STM32F103寄存器方式点亮LED流水灯_使用寄存器点亮led灯实验报告

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一、实验要求

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1、学习和理解STM32F103系列芯片的地址映射和寄存器映射原理；了解GPIO端口的初始化设置三步骤（时钟配置、输入输出模式设置、最大速率设置）。

2、以 STM32最小系统核心板(STM32F103C8T6)+面板板+3只红绿蓝LED 搭建电路，使用GPIOB、GPIOC、GPIOD这3个端口控制LED灯，轮流闪烁，间隔时长1秒。
1）写出程序设计思路，包括GPIOx端口的各寄存器地址和详细参数；
2）分别用汇编语言，C语言编程实现。

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二、实验过程及结果

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（一）任务1

1、地址映射和寄存器映射原理

1）地址映射
地址映射，也被称为存储器映射。存储器本身不具有地址信息，它的地址是由芯片厂商或用户分配，给存储器分配地址的过程称为存储器映射，如果再分配一个地址就叫重映射。

ARM 将 4GB 的存储器空间，平均分成 8 块区域，每块区域的大小是 512MB，STM32 芯片只用其中一部分。ARM 对 4GB 容量分块是按照其功能划分，每块都有特殊的用途。

在 8 个 Block 里面，Block0、Block1 和 Block2包含了 STM32 芯片的内部 Flash、RAM 和片上外设。

存储器 Block0 内部区域功能划分

Block0 主要用于设计片内的 FLASH，STM32F103 系列芯片内部 FLASH 最大是 512KB。在芯片内部集成更大的 FLASH 或者 SRAM ，意味着芯片成本的增加，所以片内集成的FLASH 都不会太大。

存储器Block1内部区域功能划分

Block1用于设计片内的SRAM。

存储器Block2内部区域功能划分

Block2 用于设计片内外设，根据外设总线速度的不同，Block2 被划分为 AHB 和 APB 两部分，APB 又被分成 APB1 和 APB2 总线。

Block3/4/5中包含了FSMC扩展区域，可用于扩展外部存储器，比如 SRAM，NORFLASH 和 NANDFLASH 等。

2）寄存器映射
寄存器映射是在存储器映射的基础上进行的。
在存储器片上外设区域，以四个字节为一个单元，每个单元对应不同的功能。当我们控制这些单元时就可驱动外设工作，找到每个单元的起始地址，然后通过C 语言指针的操作方式来访问这些单元。但若每次都是通过这种方式访问地址，不好记忆且易出错。因此，我们根据每个单元功能的不同，以功能为名给内存单元取一个别名，其实质就是寄存器名字。给已分配好地址(通过存储器映射实现)的有特定功能的内存单元取别名的过程就是寄存器映射。

2、GPIO端口的初始化设置

1）时钟
STM32的时钟是由内部或外部振荡器产生的“频率”，被称为“系统时钟”。最大为72MHz，换成周期T约为13.9ns。

2）GPIO工作模式

GPIO_Mode_AIN           模拟输入（应用ADC模拟输入，或者低功耗下省电）
GPIO_Mode_IN_FLOATING   浮空输入（浮空就是浮在半空，可以被其他物体拉上或者拉下，可以用于按键输入）
GPIO_Mode_IPD           下拉输入（IO内部下拉电阻输入）
GPIO_Mode_IPU           上拉输入（IO内部上拉电阻输入）
GPIO_Mode_Out_OD        开漏输出（开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行）
GPIO_Mode_Out_PP        推挽输出（推挽就是有推有拉电平都是确定的，不需要上拉和下拉，IO输出0-接GND， IO输出1 -接VCC，读输入值是未知的 ）
GPIO_Mode_AF_OD         复用开漏输出（片内外设功能（I2C的SCL,SDA））
GPIO_Mode_AF_PP         复用推挽输出（片内外设功能TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）
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3）GPIO初始化步骤
第一步：使能GPIOx口的时钟。
第二步：指明GPIOx口的哪一位，这一位的速度大小以及模式。
第三步：调用GPIOx口初始化函数，进行初始化。
第四步：调用GPIO-SetBits函数，进行相应为的置位。

对于单个GPIO口的初始化如下
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

对于多个GPIO口的初始化如下
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
第一步：使能GPIOA，GPIOE的时钟：
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);
第二步：设置GPIOA,GPIOE参数：输出OR输入，工作模式，端口翻转速率
第三步：调用GPIOA口初始化函数，进行初始化。
第四步：调用GPIO-SetBits函数，进行相应为的置位。
▶把第二、三、四步合并分别设置GPIOA和GPIOE
先设置GPIOA
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4; // 第四个口，PA4
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
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO-InitST); //根据设定参数初始化GPIOA
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4); //输出高
再设置GPIOE
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3; // 第三个口，PE3
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
GPIO_Init(GPIOE,&GPIO-InitST); //根据设定参数初始化GPIOE
GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_3); //输出高

（二）任务2

1、STM32F103C8T6芯片

核心板原理图：

2、寄存器详情

查看寄存器组起始地址表，发现：RCC地址范围、寄存器地址范围。

寄存器地址：端口起始地址+偏移地址

1）时钟

2）GPIOx端口
端口配置寄存器有两个，分别为端口配置低寄存器（CRL）和端口配置高寄存器（CRH），每四位配置一个端口。

端口输出寄存器（ORD）在相应的位赋值可以控制输出电压，0为低电压，1为高电压。