STM32F103寄存器方式点亮LED流水灯

一、STM32F103系列芯片

1. 简介

STM32F系列属于中低端的32位ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体（ST）公司出品，其内核是Cortex-M3[^1]。
该系列芯片按片内Flash的大小可分为三大类：小容量（16K和32K）、中容量（64K和128K）、大容量（256K、384K和512K）。
芯片集成定时器Timer，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART等多种外设功能。

详解STM32T103C8T6：
STM32代表STM32家族，32位MCU；
F代表产品类型为基础型；
103代表特定功能为STM32基础型；
C代表引脚数为48&49引脚；
8代表内存容量为64KB；
T代表封装为QFP；
6代表温度范围为-40到+85℃。

2. 存储器映射

• 存储器空间
  Cortex‐M3 支持4GB 存储空间。整块4G存储器开始地址标为0x0000_0000，结束地址为0xFFFF_FFFF，地址的位数是32位，那么2^32=4,294,967,296。
  由于一个基本的存储单元是8bits即1Byte（每个地址对应一个存储单元，这样如果只是访问某一bit就要使用位操作，或者使用位带操作），因此4,294,967,296/1024=4,194,304KB，4,194,304/1024=4096MB，4094/1024=4GB。

• 存储器映射

这4GB的存储空间被划分成8个块，每一块用来与特定功能完成映射。映射关系如图所示。

（某博主的个人理解：这4GB的空间指的是地址空间，每个地址对应一个具体的设备。CPU并不知道每个设备是什么，它所关心的只有地址，获取相应的地址，然后找到地址对应的存储单元或者寄存器，进行读取或者写入数据即可。4GB是它最大支持的地址数目，但是实际可能没有使用那么多。）

• 存储器功能分类

序号	用途	地址范围
Block0	Code	0x0000 0000 ~ 0x1FFF FFFF(512MB)
Block1	SRAM	0x2000 0000 ~ 0x3FFF FFFF(512MB)
Block2	片上外设	0x4000 0000 ~ 0x5FFF FFFF(512MB)
Block3	FSMC的bank1~bank2	0x6000 0000 ~ 0x7FFF FFFF(512MB)
Block4	FSMC的bank3~bank4	0x8000 0000 ~ 0x9FFF FFFF(512MB)
Block5	FSMC寄存器	0xA000 0000 ~ 0xCFFF FFFF(512MB)
Block6	没有使用	0xD000 0000 ~ 0xDFFF FFFF(512MB)
Block7	Cortex-M3内部外设	0xE000 0000 ~ 0xFFFF FFFF(512MB)

在这 8个 Block里面，有 3个块非常重要，也是我们最关心的三个块。Block0用来设计 成内部 FLASH，Block1 用来设计成内部 RAM，Block2 用来设计成片上的外设，下面我们 简单的介绍下这三个 Block 里面的具体区域的功能划分。

• 存储器 Block0 内部区域功能划分

Block0 主要用于设计片内的 FLASH，我们使用的 STM32F103ZET6（霸道）和 STM32F103VET6（指南者）的 FLASH 都是 512KB，属于大容量。要在芯片内部集成更大 的 FLASH 或者 SRAM 都意味着芯片成本的增加，往往片内集成的 FLASH 都不会太大，ST 能在追求性价比的同时做到512KB，实乃良心之举。Block内部区域的功能划分具体见下表。

块	用途说明	地址范围
Block0	预留	0x1FFE C008 ~ 0x1FFF FFFF
Block0	选项字节：用于配置读写保护、 BOR 级别、软件/硬件看门狗以及器 件处于待机或停止模式下的复位。当 芯片不小心被锁住之后，我们可以从 RAM 里面启动来修改这部分相应的 寄存器位。
Block0	系统存储器：里面存的是ST出厂时 烧 写 好 的 isp 自 举 程 序 （ 即 Bootloader），用户无法改动。串口 下载的时候需要用到这部分程序。	0x1FFF F000- 0x1FFF F7FF
Block0	预留	0x0808 0000 ~ 0x1FFF EFFF
Block0	FLASH：我们的程序就放在这里。	0x0800 0000 ~ 0x0807 FFFF (512KB)
Block0	预留	0x0008 0000 ~ 0x07FF FFFF
Block0	取决于 BOOT引脚，为 FLASH、系 统存储器、SRAM 的别名。	0x0000 0000 ~ 0x0007 FFFF

