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一、stm32芯片寄存器及IO口简介
注:本博客使用的芯片为正点原子STM32F103RC芯片,不同的32芯片在细节上也许会有不同之处。 本博客将要实现的是控制STM32开发板上的三个IO口实现一个类似流水灯的效果,该实验的关键在于如何控制STM32的IO口输出。了解了STM32的IO口如何输出的,就可以实现流水灯了。 STM32 的 IO 口可以由软件配置成如下 8 种模式: 1、输入浮空 2、输入上拉 3、输入下拉 4、模拟输入 5、开漏输出 6、推挽输出 7、推挽式复用功能 8、开漏复用功能 STM32的每个IO端口都有7个寄存器来控制。他们分别是:配置模式的2个32位的端口配置寄存器CRL和CRH;2个32位的数据寄存器 IDR 和 ODR;1个32位的置位/复位寄存器BSRR;一个16位的复位寄存器BRR;1个32位的锁存寄存器LCKR;这里我们仅介绍常用的几个寄存器,我们常用的IO端口寄存器只有4个:CRL、CRH、IDR、ODR。 其中CRL和CRH控制着每个IO口的模式及输出速率。 STM32 的 IO 口位配置表如表 STM32 输出模式配置如表 接下来我们看看端口低配置寄存器 CRL 的描述 该寄存器的复位值为0X4444 4444,从上图可以看到,复位值其实就是配置端口为浮空输入模式。从上图还可以得出:STM32 的CRL控制着每组IO端口(A~G)的低8位的模式。 每个IO端口的位占用CRL的 4 个位,高两位为CNF,低两位为MODE。这里我们可以记住几个常用的配置,比如0X0表示模拟输入模式(ADC 用)、0X3表示推挽输出模式(做输出口用,50M速率)、0X8表示上/下拉输入模式(做输入口用)、0XB表示复用输出(使用IO口的第二功能,50M速率)。 CRH的作用和CRL完全一样,只是CRL控制的是低8位输出口,而CRH控制的是高8位输出口。这里我们对CRH就不做详细介绍了。 给个实例,比如我们要设置PORTA的8位为上拉输入,13位为复用输出。代码如下: GPIOA->CRH&=0XFF0FFFF0; //清掉这 2 个位原来的设置,同时也不影响其他位的设置 GPIOA->CRH|=0X00B00008; //PA8输入,PA13输出 GPIOA->ODR=1<<8; //PA8 上拉 通过这3句话的配置,我们就设置了PA8为上拉输入,PA13复用输出。 IDR是一个端口输入数据寄存器,只用了低16位。该寄存器为只读寄存器,并且只能以16位的形式读出。该寄存器各位的描述如图所示: 要想知道某个IO口的状态,你只要读这个寄存器,再看某个位的状态就可以了。使用起来是比较简单的。 ODR是一个端口输出数据寄存器,也只用了低16位。该寄存器为可读写,从该寄存器读出来的数据可以用于判断当前IO口的输出状态。而向该寄存器写数据,则可以控制某个IO口的输出电平。该寄存器的各位描述如图所示: 了解了这几个寄存器,我们就可以开始流水灯实验的真正设计了。 二、硬件设计 2.1 IO口选择 本篇博客将分别使用GPIOB、GPIOC、GPIOD这3个端口控制LED灯,在stm32手册中我们选择PB6、PC6、PD2这三个IO口来作为本次实验的输出口。 2.2 其余硬件 除了选择三个IO口,我们还需要准备好红黄绿三色LED灯,导线若干,以及面包板一块。 2.3 连线 连线方面,LED灯的短脚连接IO口,长脚连接3.3V(注:尽量不要连接5V的端口,5V的端口没有电阻保护,容易烧坏LED灯) 在实际连线中,我们为了能更好的连线,常使用面包板来方便连线。 三、软件设计 3.1 配置寄存器 对于程序的设计,我们首先需要将LED灯需要用到的IO口进行配置,这里我们采用的配置方法是使用寄存器。通过配置寄存器的值,来改变IO口的值进行变化。 led.h #ifndef __LED_H #define __LED_H #include "sys.h" //LED端口定义 #define LED0 BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,6) // PB6输出 #define LED1 BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,6) // PC6输出 #define LED2 BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,2) // PD2输出 void LED_Init(void); //初始化 #endif led.c #include "sys.h" #include "led.h" //初始化PB6、PC6和PD2为输出口,并使能这3个口的时钟 //LEDIO初始化 void LED_Init(void) { RCC->APB2ENR|=1<<3; //使能PORTB时钟 