news 2026/9/17 8:46:29

RIOT 中 Blackpill STM32F103C8 开发板支持：板级配置、外设映射与烧录实战

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张小明

前端开发工程师

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RIOT 中 Blackpill STM32F103C8 开发板支持：板级配置、外设映射与烧录实战

RIOT 中 Blackpill STM32F103C8 开发板支持：板级配置、外设映射与烧录实战

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本文围绕 RIOT 操作系统中 blackpill-stm32f103c8 开发板的板级支持文档展开，结合仓库中该板卡的 Kconfig、Makefile 与共享的 blxxxpill 板级公共代码，讲清这块基于 STM32F103C8 的廉价开发板在 RIOT 中的组织方式、外设引脚映射（UART/I2C/SPI/ADC/PWM/Timer/QDEC/DMA/USB）以及串口连接、SWD 烧录的实操要点。读完后，你可以正确选用blackpill-stm32f103c8与blackpill-stm32f103cb两种板名进行构建，并理解每一路外设落在哪些物理引脚上、为何会有引脚冲突取舍。

1. Blackpill 是什么：板卡概览

Blackpill（STM32F103C8T6）与 Bluepill 同属一类可以以极低价格购得（文档中提到大约 2 欧元）的 STM32F103 入门级开发板。RIOT 为它们提供了共享的板级支持代码，Blackpill C8 版本对应板名blackpill-stm32f103c8。

需要特别注意的硬件风险（直接引自板级文档的警告）：

  • 真假芯片问题：很多此类开发板上焊接的是假冒 STM32 芯片，能否配合 RIOT 正常工作并不确定，采购时务必留意；
  • Flash 容量不确定：STM32F103C8 标称 64 KiB Flash，但多数实物实际带 128 KiB；也有部分版本报告 32 KiB、实际却是 64 KiB。因此 C8/CB 两种后缀（64 KiB / 128 KiB）与实物并不总是一一对应；
  • USB 座焊接质量：Micro-USB 口有时焊接不良，且常配有错误的电阻，这是已知问题之一（详见第 7 节）。

MCU 关键规格（来自共享文档 boards/common/blxxxpill/doc.md 的 MCU 表）：

项目规格
型号STM32F103C8 / STM32F103CB
内核ARM Cortex-M3
厂商STMicroelectronics
RAM20 KiB
Flash32 / 64 / 128 KiB
主频最高 72 MHz
定时器3 个 16 位
ADC2 个 12 位、10 通道
UART / SPI / I2C / CAN3 / 2 / 2 / 1
供电 Vcc2.0 ~ 3.6 V

外设驱动实现状态（同一文档的 Implementation Status 表）：

外设是否支持
GPIO是
PWM是
UART是
ADC是
I2C是
SPI是
USB否（见下文说明）
Timer是
CAN否

补充说明：从源码结构看，共享配置里其实提供了periph_usbdev特性（见第 4 节特性清单），STM32F103 自身带 USB FS 外设；文档表格中“USB: no”更多反映的是板级 USB 座焊接/电阻问题导致实际不可用。

2. 板级支持在 RIOT 仓库中的组织方式

RIOT 的板级支持遵循“板卡目录 + 公共目录”的分层结构。Blackpill C8 的目录非常精简：

  • boards/blackpill-stm32f103c8/Kconfig
  • boards/blackpill-stm32f103c8/Makefile
  • boards/blackpill-stm32f103c8/Makefile.features
  • boards/blackpill-stm32f103c8/include/board.h

板名与 CPU 型号在 Kconfig 中绑定：Kconfig 中BOARD_BLACKPILL_STM32F103C8选择公共板卡BOARD_COMMON_BLXXXPILL与 CPU 型号CPU_MODEL_STM32F103C8，并 source 公共 Kconfig。构建系统侧，Makefile 只有一行关键内容——把公共目录拉进编译路径：

MODULE = board DIRS = $(RIOTBOARD)/common/blxxxpill include $(RIOTBASE)/Makefile.base

而 Makefile.features 声明该板属于stm32CPU 家族、具体型号为stm32f103c8，并复用公共 features 文件。这意味着 Blackpill 的几乎所有实质工作都集中在共享目录 boards/common/blxxxpill/ 中，该板卡目录只做了“型号 + LED 引脚”两处的差异化。CB 变体 boards/blackpill-stm32f103cb/Kconfig 的结构与之完全同构，仅把 CPU 型号换成CPU_MODEL_STM32F103CB。

