STM32/51单片机编程入门（点亮LED)_51单片机点灯程序

一、一个C51程序设计和仿真（流水灯)

（一）利用Proteus绘制原理图

创建一个新工程后，将AT89C51芯片、LED-YELLOW、RES添加到元件列表，摆放好元件后连接管脚

可以将RES下方的10k改成300可以使灯变得更亮

（二）利用Keil编写51程序

#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
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);
    }
}
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点击Target1旁边的魔法棒弹出下图的框，点击Output选择如下，点击确定

点击单向编译生成.hex文件，这一步至关重要.

（三）开始仿真

双击AT89C51芯片弹出下图所示的框，在Program File这个位置选择上个步骤所生成的.hex文件，确定

开始仿真，运行仿真

二、使用MDK软件进行一个STM32简单程序的编译（LED灯闪烁）

（一）环境配置

https://www.keil.arm.com/packs/stm32f1xx_dfp-keil/boards/\

（二）keil的简单设置

点击编辑（Edit)，选择Configuration,弹出如下框图，将Encoding选择如下图所示，将C/C++Files的Tab size设置为4.

（三）一个stm32简单程序的编译（LED闪烁）

1.新建工程

（1）勾选STM32F103RB，保存。

（2）勾选相应选项，点击OK，这样工程创建完毕。

2.新建main.c文件

//宏定义，用于存放stm32寄存器映射
#define PERIPH_BASE           ((unsigned int)0x40000000)//AHB
#define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x10000)
#define GPIOA_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x0800)
//GPIOA_BASE=0x40000000+0x10000+0x0800=0x40010800，该地址为GPIOA的基地址
#define GPIOB_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x0C00)
//GPIOB_BASE=0x40000000+0x10000+0x0C00=0x40010C00，该地址为GPIOB的基地址
#define GPIOC_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x1000)
//GPIOC_BASE=0x40000000+0x10000+0x1000=0x40011000，该地址为GPIOC的基地址
#define GPIOD_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x1400)
//GPIOD_BASE=0x40000000+0x10000+0x1400=0x40011400，该地址为GPIOD的基地址
#define GPIOE_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x1800)
//GPIOE_BASE=0x40000000+0x10000+0x0800=0x40011800，该地址为GPIOE的基地址
#define GPIOF_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x1C00)
//GPIOF_BASE=0x40000000+0x10000+0x0800=0x40011C00，该地址为GPIOF的基地址
#define GPIOG_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x2000)
//GPIOG_BASE=0x40000000+0x10000+0x0800=0x40012000，该地址为GPIOG的基地址
#define GPIOA_ODR_Addr    (GPIOA_BASE+12) //0x4001080C
#define GPIOB_ODR_Addr    (GPIOB_BASE+12) //0x40010C0C
#define GPIOC_ODR_Addr    (GPIOC_BASE+12) //0x4001100C
#define GPIOD_ODR_Addr    (GPIOD_BASE+12) //0x4001140C
#define GPIOE_ODR_Addr    (GPIOE_BASE+12) //0x4001180C
#define GPIOF_ODR_Addr    (GPIOF_BASE+12) //0x40011A0C   
#define GPIOG_ODR_Addr    (GPIOG_BASE+12) //0x40011E0C 
 
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr &amp; 0xF0000000)+0x2000000+((addr &amp;0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr)  *((volatile unsigned long  *)(addr))
 
 #define LED0  MEM_ADDR(BITBAND(GPIOA_ODR_Addr,8))
//#define LED0 *((volatile unsigned long *)(0x422101a0)) //PA8
//定义typedef类型别名
typedef  struct
{
   volatile  unsigned  int  CR;
   volatile  unsigned  int  CFGR;
   volatile  unsigned  int  CIR;
   volatile  unsigned  int  APB2RSTR;
   volatile  unsigned  int  APB1RSTR;
   volatile  unsigned  int  AHBENR;
   volatile  unsigned  int  APB2ENR;
   volatile  unsigned  int  APB1ENR;
   volatile  unsigned  int  BDCR;
   volatile  unsigned  int  CSR;
} RCC_TypeDef;
 
#define RCC ((RCC_TypeDef *)0x40021000)
//定义typedef类型别名
typedef  struct
{
volatile  unsigned  int  CRL;
volatile  unsigned  int  CRH;
volatile  unsigned  int  IDR;
volatile  unsigned  int  ODR;
volatile  unsigned  int  BSRR;
volatile  unsigned  int  BRR;
volatile  unsigned  int  LCKR;
} GPIO_TypeDef;
//GPIOA指向地址GPIOA_BASE,GPIOA_BASE地址存放的数据类型为GPIO_TypeDef
#define GPIOA ((GPIO_TypeDef *)GPIOA_BASE)
 
void  LEDInit( void )
{
     RCC->APB2ENR|=1<<2;  //GPIOA 时钟开启
     GPIOA->CRH&amp;=0XFFFFFFF0;
     GPIOA->CRH|=0X00000003; 
}
 