RCC->APB2ENR|=1<<4; //使能PORTC时钟 RCC->APB2ENR|=1<<5; //使能PORTD时钟 GPIOB->CRL&=0XF0FFFFFF; //PB6清零 GPIOB->CRL|=0X03000000; //PB6推挽输出 GPIOB->ODR|=1<<6; //PB6输出高 GPIOC->CRL&=0XF0FFFFFF; //PC6清零 GPIOC->CRL|=0X03000000; //PC6推挽输出 GPIOC->ODR|=1<<6; //PC6输出高 GPIOD->CRL&=0XFFFFF0FF; //PD2清零 GPIOD->CRL|=0X00000300;//PD2推挽输出 GPIOD->ODR|=1<<2; //PD2输出高 } 3.2 主函数编写 对于主函数的编写,我们首先需要编写一个简单的延时函数delay,控制LED轮流电亮。在主函数中,我们用一个while死循环保证三个LED灯可以一直轮流交替亮。对于如何控制LED灯的亮灭,我们用到的是BIT_ADDR(GPIOX_ODR_Addr,n)函数来控制输出口的电平,从而达到控制LED的亮灭的功能。 test.c #include "sys.h" #include "led.h" void delay(unsigned int i) //简单延时函数 { unsigned char j; unsigned char k; for(;i>0;i--) for(j=500; j>0; j--) for(k =200; k>0; k--); } int main(void) { LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口 while(1) { LED0=0; //灯亮 LED1=1; //灯灭 LED2=1; delay(20); //延时 LED0=1; LED1=0; LED2=1; delay(20); LED0=1; LED1=1; LED2=0; delay(20); } } 3.3 程序的烧录 烧录程序的软件我使用的是FlyMcu,还有另一种软件mcuisp也可以完成烧录功能,大家可以任选其一。 在烧录之前,我们要先选择串口,我这里的串口为COM3. 之后我们选择的DTR的低电平复位,RTS高电平进BootLoader,这个选择项选中,flymcu就会通过DTR和RTS信号来控制板载的一键下载功能威廉希尔官方网站 ,以实现一键下载功能。如果不选择,则无法实现一键下载功能。 串口波特率则可以通过bps那里设置,对于STM32F103,可以设置为最高:460800,而如果是 F4,则建议最高设置为:76800 即可。 配置完成后点击开始编程,程序就会自动烧录进板子中,成功烧录后,就会显示下图右方的文字。 3.4 成果展示 四、汇编实现流水灯 代码部分为: RCC_APB2ENR EQU 0x40021018 GPIOA_CRH EQU 0x40010804 GPIOA_ODR EQU 0x4001080C GPIOB_CRL EQU 0x40010C00 ;寄存器映射 GPIOB_ODR EQU 0x40010C0C GPIOC_CRH EQU 0x40011004 GPIOC_ODR EQU 0x4001100C Stack_Size EQU 0x00000400 AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 ;NOINIT: = NO Init,不初始化。READWRITE : 可读,可写。ALIGN =3 : 2^3 对齐,即8字节对齐。 Stack_Mem SPACE Stack_Size __initial_sp AREA RESET, DATA, READONLY __Vectors DCD __initial_sp DCD Reset_Handler AREA |.text|, CODE, READONLY THUMB REQUIRE8 PRESERVE8 ENTRY Reset_Handler MainLoop BL LED2_Init BL LED2_ON BL Delay ;LED2灯闪烁 BL LED2_OFF BL Delay BL LED1_Init BL LED1_ON BL Delay ;LED1灯闪烁 BL LED1_OFF BL Delay BL LED3_Init BL LED3_ON BL Delay ;LED3灯闪烁 BL LED3_OFF BL Delay B MainLoop LED1_Init PUSH {R0,R1, LR} ;R0,R1,LR中的值放入堆栈 LDR R0,=RCC_APB2ENR ;LDR是把地址装载到寄存器中(比如R0)。 