STM32F103寄存器方式点亮LED流水灯

最新推荐文章于 2023-09-28 21:50:58 发布

Sue hiroshi

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文章标签：单片机 stm32 嵌入式硬件

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/tauvan/article/details/120832779

本文介绍了STM32单片机的基础知识，特别是STM32F103的GPIO端口初始化设置，通过寄存器映射点亮LED流水灯。内容包括STM32的内核和外设结构、地址映射概念、GPIO端口的配置步骤，以及C和汇编语言的代码实现。

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一、STM32简介

单片微型计算机简称单片机（MCU（MicrbControl Unit）），我们自己的个人计算机中，CPU、RAM、ROM、I/O这些都是单独的芯片，然后这些芯片被安装在一个主板上，这样就构成了我们的PC主板，进而组装成电脑，而单片机只是将这所有的集中在了一个芯片上而已。单片机又有8位的如51单片机、16位的如MSP430、32位的如STM32，通常我们说的多少位通常指的是内核（CPU）一次处理的数据宽度。也就是说内核一次处理的位数越多单片机的计算速度就越快，性能也就越强悍。
STM32是意法半导体（ST）推出一款32位的单片机。STM32具有超低的价格、超多的外设、丰富的型号、优异的实时性、极低的开发成本等优势。STM32凭借其产品线的多样化、极高的性价比、简单易用的库开发方式，迅速在众多32位单片机中脱颖而出。
STM32芯片内部可以粗略划分两部分：内核+片上外设。如果与电脑类比，内核与片上外设就如同电脑的CPU与主板、内存、显卡、硬盘的关系。
ARM公司只设计内核不生产芯片，他会将有关内核的技术授权给各半导体厂商例如ST、TI、Atme1、NXP等厂商。这些厂商都是基于这个内核自己设计片上外设如SRAM、ROM、FLASH、USART、GPIO等，然后集成到一个硅片上，这就是我们现在用的芯片。
芯片内部架构见图：
在开始之前需要下载keil，并创建一个新的项目，具体方法可以参考这篇博客。

二、地址映射和寄存器映射

什么是寄存器？

现代的计算机主要包括三级存储，寄存器、内存储器和外存储器，存储数据的速率也依次递减。

我们不妨将寄存器和内存储器都抽象成一个大的数组，其中的每个元素都有一个字节（8位）大小，CPU寻址的时候就是以该元素为最小单位完成的。如前一个元素的地址是0x1FFFFFF0的话，那么下一个元素的地址就是0x1FFFFFF1。我们可以理解为硬件构成上寄存器和内存储器也都是由一个8位大小的元器件线性排列组成的，地址对应着上面讲到的数组中元素的地址。

寄存器是 CPU 内部的构造，它主要用于信息的存储

地址映射：

为了保证CPU执行指令时可正确访问存储单元，需将用户程序中的逻辑地址转换为运行时由机器直接寻址的物理地址的过程。

寄存器映射

给有特定功能的内存单元取一个别名，这个别名就是我们经常说的寄存器，这个给已经分配好地址的有特定功能的内存单元
取别名的过程就叫寄存器映射。

在这里插入图片描述

三、GPIO端口的初始化设置

GPIO简介

GPIO 是通用输入输出端口的简称，简单来说就是 STM32 可控制的引脚，STM32 芯片的 GPIO 引脚与外部设备连接起来，从而实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能。STM32 芯片的 GPIO 被分成很多组，每组有 16 个引脚。
如型号为 STM32F103VET6 型号的芯片有 GPIOA、GPIOB、GPIOC至 GPIOE共 5组 GPIO，芯片一共 100个引脚，其中 GPIO就占了一大部分，所有的 GPIO 引脚都有基本的输入输出功能。
最基本的输出功能是由 STM32 控制引脚输出高、低电平，实现开关控制，如把 GPIO引脚接入到 LED灯，那就可以控制 LED灯的亮灭，引脚接入到继电器或三极管，那就可以通过继电器或三极管控制外部大功率电路的通断。
最基本的输入功能是检测外部输入电平，如把 GPIO 引脚连接到按键，通过电平高低
区分按键是否被按下。

GPIO端口的初始化设置三步骤
（1）时钟配置
（2）输入输出模式设置
（3）最大速率设置）
实例

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
第一步：使能GPIOA的时钟：
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

第二步：设置GPIOA参数：输出OR输入，工作模式，端口翻转速率
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_6| GPIO_Pin_7| GPIO_Pin_8; //设定要操作的管脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //设置为推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // IO口速度为50MHz

第三步：调用GPIOA口初始化函数，进行初始化。
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //根据设定参数初始化GPIOA

第四步：调用GPIO-SetBits函数，进行相应为的置位。
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //输出高

四、代码实现

实现原理

原理图判断灯所在外设对应位
流水灯采用三个灯实现，亮灯状态用1表示,灭灯状态用0表示。
初始状态为0 0 0，状态一为1 0 0，状态二为0 1 0，状态三为0 0 1，状态三结束后继续进入状态一，一直循环达到流水灯效果。
c语言实现

# include "stm32f10x.h"

void delay(unsigned int i);

int main(void)
{
   
   
	//?1??:|= ; ????: &=~ ;
	//GPIOB?RCC????
		*(unsigned int*) 0x40021018 |= (1<<3);
	//GPIOB???(????,10MHZ)
		*(unsigned int*) 0x40010C00