存储器Block1内部区域功能划分

Block1 用 于 设 计 片 内 的 SRAM 。 我 们 使 用 的 STM32F103ZET6 （ 霸 道 ） 和 STM32F103VET6（指南者）的 SRAM 都是 64KB，Block 内部区域的功能划分具体下表。

块	用途说明	地址范围
Block1	预留	0x2001 0000 ~ 0x3FFF FFFF
Block1	SRAM 64KB	0x2000 0000 ~0x2000 FFFF

Block2 用于设计片内的外设，根据外设的总线速度不同，Block 被分成了 APB 和 AHB 两部分，其中 APB 又被分为 APB1 和 APB2，具体见下表。

块	用途说明	地址范围
Block2	APB1总线外设	0x4000 0000 ~ 0x4000 77FF
Block2	APB2总线外设	0x4001 0000 ~ 0x4001 3FFF
Block2	AHB总线外设	0x4001 8000 ~ 0x5003 FFFF

3. 寄存器映射

每个寄存器都是32bit，占用4个Byte即4个存储单元。可以把寄存器看作一个特殊的单元，一个这样的单元占32bit，只要找到这个单元的起始地址就可以对其进行操作。

其映射地址 = 外设总基地址（块基地址）+ 总线相对于外设总基地址的偏移 + 具体外设基地址相对于总线基地址的偏移 + 寄存器相对于具体外设基地址的偏移。

• 寄存器操作

直接地址操作访问
以GPIOB_ODR寄存器为例：

我们找到 GPIOB 端口的输出数据寄存器 ODR 的地址是 0x4001 0C0C（至于这个地址如何找到可以参考–怎么找到某个寄存器的地址？查看数据手册），ODR 寄存器是 32bit，低 16bit 有效，对应着 16 个外部 IO，写 0/1 对应的的 IO 则输出低/高电平。现在我们通过 C 语言指 针的操作方式，让 GPIOB 的 16 个 IO 都输出高电平。

通过绝对地址访问内存单元

// GPIOB 端口全部输出 高电平
 *(unsigned int*)(0x4001 0C0C) = 0xFFFF;

0x4001 0C0C在我们看来是 GPIOB端口 ODR的地址，但是在编译器看来，这只是一个 普通的变量，是一个立即数，要想让编译器也认为是指针，我们得进行强制类型转换，把 它转换成指针，即(unsigned int *)0x4001 0C0C，然后再对这个指针进行 * 操作。 刚刚我们说了，通过绝对地址访问内存单元不好记忆且容易出错，我们可以通过寄存 器的方式来操作。

通过寄存器别名方式访问内存单元

// GPIOB 端口全部输出 高电平
#define GPIOB_ODR (unsigned int*)(GPIOB_BASE+0x0C)
* GPIOB_ODR = 0xFF;

为了方便操作，我们干脆把指针操作“*”也定义到寄存器别名里面.

// GPIOB 端口全部输出 高电平
#define GPIOB_ODR *(unsigned int*)(GPIOB_BASE+0x0C)
GPIOB_ODR = 0xFF;

其实以上所讲并不是很清晰明了，笔主在这里推荐一个写得很好的博客 STM32寄存器的简介、地址查找，与直接操作寄存器。

二、流水灯

1. 流水灯实验详悉

板子供电有两种方式： 通过U3 USB-micro接口提供5V供电，然后经过板载的LDO芯片转为VCC3V3；通过P2 接口，即SWD下载接口中的VCC3V3给核心板供电。
核心板上有两个LED，其中一个为电源指示灯PWR，另外一个LED与PC13引脚相连，当PC13置高时，LED灭；当PC13置低时，LED亮；
核心板上的跳线是为了选择启动模式使用。我们为了让程序以主闪存存储器作为启动区域，需要将BOOT0置低，BOOT1随意，此种启动模式是最常用的用户FLASH启动，为默认启动模式；
核心板上的按键为RESET复位按键；
P2接口为SWD下载模式对应的引脚接口。

2. Keil新建项目

3. 用C语言和汇编语言分别做流水灯

3.1 C语言

1. 新建项目。
2. 写入.c文件

注：使用的引脚是PA7，PB9，PC15。如果是不一样的请改为自己相应的引脚。

//--------------APB2使能时钟寄存器------------------------
#define RCC_AP2ENR	*((unsigned volatile int*)0x40021018)
	//----------------GPIOA配置寄存器 ------------------------
#define GPIOA_CRL	*((unsigned volatile int*