STM32/51单片机编程入门(点亮LED)

蒋某acdc

已于 2023-09-26 22:51:53 修改

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文章标签： stm32 51单片机嵌入式硬件

于 2023-09-26 22:39:17 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/cloud_cpp/article/details/133325156

版权

任务要求

1. 安装并熟悉Proteus 电路仿真软件，完成一个C51程序设计和仿真

2. 安装mdk5软件和stm32包，熟悉mdk开发环境，完成一个stm32的简单的通过寄存器方式，用某一个GPIO端口点亮LED等程序。安装过程、示例程序可以参考网上代码（注意：没有stm32开发板硬件之前，可只做程序的编译和仿真测试）

3. (理论概念-常见嵌入式岗位面试题) 通过以上实践，结合阅读ARM、STM32技术手册，深入思考STM32F103系列芯片的地址映射和寄存器映射原理，GPIO端口的初始化设置的一般步骤。回答：1）嵌入式C程序代码对内存(RAM)中的各变量的修改操作，与对外部设备（寄存器--->对应相关管脚）的操作有哪些相同与差别？2）为什么51单片机的LED点灯编程要比STM32的简单？

4. (理论概念-常见嵌入式岗位面试题) 与PC平台上的一般程序不同，嵌入式C程序经常会看见 register和volatile 关键字，请解释这两个变量修饰符的作用，并用C代码示例进行说明。

实验内容

任务1

完成一个C51程序设计和仿真

步骤1

安装Proteus

引用https://blog.youkuaiyun.com/ssj925319/article/details/108929227

下面来了解下如何安装Proteus软件，安装过程也十分简单。

首先需要下载Proteus的压缩包，链接如下。

链接：https://pan.baidu.com/s/1eURfI-nSSXHQfL1cgaSdKg

提取码：lse6

步骤2使用Proteus

创建工程

步骤3绘制原理图

步骤4编写51程序

//51单片机编程常用的头文件

#include <reg51.h>

#include <intrins.h>

//延迟函数

void delay_ms(int a)

{

int i,j;

for(i=0;i<a;i++)

{

for(j=0;j<1000;j++) _nop_();

}

void main(void)

{

while(1)

{

P0=0xfe;

delay_ms(50);

P0=0xfd;

delay_ms(50);

P0=0xfb;

delay_ms(50);

P0=0xf7;

delay_ms(50);

P0=0xef;

delay_ms(50);

P0=0xdf;

delay_ms(50);

P0=0xbf;

delay_ms(50);

P0=0x7f;

delay_ms(50);

}

步骤5将生成的hex文件加入protues仿真中去

步骤6仿真结果

任务2完成一个stm32的简单的通过寄存器方式，用某一个GPIO端口点亮LED

安装及使用参考教程

https://www.bilibili.com/video/BV1th411z7sn?p=4&vd_source=07ac35c902c946868feed868ebe4291d

步骤1安装keil并配置相关环境

步骤2初始化引脚

步骤3下载并测试

步骤4实验结果

任务3

1）嵌入式 C 程序代码对内存 (RAM) 中的各变量的修改操作，与对外部设备（寄存器--->对应相关管脚）的操作有以下相同与差别：

相同点：
a. 都是通过指令来完成，如数据传输指令、算术指令等。
b. 都需要考虑数据类型和数据宽度，如整型、浮点型等。
c. 都需要考虑访问权限，如只读、读写等。

差别：
a. 对内存中的变量操作，直接通过地址访问，而对外部设备操作需要通过寄存器间接访问。
b. 对内存中的变量操作，可以直接通过指针访问，而对外部设备操作通常需要通过特定的寄存器进行访问。
c. 对内存中的变量操作，通常不需要考虑时序问题，而对外部设备操作需要考虑时序，如读写操作的时序、锁存器等。

2）51 单片机的 LED 点灯编程比 STM32 的简单，主要原因有以下几点：

a. 51 单片机只有几个外部中断引脚，而 STM32 有丰富的外设引脚，如 USART、SPI、I2C 等，因此 STM32 的 GPIO 配置相对复杂。
b. 51 单片机的 GPIO 端口配置相对简单，通常只需配置方向寄存器和速度寄存器，而 STM32 的 GPIO 端口配置需要考虑更多的参数，如复用功能、时钟源等。
c. 51 单片机的 LED 驱动通常只需配置一个方向寄存器，即可实现点亮或熄灭，而 STM32 需要配置多个寄存器，如方向寄存器、速度寄存器、复用寄存器等。
d. 51 单片机的程序结构相对简单，而 STM32 的程序结构更复杂，需要处理更多的中断、任务等。

任务4

在嵌入式 C 程序中，register 和 volatile 是两个常用的变量修饰符，它们在 PC 平台上一般不常用。下面分别介绍这两个关键字的作用及使用示例：

使用示例：

c复制代码

register int counter;

volatile 关键字：

volatile 关键字用于声明易变（易被修改）的变量。在嵌入式系统中，有些变量的值可能会被其他程序或硬件设备实时修改，例如中断服务程序（ISR）或硬件设备驱动。使用 volatile 关键字可以确保编译器不会对这类变量进行优化，从而确保程序能够正确地读取到这些变量的最新值。

使用示例：

c复制代码

volatile int button_state;

这里是一个简单的嵌入式 C 程序，使用了 register 和 volatile 关键字：

c复制代码

#include <avr/io.h> #include <util/delay.h> register int counter = 0; volatile int button_state = 0; void isr_button_click() { button_state = 1; } int main() { DDRD |= (1 << PD2); // 设置 PD2 为输入 PORTD |= (1 << PD2); // 初始化 PD2 为高电平 while (1) { if (button_state) { counter++; _delay_ms(100); button_state = 0; } } }

在这个程序中，我们使用了 register 关键字声明了计数器变量 counter，使用 volatile 关键字声明了按键状态变量 button_state。计数器变量 counter 存储在寄存器中，以节省存储空间；按键状态变量 button_state 使用了 volatile 关键字，以确保在 ISR 中修改它的值时，主程序能够立即看到修改后的结果