ORR R0,R0,#0x08 ;开启端口GPIOB的时钟,ORR 按位或操作,01000将R0的第二位置1,其他位不变 LDR R1,=RCC_APB2ENR STR R0,[R1] ;STR是把值存储到寄存器所指的地址中,将r0里存储的值给rcc寄存器 ;上面一部分汇编代码是控制时钟的 LDR R0,=GPIOB_CRL ORR R0,R0,#0X00000020 ;GPIOB_Pin_1配置为通用推挽输出;开启的是pb1,所以是2,为0010,是推挽输出模式,最大速度为2mhz LDR R1,=GPIOB_CRL STR R0,[R1] LDR R0,=GPIOB_ODR BIC R0,R0,#0X00000002 ;BIC 先把立即数取反,再按位与 LDR R1,=GPIOB_ODR ;GPIOB_Pin_1输出为0;由r1控制ord寄存器 STR R0,[R1] ;将ord寄存器的值变为r0的值 POP {R0,R1,PC} ;将栈中之前存的R0,R1,LR的值返还给R0,R1,PC LED1_OFF PUSH {R0,R1, LR} LDR R0,=GPIOB_ODR BIC R0,R0,#0X00000002 ;因为是PB1所以对应二进制0010;GPIOB_Pin_1输出为0,LED1熄灭 LDR R1,=GPIOB_ODR STR R0,[R1] POP {R0,R1,PC} LED1_ON PUSH {R0,R1, LR} LDR R0,=GPIOB_ODR ORR R0,R0,#0X00000002 ;GPIOB_Pin_1输出为1,LED1亮 LDR R1,=GPIOB_ODR STR R0,[R1] POP {R0,R1,PC} LED2_Init PUSH {R0,R1, LR};R0,R1,LR中的值放入堆栈 LDR R0,=RCC_APB2ENR ORR R0,R0,#0x04 ;打开GPIOA的时钟 LDR R1,=RCC_APB2ENR STR R0,[R1] LDR R0,=GPIOA_CRH ORR R0,R0,#0X00020000 ;GPIOA_Pin_12配置为通用推挽输出 LDR R1,=GPIOA_CRH STR R0,[R1] LDR R0,=GPIOA_ODR BIC R0,R0,#0X00001000 LDR R1,=GPIOA_ODR ;GPIOA_Pin_12输出为0 STR R0,[R1] POP {R0,R1,PC} LED2_OFF PUSH {R0,R1, LR} LDR R0,=GPIOA_ODR BIC R0,R0,#0X00001000 ;GPIOA_Pin_12输出为0,LED2熄灭 LDR R1,=GPIOA_ODR STR R0,[R1] POP {R0,R1,PC} LED2_ON PUSH {R0,R1, LR} LDR R0,=GPIOA_ODR ORR R0,R0,#0X00001000 ;GPIOA_Pin_12输出为1,LED2亮 LDR R1,=GPIOA_ODR STR R0,[R1] POP {R0,R1,PC} LED3_Init PUSH {R0,R1, LR} LDR R0,=RCC_APB2ENR ORR R0,R0,#0x10 ;打开GPIOC的时钟 LDR R1,=RCC_APB2ENR STR R0,[R1] LDR R0,=GPIOC_CRH ORR R0,R0,#0X02000000 ;GPIOC_Pin_14配置为通用推挽输出 LDR R1,=GPIOC_CRH STR R0,[R1] LDR R0,=GPIOC_ODR BIC R0,R0,#0X00004000 ;GPIOC_Pin_14输出为0 LDR R1,=GPIOC_ODR STR R0,[R1] POP {R0,R1,PC} LED3_OFF PUSH {R0,R1, LR} LDR R0,=GPIOC_ODR BIC R0,R0,#0X00004000 ;GPIOC_Pin_14输出为0,LED3熄灭 LDR R1,=GPIOC_ODR STR R0,[R1] POP {R0,R1,PC} LED3_ON PUSH {R0,R1, LR} LDR R0,=GPIOC_ODR ORR R0,R0,#0X00004000 ;GPIOC_Pin_14输出为1,LED3亮 LDR R1,=GPIOC_ODR STR R0,[R1] POP {R0,R1,PC} Delay PUSH {R0,R1, LR} MOVS R0,#0 MOVS R1,#0 MOVS R2,#0 DelayLoop0 ADDS R0,R0,#1 CMP R0,#300 BCC DelayLoop0 MOVS R0,#0 ADDS R1,R1,#1 CMP R1,#300 BCC DelayLoop0 MOVS R0,#0 MOVS R1,#0 ADDS R2,R2,#1 CMP R2,#15 BCC DelayLoop0 POP {R0,R1,PC} END 编译部分可以直接编译不用再进行其他设置。 |
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