰嗦，但结构清晰。我在项目中习惯用HAL库，因为可读性好，后期维护方便。

4.3.2 ESP32的GPIO配置（Arduino框架）

#define LED_PIN 2  // 开发板上的LED通常接GPIO2

void setup() {
    pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
    delay(500);
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    delay(500);
}

Arduino的代码就简洁多了。你想想看，三行代码搞定一个闪烁LED。这就是为什么我推荐原型阶段用Arduino——快，真快。

4.4 中断配置：让系统学会“抢答”

预警系统里，中断是灵魂。为什么？因为传感器触发报警时，你不能让CPU轮询等待，必须立刻响应。中断就是让CPU学会“抢答”。

4.4.1 STM32的外部中断配置

我以按键触发中断为例，这个在预警系统中很常见——比如手动消音按钮。

// 配置PA0为外部中断（下降沿触发）
void MX_EXTI_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;  // 下降沿触发
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);
}

// 中断服务函数
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    if(__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_PIN_0) != RESET)
    {
        // 处理中断：比如关闭蜂鸣器
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET);
        __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_PIN_0);
    }
}

4.4.2 ESP32的中断配置

ESP32的Arduino框架下，中断配置更简单：

#define BUTTON_PIN 0  // 开发板上的BOOT按钮

void IRAM_ATTR buttonISR() {
    // 注意：中断里不要用Serial.print()
    // 只做标志位操作
    alarmFlag = true;
}

void setup() {
    pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
    attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(BUTTON_PIN), buttonISR, FALLING);
}

void loop() {
    if(alarmFlag) {
        alarmFlag = false;
        // 处理报警逻辑
        Serial.println("Alarm triggered!");
    }
}

这里有个细节：IRAM_ATTR 这个修饰符。ESP32的中断函数必须放在IRAM中运行，否则可能触发看门狗复位。我第一次用ESP32做中断时没加这个，结果系统动不动就重启，查了好久才发现。

4.5 本章知识体系

下面这张图，帮你理清本章的核心逻辑：

嗯，这张图把本章的三个核心模块串起来了。你跟着这个顺序走，基本不会乱。

我个人的经验是：不管选哪款芯片，先把GPIO和中断玩熟。这两个搞定了，剩下的就是传感器驱动和逻辑组合了。下一章我们开始实战——把烟感传感器接上去，看看数据怎么读。

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