提供的功能特性

公共 features 文件 boards/common/blxxxpill/Makefile.features 声明该板提供以下 RIOT 特性：

CPU = stm32 FEATURES_PROVIDED += periph_adc FEATURES_PROVIDED += periph_dma FEATURES_PROVIDED += periph_i2c FEATURES_PROVIDED += periph_pwm FEATURES_PROVIDED += periph_rtc FEATURES_PROVIDED += periph_rtt FEATURES_PROVIDED += periph_spi FEATURES_PROVIDED += periph_timer FEATURES_PROVIDED += periph_uart FEATURES_PROVIDED += periph_qdec FEATURES_PROVIDED += periph_usbdev FEATURES_PROVIDED += riotboot

即：ADC、DMA、I2C、PWM、RTC、RTT、SPI、Timer、UART、QDEC（正交编码器）、USB 设备驱动框架以及 riotboot 启动能力。其中 RTC/RTT 依赖板载晶振——boards/common/blxxxpill/Kconfig 通过select BOARD_HAS_HSE / BOARD_HAS_LSE声明板上同时具备高速（HSE）与低速（LSE）晶振，这对应外设配置中 RTT 使用 16384 Hz 的 LSE 作为时钟源。

3. 板级头文件：LED、STDIO 与 xtimer

LED0 引脚：Blackpill 与 Bluepill 的关键差异

Blackpill 板卡目录里唯一有“板级差异”语义的头文件是 board.h：

#define LED0_PORT GPIO_PORT_B /**< GPIO port of LED 0 */ #define LED0_PORT_NUM PORT_B /**< GPIO Port number the LED is connected to */ #define LED0_PIN_NUM 12 /**< Pin number the LED is connected to */

即 Blackpill 的板载 LED 接在PB12。对比之下，Bluepill 的 LED 在 PC13——这一点由公共头文件 board_common.h 的默认值体现：只有当LED0_PORT_NUM未定义时才回落到PORT_C / 13，所以 Blackpill 的board.h先定义 PB12、再 include 公共头（注释特别强调“该 include 必须位于 LED0 参数定义之后”）。

公共头还声明了两个重要默认值：

  • LED0_IS_INVERTED 1：该板 LED 低电平点亮，GPIO 层会自动处理取反；
  • STDIO_UART_DEV UART_DEV(0)：标准输入输出绑定到 0 号 UART，也就是下一节会讲到的 USART1（PA9/PA10）；
  • XTIMER_WIDTH (16)与XTIMER_BACKOFF (19)：xtimer 高精度定时器使用 16 位计数器、19 的退避参数，这决定了板上 xtimer 的溢出行为（16 位计数器溢出周期比 32 位时更短，对长睡眠场景需留意）。

SAUL 传感器抽象层也把板载 LED 注册成了一个 GPIO 外设，见 gpio_params.h：

static const saul_gpio_params_t saul_gpio_params[] = { { .name = "LED", .pin = LED0_PIN, .mode = GPIO_OUT, .flags = (SAUL_GPIO_INVERTED | SAUL_GPIO_INIT_CLEAR) }, };

其中SAUL_GPIO_INVERTED与上文LED0_IS_INVERTED保持一致，初始化状态为 CLEAR（灭灯），在 Blackpill 上即 PB12 输出高电平为灭。

4. 外设引脚映射：periph_conf.h 逐项解析

所有外设与引脚的对应关系集中在 boards/common/blxxxpill/include/periph_conf.h。以下逐项说明，并标注 Blackpill 特有的取舍逻辑。

UART（3 路）

uart_config 定义了：

设备号外设RX 引脚TX 引脚DMA（启用 periph_dma 时）
UART_DEV(0)USART1（APB2）PA10PA9DMA1 流 3
UART_DEV(1)USART2（APB1）PA3PA2DMA1 流 6
UART_DEV(2)USART3（APB1）PB11PB10DMA1 流 1

注意 0 号 UART（USART1）正是STDIO_UART_DEV绑定的端口，PA9/PA10 也是板上引出的串口针脚——这与文档“Connecting via Serial”一节完全对应。另外从配置结构看，USART3 的 PB10/PB11 与 I2C2 的 SCL/SDA 复用同一对引脚，两路不能同时启用。

I2C（2 路）

i2c_config：

设备号外设SCLSDA速度
I2C_DEV(0)I2C1（APB1）PB8PB9I2C_SPEED_NORMAL
I2C_DEV(1)I2C2（APB1）PB10PB11I2C_SPEED_NORMAL

源码注释特别指出：这块板子做 I2C 通信可能需要外部上拉电阻。

SPI（2 路，注意与 ADC 的互斥）

spi_config：

设备号外设MOSIMISOSCLKCSDMA
SPI_DEV(0)SPI2（APB1）PB15PB14PB13PB12TX 流 3 / RX 流 2
SPI_DEV(1)SPI1（APB2）PA7PA6PA5PA4TX 流 1 / RX 流 0