//粗略延时
void  Delay_ms( volatile  unsigned  int  t)
{
     unsigned  int  i,n;
     for (n=0;n<t;n++)
         for (i=0;i<800;i++);
}

int main(void)
{
	 LEDInit();
     while (1)
     {
         LED0=0;//LED熄灭
         Delay_ms(500);//延时时间
         LED0=1;//LED亮
         Delay_ms(500);//延时时间
     }
}

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（1）将创建好的文件保存输入文件名main.c,点击保存，Text1文件变成main.c文件。

（2）右键单击Source Group 1,再点击Add Existing Files to Group…,在工程下添加main.c文件。

3.程序编译

进行编译，左下方显示0错误0警告，表示编译成功。

（四）stm32程序仿真调试

1.调试前设置

（1）点击魔法棒，在弹出的窗口点击Debug,勾选Use Simulator,再选择ULNK2/ME Cortex Debugger，点击Settings。

（2）确定Port是JTAG,Reset设置为Autodetect或SYSRESEETREQ，点击OK，返回上一级窗口，点击OK。

2.开始调试

点击带有红色d的放大镜开始调试，左边栏上方的四个大括号的部分就是仿真调试所需要的调试工具。

三、有关STM32F103系列芯片的地址映射和寄存器映射原理

（一）嵌入式C程序代码对内存（RAM)中各变量与对外部设备(寄存器—>对应相关管脚）的操作的相同与差别

对内存：通过控制总线发送数据请求并写入存储单元，通过同一通道来获取数据。在储存器的区域单元中，每一个单元对应不同的功能，根据其不同的功能给已经分配好的地址的内存单元取名。

对外部设备：通过地址，不同的寄存器有不同的地址，寄存器本身不具有地址信息，是通过储存器的映射给其分配地址。一般外设为加快处理速度都有自己的片内RAM，分出去的地址空间也就与片内RAM物理连接，CPU也能访问内存一样去访问外设的片内RAM。

（二）51单片机的LED点灯编程比STM32简单的原因

51单片机一般直接操作寄存器，STM32主操作库函数编程，二者的开发方式不同；

二者的性能不一样，51单片机是8位的，写代码时要考虑8个位置上的数值，STM32是32位的，写代码时要考虑32个位置上的数值，所以51单片机操作起来更简单；

点灯编程是单任务的项目，51单片机也更适合处理。一般多任务的项目才会采用功能更能强大的STM32。

四、关键字register和volatile

（一)register关键字

1.修饰符作用

register称为寄存器型，尽量让这个被修饰的变量存放在CPU的寄存器中供程序进行读写，因为它的值很少被修改，直接通过寄存器访问，就能提高程序的性能。

2.示例说明

不能对register变量取地址，因为寄存器不能通过地址直接访问,寄存器中没有地址的概念，地址是在内存中相关的。

register int a= 0;
printf("%d\n", a);
printf("%d\n", &a);
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取地址就会出现报错

错误 C2103   寄存器变量上的"&"
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register变量必须是能被CPU所接受的类型，意味着register变量必须是一个单个的值，并且长度应该小于或者等于整形的长度

#include<stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
   register int a=10;
   printf("a=%d\n",a);
   return 0;
}
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对于循环次数比较多的循环控制变量及循环体内反复使用的变量，均可以定义为寄存器变量。

int func(int n)
{
register int i,s=0;
for(i=0;i<=n;i++)
{
s=s+i;
}
return s;
}
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还有一点就是只能使用于局部变量和函数形参，全局变量是非法的。

（二）关键字volatile

1.修饰符作用

防止编译器优化。作为指令关键字，确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值。

2.示例说明

用volatile修饰变量或地址，相当于告诉编译器这个值会随时发生变化，每次使用都要去内存中重新读取它的值。

#include <stdio.h>
int main()
{
int i=10;
int a=i;
printf("i=%d",a);
——asm{
mov dword ptr [ebp-4],20h
}
int b=i;
printf("i=%d",b);
return 0;
}
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程序输出如下:

i=10;
i=10;
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采用volatile关键字修饰：

#include <stdio.h>
int main()
{
volatile int i=10;
int a=i;
printf("i=%d",a);
——asm{
mov dword ptr [ebp-4],20h
}
int b=i;
printf("i=%d",b);
return 0;
}
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程序输出如下：

i=10；
i=32；
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说明关键字volatile发挥了作用。

五、思考

本次实验主要是利用Proteus创建工程、原理图界面以及Keil软件来编译Hex文件，需要熟练使用Proteus和Keil，这也是51单片机的入门。重点是这两个软件的熟练使用，之后的过程自然就会很顺利。操作的主要内容是如何使用MDK软件来完成一个简单STM32的程序的编译，其重要条件是mdk5软件和stm32包的安装，需要熟悉mdk的开发环境，从而进行程序的编译和仿真。由于没有接入硬件设施只能先进行程序的编译和仿真测试。