利用STM32最小系统板寄存器方式完成流水灯_最小的寄存器

一、STM32F103系列芯片地址映射和寄存器映射原理以及GPIO端口初始化设置

1、STM32F103系列芯片简介

STM32属于一个微型控制器，自带了各种常用的通信接口，比如USART,12C,SPI等，可接非常多的传感器，可以控制很多的设备。F表示基础型。

• 引脚分类 引脚说明说明
  电源： (VBAT)、(VDD VSS)、(VDDA VSSA)、 (VREF+ VREF-)等
  晶振 IO ：主晶振 IO，RTC 晶振 IO
  下载 IO： 用于 JTAG 下载的 IO：JTMS、JTCK、JTDI、JTDO、NJTRST
  BOOT IO： BOOT0、BOOT1，用于设置系统的启动方式
  复位 IO NRST，用于外部复位
  
  

2、STM32外设地址映射

片上外设区分为三条总线，APB1挂载低俗外设，APB2和AHB挂载高速外设，其中APB2为外设基地址。

• 总线基地址
  
• 外设基地址
  以GPIO高速外设为例，挂载到APB2总线上
  

3、寄存器映射

存储器本身没有地址，我们把给存储器分配地址的过程叫做存储器映射。在存储器中四个字节为一个单元，共32bit。而我们根据每个单元功能的不同，以功能为名给内存单元取别名，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。

• 通过绝对地址访问内存单元

1 //GPIOB端口全部输出高电平
2 *（unsighed int*)(0x4001 0C0C)=0xFFFF;
1
2

• 通过寄存器别名方式访问内存单元

1 // GPIOB端口全部输出高电平
2 #define GPIOB_ODR （unsighed int*）（GPIOB_BASE+0x0C）;  
3 * GPIOB_ODR=0xFFFF;
1
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3

• 通过寄存器别名方式访问内存单元

1 //GPIOB端口全部输出高电平
2 #define GPIOB_ODR *（unsighed int*）（GPIOB_BASE+0x0C)
3 * GPIOB_ODR=0xFF;
1
2
3

4、GPIO端口初始化设置

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。最基本的输出功能是有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灯就可以控制LED灯的亮灭。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。

在《STM32中文参考手册_V10》的第28页，有不同寄存器的地址范围

• 配置时钟使能
  为什么配置时钟？为了省电，默认的时钟都是关闭的。配置STM32的任何资源前，都必须首先使能时钟。
  时钟控制名字叫做RCC，属于AHB总线。GPIOB属于APB2。
  
  我们知道，GPIO端口B的地址从0x4001 0C00开始。接下来只寻找时钟使能寄存器的地址：
  　　复位和时钟控制RCC的地址从0x4002 1000开始
  看手册RCC_APB2ENR，位3是IOPBEN，名字是IO端口B时钟使能，就是我们想要的。把RCC_APB2ENR的位3赋值为1，就是开启GPIOB时钟
• 配置通用输出
  控制LED需要输出高电平或是低电平，所以需要配置为输出。STM32中，用端口配置低寄存器（GPIOx_CRL）来配置引脚Px0-Px7, 用端口配置高寄存器（GPIOx_CRH）来配置引脚Px8-Px15
  我们需要的是输出高低电平，所以要设置为输出。输出模式又有好几种输出：
  
  推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止
  开漏是需要外接上拉电阻才可以输出高电平的，这里并不适合。所以需要设置为推挽输出