第二路 SPI1 被#ifndef MODULE_PERIPH_ADC包裹：SPI1 的四根引脚 PA4~PA7 恰好是 ADC 的 4 个通道，启用 ADC 模块时 SPI1 自动退出配置，SPI 只剩 SPI2 一路。这是典型的引脚复用取舍，由构建系统按模块依赖自动裁决。

ADC（6 通道 + 2 内部通道，Blackpill 少 2 路）

adc_config 默认提供 PA0、PA1、PA4~PA7 共 6 个外部通道，外加通道 16（片内温度传感器）与通道 17（VREF 内部参考）。Bluepill 还能再用 PB0/PB1 作 ADC 8/9 通道，但源码注释明确说明了对 Blackpill 的取舍：

/* The blackpill has a few pins less. PB0 and PB1 are among the GPIOs not * exposed due to the lower pincount. * * Also, this conflicts with PWM. We prefer PWM over ADC here to provide * 6 external ADC inputs, and 4 PWM outputs (instead of 8 ADC inputs and * 2 PWM outputs). */

即 Blackpill 引脚较少，PB0/PB1 未引出，且它们与 PWM 冲突；RIOT 选择“牺牲 2 路 ADC、保住 4 路 PWM”的方案。因此 Blackpill 上ADC_NUMOF为 8（6 外部 + 2 内部），Bluepill 上为 10。

PWM（TIM3，AFIO 重映射到 PB4/PB5）

pwm_config 使用 TIM3，并通过.remap = AFIO_MAPR_TIM3_REMAP_1把输出引脚从默认的 PA6/PA7 重映射到PB4/PB5；Bluepill 变体（非 Blackpill 宏）还会追加 PB0/PB1 作为 cc_chan 2/3，凑满 4 路 PWM。共享文档的 “Using PWM” 一节写的是 A8~A11 可用，但从当前源码配置看，实际生效的 PWM 引脚是 PB4/PB5（Blackpill 只有这 2 路）——以源码为准。

定时器与 QDEC

timer_config 提供 3 个 16 位定时器：TIM2/TIM3/TIM4，均在 APB1 总线，max = 0xFFFF，中断分别为isr_tim2/3/4——与文档 MCU 表中“3x 16-Bit Timer”一致。

qdec_config（正交编码器）以 TIM4 为基础（PB6/PB7），并带有两个带冲突保护的可选项：TIM3 版本（PB4/PB5，与 PWM 互斥，#ifndef MODULE_PERIPH_PWM）和 TIM1 版本（PA8/PA9，与UART_DEV(0)互斥，#ifndef MODULE_PERIPH_UART）。再次体现了“按启用模块做引脚仲裁”的设计。

DMA（5 条流）

dma_config 配置了 DMA1 的 5 条流，注释标明了每路用途：

static const dma_conf_t dma_config[] = { { .stream = 1 }, /* DMA1 Channel 2 - SPI1_RX / USART3_TX */ { .stream = 2 }, /* DMA1 Channel 3 - SPI1_TX */ { .stream = 3 }, /* DMA1 Channel 4 - SPI2_RX / USART1_TX */ { .stream = 4 }, /* DMA1 Channel 5 - SPI2_TX */ { .stream = 6 }, /* DMA1 Channel 7 - USART2_TX */ };

配合上文 UART/SPI 各配置项里的.dma字段（如 USART1 取流 3、USART2 取流 6、SPI2 TX 取流 3 / RX 取流 2），启用periph_dma模块后串口与 SPI 传输即可走 DMA。

RTT 与 RTT 时钟源

RTT_FREQUENCY 定义为 16384 Hz，对应 LSE 32.768 kHz 晶振的二分频，是 STM32 上 RTT（real time tick）的标准做法；这也是该板periph_rtt+periph_rtc特性的硬件基础。

USB 设备驱动框架

stm32_usbdev_fs_config 声明了 STM32F103 的 USB FS 外设：DM/DP 落在 PA11/PA12，中断为isr_usb_lp_can1_rx0。框架层面已就绪，但如第 1 节所述，板子 Micro-USB 座的焊接/电阻问题决定了 USB 口实际可用性存疑。

