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使用keil安成Proteus电路仿真及stm32的简易程序开发（通过寄存器使用GPIO输出）_proteus新建stm32工程

作者：你好赵伟 | 2024-06-15 03:07:28

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proteus新建stm32工程

（一）安装Keil、Proteus电路仿真软件，实现C51程序设计和仿真

1、Proteus和Keil简介及安装

​    Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的[EDA工具软件]。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真[单片机]及外围器件。它是比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的[科技工作者]的青睐。从[原理图]布图、代码调试到[单片机]与外围电路协同仿真，一键切换到[PCB设计]，真正实现了从概念到产品的完整设计。是世界上唯一将[电路仿真]软件、PCB设计软件和[虚拟模型]仿真软件三合一的[设计平台]，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DSPIC33、AVR、[ARM]等，2010年又增加了[Cortex]和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持[IAR]、[Keil]和[MATLAB]等多种[编译器]。（摘自百度百科）

        

Keil是一款C语言软件开发系统，支持Windows系统。

Keil提供了包括编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。

安装教程

可于Proteus官网上下载相应安装包，打开安装包选择相应的安装路径继续安装直到完成即可。

2、绘制Proteus仿真图​及编写C51程序    

*本次实验仿真的C51程序实现的是简易流水灯功能

*打开Proteus软件，创建新工程。

*仿真图所需的元器件如下图，可在元件库中寻找，绘制的原理图如下。

  1. #include<reg51.h>
  2.  
  3. char code led[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
  4.  
  5. void delay(int ms){
  6. 	int i,j;
  7. 	for(i=ms;i>0;i--)
  8. 		for(j=120;j>0;j--);
  9. }
  10.  
  11. void main()
  12. {
  13. 	while(1)
  14. 	{
  15. 		char i=0;
  16. 		
  17. 		for(i=0;i<8;i++)
  18. 		{
  19. 			P2=led[i];
  20. 			delay(300);
  21. 			
  22. 		}
  23. 	}
  24.  
  25. }

该仿真使用的是C51单片机的P2端输出口，当P2输出为0时，led会亮，因此代码中led数组记录的是P2八个端口在不同时刻为0，其他端口为1的场景，主函数再用一个for循环依次输出即可，是一个简易使用流水灯的操作。最后将.c文件使用魔术棒输出为.hex文件导入仿真的C51中运行即可。

3、仿真结果

流水灯C51

（二）ARM开发，使用MDK编译简单STM32程序（点亮led灯）

1、环境配置及硬件接线

        安装stm32 pack软件和mdk，以及在官网上下载编译所需的固件库。

        该过程可自行搜索资源进行配置，下面只介绍具体的操作步骤。

        该实验使用的是stm32最小开发板，烧录接口使用的是usb转ttl插口，具体的接线为：将开发板上下的G接地，3.3v接面包板+极，接口处3v3接口连接开发板的供电口，GND接口连接开发板接地口TXD接口接A10,RXD接口接P9口，开发板B8口通过led灯+极连接-极口。具体接线图如下：

2、使用keil编写STM32程序

        *新建一个工程文件，配置并引入固件库，如何新建一个工程模板，可参考此篇博文：MDK5 Kil5中STM32工程的建立过程，此处不过多介绍。

        *编写main.c文件

        本文使用寄存器GPIO点亮led灯，就需要以下的几个步骤：

        1、使用gcc开启 GPIO 的端口时钟

        2、使用GPIO_Init函数初始化GPIO

        3、使用输入或输出的函数控制GPIO口

这里主要涉及gcc和GPIO两个外设，rcc使用的库函数为RCC APB2外设时钟控制，第一个参数选择外设，第二个参数使能或失能。

        GPIO库函数使用的的是GPIO_Delint，参数可以写GPIOA和GPIOB，分别表示开发板上的两种端口，作用为指定的GPIO外设复位。第二个使用的是GPIO_Init，这个函数的作用是用结构体的参数来初始化GPIO口，需要定义并赋值一个结构体变量，在调用该函数。之后则是GPIO的读写功能函数。