二、点亮流水灯

1、用C语言代码实现

• 新建工程
  打开keil，点击Project新建工程
  
  选择STM32F103C8X芯片
  
  分别在CMSIS和Device下勾选CORE和Startup
  
• 点击魔法棒的output部分，勾选创建hex文件；
  
• 点击Debug选项，勾选Use stimulater以及run to main’，并设置Dialog DLL和Parameter如下
  
• 编辑LED.c程序，并编译该程序

//--------------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*)0x40010800)
#define	GPIOA_ORD	*((unsigned volatile int*)0x4001080C)
//----------------GPIOB配置寄存器 ------------------------
#define GPIOB_CRH	*((unsigned volatile int*)0x40010C04)
#define	GPIOB_ORD	*((unsigned volatile int*)0x40010C0C)
//----------------GPIOC配置寄存器 ------------------------
#define GPIOC_CRH	*((unsigned volatile int*)0x40011004)
#define	GPIOC_ORD	*((unsigned volatile int*)0x4001100C)
//-------------------简单的延时函数-----------------------
void  Delay_ms( volatile  unsigned  int  t)
{
     unsigned  int  i;
     while(t--)
         for (i=0;i<800;i++);
}
void A_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ORD=0x0<<7;		//PA7低电平
	GPIOB_ORD=0x1<<9;		//PB9高电平
	GPIOC_ORD=0x1<<15;		//PC15高电平
}
void B_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ORD=0x1<<7;		//PA7高电平
	GPIOB_ORD=0x0<<9;		//PB9低电平
	GPIOC_ORD=0x1<<15;		//PC15高电平
}
void C_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ORD=0x1<<7;		//PA7高电平
	GPIOB_ORD=0x1<<9;		//PB9高电平
	GPIOC_ORD=0x0<<15;		//PC15低电平	
}
//------------------------主函数--------------------------
int main()
{
	int j=100;
	RCC_AP2ENR|=1<<2;			//APB2-GPIOA外设时钟使能
	RCC_AP2ENR|=1<<3;			//APB2-GPIOB外设时钟使能	
	RCC_AP2ENR|=1<<4;			//APB2-GPIOC外设时钟使能
	//这两行代码可以合为 RCC_APB2ENR|=1<<3|1<<4;
	GPIOA_CRL&=0x0FFFFFFF;		//设置位 清零	
	GPIOA_CRL|=0x20000000;		//PA7推挽输出
	GPIOA_ORD|=1<<7;			//设置PA7初始灯为灭
	
	GPIOB_CRH&=0xFFFFFF0F;		//设置位 清零	
	GPIOB_CRH|=0x00000020;		//PB9推挽输出
	GPIOB_ORD|=1<<9;			//设置初始灯为灭
	
	GPIOC_CRH&=0x0FFFFFFF;		//设置位 清零
	GPIOC_CRH|=0x30000000;   	//PC15推挽输出
	GPIOC_ORD|=0x1<<15;			//设置初始灯为灭	
	while(j)
	{	
		A_LED_LIGHT();	
		Delay_ms(10000000);
		B_LED_LIGHT();
		Delay_ms(10000000);
		C_LED_LIGHT();
		Delay_ms(10000000);
	}
}


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• 编译程序
  
• 仿真调试
  点击Debug的start进入调试界面，点击systerm analize的logical analyse
  
  点击左上角的setup，添加管脚GPIOX并设置Display Type为Bit，同时设置color，选择close
  
  点击左上角的运行，查看仿真波形
  
  如图所示，仿真波形显示已成功仿真

2、硬件接线及有关下载程序和驱动程序安装

• 端口和管脚的连接和选取
  USB选取接口为GND、RXD、TXD、3V3
  STM32核心板选取端口
  G、3.3、A9、A10
  对应连接

GND-G
3V3-3.3
RXD-A10
TXD-A9

对于选用的PA5、PB7、PC15，和对应的led灯连接。
最小核心板，BOOT模式开关要跳线。boot0置1，boot1置0，如图：

• 安装串口驱动程序以及下载程序
  安装CH340-driver串口驱动程序
  右击 我的电脑 点击设备管理器
  
  点击端口查看是否显示端口（此步骤要求将USB插入电脑）
  

2、打开mcuisp（此软件无线安装，下载即可直接使用）进行烧录

mcuisp软件下载链接 提取码h2xc
点击搜索串口自动搜索串口，设置bps为256000，添加hex文件，最下面设置为DTR的低电平复位，RTS高点平进BootLoader

点击开始编程，同时按下核心板上的reset键

• 流水灯效果
  https://www.bilibili.com/video/BV1rL411G7gM?share_source=copy_web
  

  STMLED闪烁

三、总结

总的来说，利用STM32制作流水灯，都说是类似C语言实现“hello world“的一个入门基础，但是对于我自己来说，这一次的实验还是有着难度的，从一开始不知道如何利用C语言实现编程代码，GPIO端口怎么个作用，怎么利用这些端口实现流水灯的亮灭，怎么配置输入输出等，到后来慢慢的看老师发的资料去理解和消化，去询问同学哪一步哪一步是什么作用，具体实现原理等等。GPIO怎么配置寄存器去实现流水灯的亮灭以及他们的闪烁时长？在弄明白这个问题的过程中，断断续续的知道了它的基本原理。我们要控制灯的亮灭，iu要决定灯的输出是高点皮还是低电平，控制灯的闪烁时长或者说是间隔，就要用到延时函数设置它的间隔时长。在这个过程中烧录一度无法烧起来，明明仿真调试是成功的但是却显示无法连接，询问老师老师后面也说会不会是芯片问题或者因为没有杜邦线没有母头的原因，后面和同学讨论说，将我的程序在同学的电脑试验，后面成功烧录，最后借由同学的带有母线的杜邦线成功实现了流水灯的点亮。后面的项目作业实现也希望能操作成功。