5. 构建与运行：两个板名的选择

共享文档给出了明确的构建指引：

  • 板上是C8（64 KiB Flash）芯片 → 使用板名blackpill-stm32f103c8；
  • 板上是CB（128 KiB Flash）芯片 → 使用板名blackpill-stm32f103cb（对应目录 boards/blackpill-stm32f103cb/ 同构存在）。

由于实物 Flash 大小经常与丝印不符（C8 标 64 KiB 实际可能是 128 KiB），选错板名通常不会立刻失败，但链接脚本给出的 Flash 边界会影响应用空间。RIOT 应用构建的标准方式是以板名为参数调用 make，例如以经典示例 blinky 为例：

make -C examples/basic/blinky -j8 BOARD=blackpill-stm32f103c8 make -C examples/basic/blinky -j8 BOARD=blackpill-stm32f103c8 flash

构建时BOARD=...会解析出上文第 2 节的 Kconfig 链（板卡 → common/blxxxpill → stm32 公共配置），并据此自动启用periph_*各模块。CI 中也有大量测试直接以blackpill-stm32f103c8为目标板构建，例如 tests/bench/xtimer/Makefile、tests/net/gnrc_netif/Makefile.ci 等，可作为该板名可用性的旁证。

6. 通过串口连接

共享文档 “Connecting via Serial” 一节的完整操作要点：

  • 默认使用的串口是UART1（USART1），物理引脚PA9 = TX，PA10 = RX；
  • 串口参数：115200 baud、1 stop bit、无校验（8N1）。

从源码侧验证：STDIO_UART_DEV UART_DEV(0)（board_common.h）把 stdio 绑到 0 号 UART，而 uart_config 中 0 号 UART 的tx_pin = PA9、rx_pin = PA10，与文档描述一一对应。因此用 TTL 串口线接 PA9/PA10 后即可看到 RIOT 的启动日志与riot:命令行提示符。

7. 烧录与已知问题

烧录

烧录流程在 RIOT 官方的板级指南（STM32 通用页）中有详细描述；就本文档而言，关键信息是板名：STM32F103C8 的 Blackpill 用blackpill-stm32f103c8，CB 变体用blackpill-stm32f103cb。配合make ... flash即可完成烧写（具体调试器选型与 OpenOCD 配置属于 RIOT STM32 通用烧录指南的范畴）。

已知问题一：USB 座

Micro-USB 口有时焊接不良，且通常配有错误的电阻，社区有若干修复方法（原文档链接至 Blue Pill Wiki 的 Hardware installation 章节）。如果你的 USB 口无法稳定供电或枚举，优先怀疑这一点。

已知问题二：烧录失败（SWD 接线对照表）

烧录失败时，先检查调试器是否连好——包括硬件复位（NRST）信号线。共享文档给出了完整的接线对照表：

调试器侧引脚板子侧引脚
SWDIODIO
SWCLKDCLK
NRSTR
GNDGND
VDD（3.3V，注1）3.3
Target VCC（注2）3.3
  • 注1（*）：多数调试器自带 3.3V 电源给板子上电；也可以改用 TTL 电平转换模块或 Micro-USB 给板子上电；
  • 注2（**）：部分调试器会监测目标电压，其 Target VCC 引脚需接到板子任一 3.3V 引脚。

另一个高频坑：极便宜的 SWD 调试器（约 2 欧元档）往往没有 Target VCC 引脚（无妨），但复位信号线经常缺失或失效。变通办法是：在 OpenOCD 试图连接时手动按一下板载复位键；烧录完成后再按一次复位键让新镜像启动。

选购提示

这类板子在市面上名字不一，可能叫bluepill/blue pill，也可能要用stm32f103c8或stm32f103c8t6关键字搜到（Blackpill 同理，认准 STM32F103C8T6 模块即可）。

8. 小结

Blackpill STM32F103C8 在 RIOT 中的支持体现了仓库板级架构的典型模式：板卡目录（boards/blackpill-stm32f103c8/）只承载差异化信息——Kconfig 绑定CPU_MODEL_STM32F103C8、board.h把 LED0 定义到 PB12；其余 GPIO、UART、I2C、SPI、ADC、PWM、Timer、QDEC、DMA、USB 的全部引脚映射与冲突仲裁逻辑都收敛在共享的 boards/common/blxxxpill/ 中，并通过FEATURES_PROVIDED暴露给构建系统。理解这张引脚映射表和 C8/CB 两个板名之后，再配合 115200 8N1 的串口参数与第 7 节的 SWD 接线/复位键技巧，就足以在这块廉价 Cortex-M3 板子上完成从构建、烧录到串口交互的完整闭环。

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