*编写main.c文件主程序

  1. #include "stm32f10x.h"   
  2.  
  3. int main(void)
  4. {
  5. 		GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  //定义结构体局部变量
  6. 		RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); 		
  7. 		
  8.         //结构体的参数设置
  9.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;              //引脚这里选择的是B8引脚     
  10. 		GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //点灯使用推挽输出    
  11.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;           //输出速度
  12. 		GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);     //初始化结构体                 
  13.         GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8);                    
  14.         
  15.         while(1)
  16.         {
  17.              GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8);             
  18.         }
  19. }

        在上面的代码中GPIO外设的8号引脚会自动配置为推挽输出、50MHz的速度，内部的主要执行逻辑为读取结构体的参数，执行判断和运算，最后写入到GPIO的配置寄存器。这里我们需要把输出的端口设置为低电平，所以使用GPIO_ResetBits，若要设置为高电平可以使用GPIO_SetBits函数。

3、烧录程序到开发板，点亮led灯

        *将.c文件使用魔术棒输出为.hex文件导入仿真的C51中运行即可。

         *使用FlyMcu烧录软件，将开发板接口接入电脑，软件的串口修改为开发板串口，开启使用RamIsp，烧录速度调节为115200,选择生成的.hex文件。

        *注意，需要将开发板上的BOOT0调节为0，BOOT1使用键帽调节为1，开启录入功能。

        *烧录成功

        在此代码的基础上通过添加延时函数交替出现GPIO_ResetBits和GPIO_SetBits函数，即可实现led灯的闪烁。实现结果如下：

STM32灯闪烁

（三）思考及总结

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？

共同点：都需要使用寄存器或地址来访问或修改数据，都需要连接相应的端口，初始化相关端口的数据和设置。都需要转录相关的c语言程序通过寄存器来实现对内存的修改。

在数据的精确度方面，二者都需要满足一定的时序或操作顺序，避免出现系统报错或无法烧录的问题。

差别：对内存中的变量进行修改操作时，可以直接使用变量名来进行读取和修改，而对外部设备的操作通常需要通过特定的寄存器或地址进行读写。也就是说对比内存变量，外部设备的操作要更加复杂，因为需要设置和初始化相关的结构体数据类型。

内存中的修改可以直接在C程序代码中实现，而外部设备的操作需要追踪相关的函数和对应参数来实现。

对内存中的变量的修改操作主要受限于内存容量，而对外部设备的操作则受限于设备的特性和功能。

2、为什么51单片机的LED点灯编程要比STM32的简单

        首先STM32对应的编程需要更复杂的软件固件库来配置相关的编程环境，否则连初始化的编译都做不到，由于缺少相关的固件。其次，对keil也有严格的要求，需要管理员授权。其次，1单片机的架构相对简单，指令集和寄存器的数量较少，易于理解和使用。相比之下，STM32具有更复杂的架构和更多的寄存器，需要更多的学习和理解。再来是固件的选择上，相对应的烧录需要三种不同的方式来实现烧录过程，51单片机的GPIO控制相对简单，通过直接访问寄存器即可实现LED点灯操作。而STM32的GPIO控制需要借助复杂的库函数和配置文件，需要查找相应的函数。

3、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

        register修饰符暗示编译程序相应的变量将被频繁地使用，如果可能的话，应将其保存在CPU的寄存器中，以加快其存储速度。例如下面的内存块拷贝代码。

  1. /* Procedure for the assignment of structures, */
  2.  
  3. /* if the C compiler doesn't support this feature */
  4.  
  5. 　　#ifdef NOSTRUCTASSIGN
  6.  
  7. 　　memcpy (d, s, l)
  8.  
  9. {
  10.  
  11. register char *d;
  12.  
  13. 　　register char *s;
  14.  
  15. 　　register int i;
  16.  
  17. 　　while (i--)
  18.  
  19. 　　*d++ = *s++;
  20.  
  21. 　　}
  22.  
  23. #endif

        

        volatile 关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改。volatile 提醒编译器它后面所定义的变量随时都有可能改变，因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候，都会直接从变量地址中读取数据。如 果没有 volatile 关键字，则编译器可能优化读取和存储，可能暂时使用寄存器中的值，如果这个变量由别的程序更新了的话，将出现不一致的现象。所以遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问。

中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量，需要加volatile

多任务环境下各任务间共享的标志，应该加volatile

存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明，因为每次对它的读写都可能由不同意义

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