怎样通过寄存器去控制STM32F4 IO口的高低电平

一、STM32F4寄存器介绍

STM32F4每组通用I/O端口包括：
   4 个32 位配置寄存器（MODER、OTYPER、OSPEEDR和 PUPDR）
   2 个 32 位数据寄存器（IDR和ODR）
   1 个 32 位置位/复位寄存器 （BSRR）
   1 个 32 位锁定寄存器 （LCKR）
   2 个 32 位复用功能选择寄存器（AFRH 和 AFRL）
STM32F4每组IO有 10 个 32 位寄存器控制，其中常用的有 4 个配置寄存器 +2 个数据寄存器 + 2 个复用功能选择寄存器，共 8 个，如果在使用的时候，每次都直接操作寄存器配置IO，代码会比较多，也不容易记住，所以ALIENTEK提供 GPIO_Set 和 GPIO_AF_Set两个函数，用于 IO 配置和复用功能设置。
STM32F4的 IO 可以由软件配置成如下 8 种模式中的任何一种：
4种输入模式：
   1、输入浮空
   2、输入上拉
   3、输入下拉
   4、模拟输入
4种输出模式：
   1、开漏输出
   2、推挽输出
   3、推挽式复用功能
   4、开漏式复用功能

二、通过寄存器方式点亮流水灯

  点亮流水灯主要使用 STM32F4 IO口的推挽输出功能，利用GPIO_Set 函数来设置。
步骤：
  1、使能IO口时钟。配置相关寄存器。
  2、初始化IO口模式。配置4个配置寄存器（GPIOx_MODER/GPIOx_OTPER/GPIOx_OSPEEDR/GPOIx_PUPDR）。
  3、操作IO口，输出高低电平。配置寄存器GPIOX_ODR或者BSRRL/BSRRH。
1.硬件设计

本文用到的硬件只有LED
2.软件设计

1.新建工程
  打开Keil，点击Project下的New uVision Project

2.设置工程的目标环境，本文基于STM32F407ZGT6，因此在弹出的窗口选择相应的选项，点击保存即可；具体如下图所示：

3.在该工程文件夹下面新建一个 HARDWARE 的文件夹，用来存储与硬件相关的代码。

在 HARDWARE 文件夹下新建一个LED文件夹，用来存放与 LED相关的代码

打开USER文件夹下的 test.uvproj工程，新建一个文件，然后保存HARDWARE->LED文件夹下面，保存为led.c。

led.c：

#include "led.h"
      
//LED IO初始化
void LED_Init(void)
{   


RCC->AHB1ENR|=1<<5;//使能PORTF时钟
//将RCC->AHB1ENR寄存器第五位设置为1

//设置PF6
GPIOF->MODER &= ~(3<<2*6);
GPIOF->MODER |=1<<(2*6);
GPIOF->OSPEEDR &= ~(3<<2*6);
GPIOF->OSPEEDR |=2<<(2*6);
GPIOF->PUPDR &= ~(3<<2*6);
GPIOF->PUPDR |= 1<<(2*6);
GPIOF->OTYPER &= ~(1<<6);
GPIOF->OTYPER |= 0<<6;
GPIOF->ODR |=1<<6;


//设置PF7
GPIOF->MODER &= ~(3<<2*7);
GPIOF->MODER |=1<<(2*7);
GPIOF->OSPEEDR &= ~(3<<2*7);
GPIOF->OSPEEDR |=2<<(2*7);
GPIOF->PUPDR &= ~(3<<2*7);
GPIOF->PUPDR |= 1<<(2*7);
GPIOF->OTYPER &= ~(1<<7);
GPIOF->OTYPER |= 0<<7;
GPIOF->ODR |=1<<7;

//设置PF8
GPIOF->MODER &= ~(3<<2*8);
GPIOF->MODER |=1<<(2*8);
GPIOF->OSPEEDR &= ~(3<<2*8);
GPIOF->OSPEEDR |=2<<(2*8);
GPIOF->PUPDR &= ~(3<<2*8);
GPIOF->PUPDR |= 1<<(2*8);
GPIOF->OTYPER &= ~(1<<8);
GPIOF->OTYPER |= 0<<8;
GPIOF->ODR |=1<<8;
}
该代码里面就包含了一个函数 void LED_Init(void)，该函数的功能就是用来实现配置推挽输出。
4.按同样的方法，新建一个led.h文件，也保存在 LED文件夹下面
led.h：

#ifndef __LED_H
#define __LED_H  
#include "sys.h"
void LED_Init(void);//初始化      
#endif


新建一个文件test.c，然后保存USER文件夹下面。
test.c：

#include "stm32f4xx.h"
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
int main(void)
{
Stm32_Clock_Init(336,8,2,7);//设置时钟,168Mhz

delay_init(168); //初始化延时函数
LED_Init(); //初始化LED时钟  
while(1)
{
GPIOF->ODR &= ~(1<<6); //操作PF6,设置为高电平
GPIOF->ODR |= 1<<7;   //操作PF7,设置为低电平
GPIOF->ODR |= 1<<8;   //操作PF7,设置为低电平
delay_ms(500); //延时500毫秒

GPIOF->ODR |= 1<<6;   //操作PF6,设置为低电平
GPIOF->ODR &= ~(1<<7); //操作PF7,设置为高电平
GPIOF->ODR |= 1<<8;   //操作PF7,设置为低电平
delay_ms(500); //延时500毫秒

GPIOF->ODR |= 1<<6;   //操作PF6,设置为低电平
GPIOF->ODR |= 1<<7;   //操作PF7,设置为低电平
GPIOF->ODR &= ~(1<<8); //操作PF8,设置为高电平
delay_ms(500); //延时500毫秒
}
}
文件最终配置如下：

点击编译，未报错

3.烧录验证

使用FlyMcu进行烧录

1、确认串口正确
2、选择程序文件，OBJ目录下的.hex文件
3、勾选校验与编程后执行
4、点击开始编程

烧录成功！

运行效果查看

成功实现3只红绿蓝LED灯轮流闪烁。
三、原理阐述

我们选择STM32F407上PF6 、PF7 、PF8 IO端口进行输出

1.使能IO口时钟

本文使用RCC AHB1外设时钟使能寄存器 (RCC_AHB1ENR)

由于使用PF6 、PF7 、PF8 IO端口进行输出，我们选用位5寄存器GPIOFEN ：IO端口F时钟使能


RCC->AHB1ENR|=1<<5;//使能PORTF时钟
//将RCC->AHB1ENR寄存器第五位设置为1
2.初始化IO口模式

配置4个配置寄存器：GPIOx_MODER/GPIOx_OTPER/GPIOx_OSPEEDR/GPOIx_PUPDR
以配置PF6为例：

//设置PF6
GPIOF->MODER &= ~(3<<2*6);  //将MODER寄存器12、13位置0
GPIOF->MODER |=1<<(2*6); //将MODER寄存器12、13位置1
GPIOF->OSPEEDR &= ~(3<<2*6);
GPIOF->OSPEEDR |=2<<(2*6);
GPIOF->PUPDR &= ~(3<<2*6);
GPIOF->PUPDR |= 1<<(2*6);
GPIOF->OTYPER &= ~(1<<6);
GPIOF->OTYPER |= 0<<6;


3.操作IO口，输出高低电平

配置寄存器GPIOX_ODR

以配置PF6为例：

GPIOF->ODR |=1<<6;  //将ODR寄存器位6置1
GPIOF->ODR &=~（1<<6）; //将ODR寄存器位6置0


四、总结

  本文通过寄存器方式控制STM32F4 IO 口的高低电平，实现了一个经典的跑流水灯程序。在过程中了解到了STM32F4的IO口作为输出使用的方法，学会使用 IO 口的推挽输出功能。同时学会了RCC AHB1外设时钟使能寄存器的基本结构，并掌握了RCC AHB1外设时钟使能寄存器的使用方法。