初学 STM32 （从 51 过度到 STM32 ，初学 STM32 必须了解的知识）

只看该作者 · 2022-9-13 13:06

最近小编也是在学习 STM32F1 系列，因为前一段时间学过 51 ，所以这几天总结了一下从 51 过度到 STM32 经验与心得，现在与大家分享分享我的心得。

对于引脚的操作和 STM32 与 51 的不同
在 51 中，我们如果想要操作 P0^0 这个引脚，应该有一下几种操作吧。

复制

//这个是小编最开始学的操作IO口。

P0 = 0x01;                //直接操作整个P0口，使P00口为高电平，其他为低电平。

P0^0 = 1;                //单独操作一个51单片机IO口。

//后来学会了只影响一个IO口，而其他IO口不受影响。

P0 |= 0x01;                //这样做可以保证在不影响P0的其他IO的情况下只改变P00口。

//在51单片机中还有一种独有的（这个我查阅了其他资料，并没有发现sbit是51单片机独有，但是我所学过的里面只有51能用sbit，就暂时说是51单片机独有吧，希望大佬指正。）引脚定义。

sbit IO = P0^0;        //将P00口单独定义出来，这样就只会操作到一个IO口了。

以上就是我目前用到过的对于 51 单片机的 IO 口的操作。
不过我一直在思考为什么这样做？为什么 P0^0 这个符号就可以代表的 P0^0 这个引脚，是不是 STM32 也一样？
直到我学习了 STM32 ，我对于它的操作原理有了新的定义。

对于每一个 IO 口其实是有一个地址，要操作这个 IO 口其实是对这个地址的操作，下面我放一段 <STC12C5A60S2.H> 的代码进行讲解。

复制

//由于原程序里面代码太长，我这儿截取几段来集中讲解。

//这儿我截取了51单片机里对P0和P1的定义

sfr P0   = 0x80;        //首先我们要知道sfr的意义。

//sfr的定义有点长，在这儿的作用我就长话短说，它是将0x80定义为P0.

//这儿就可以发现，曾经我以为的P0就是IO口的引脚其实也是认为定义的，IO口真正的地址其实是0x80,这个也是接下来说STM32要用到的原理。

sbit P00 = P0^0;        //对于sbit就不生疏了吧，这儿为什么要这样定义呢？

//因为我们在上面已经知道了P0的地址，0x80,这个是属于P0口的基地址，什么是基地址？简单来说，就是第一个地址。

//因此我们可以由此推断，P00就是P0的基地址在位移0位，也就是0x80，而P01就是P0位移1位，也就是0X81，所以后面的代码也就由此退出了。

sbit P01 = P0^1;

sbit P02 = P0^2;

sbit P03 = P0^3;

sbit P04 = P0^4;

sbit P05 = P0^5;

sbit P06 = P0^6;

sbit P07 = P0^7;

sfr P0M0 = 0x94;

sfr P0M1 = 0x93;

//下面与上面意义一样

sfr P1   = 0x90;

sbit P10 = P1^0;

sbit P11 = P1^1;

sbit P12 = P1^2;

sbit P13 = P1^3;

sbit P14 = P1^4;

sbit P15 = P1^5;

sbit P16 = P1^6;

sbit P17 = P1^7;

sfr P1M0 = 0x92;

sfr P1M1 = 0x91;

sfr P1ASF = 0x9D;

只看该作者 · 2022-9-13 13:08

对于 51 单片机的 IO 口定义也就分析完了，现在我们开始进入正题，由于上面的知识，对于 STM32 我觉得应该会相当好理解了。
首先，我们要明白， STM32 中可没有 sfr 或者 sbit 或者 bit 这种方便的定义，所以我们只有操作地址来操作 IO 口。

在具体分析之前，有个概念必须了解一下，就是储存器，储存器映射，寄存器和寄存器映射。

储存器

储存器应该很好理解，就是每一个外设（外设就是我们上面说的 P0 ， P1 等 IO 口在 STM32 中这些 IO 口被分为了不同的外设。)储存了一个地址，而对于储存器本身是不具有地址信息的，它的地址是由芯片厂商或用户分配，这个过程（给储存器分配地址的过程）就称为储存器映射。

寄存器

我们已经了解到了储存器映射，那么什么是寄存器映射呢？寄存器到底是什么呢？
已经知道了储存器，那我们可以找到每个内存单元
（每一个外设都是分配了内存单元的，用 51 单片机来讲，就可以这样理解，P00 这一个 IO 口就占用 1 bit 的内存单元）
的地址，然后通过 C 语言指针的操作方式来访问这些单元，但是，每次都通过寻址来访问，不仅不好**，还容易出错。所以这个时候我们可以根据每个每个单元功能的不同，以功能为名给这些内存单元取一个别名，这个别名就是我们常说的寄存器。取名字这个过程就叫做寄存器映射（和储存器映射相仿。）。

看到这儿，想必对寄存器和储存器的概念已经很清晰了吧，接下来我们就可以深入了解 STM32 了！

上面是我所使用的 STM32F103 系列的寄存器的起始地址。
可能天马行空的这样看图不是很理解，接下来我就用代码与讲解的方式来讲解。

我就用图中的 GPIOB 这个寄存器来作为例子。（因为小编最开始接触 STM32 的时候就是学习的这个寄存器的使用。）
在图中可以看到 GPIOB 的起始地址是 0x40010c00;
所以我们就可以通过控制这个基地址来操作 GPIOB 了。但是，要怎么操作呢？是像 51 单片机里面一样直接让这个地址等于 0 吗？显然不是！
从 STM32F103 的数据手册的目录，我们可以找到与 GPIO 有关的寄存器。

下面我们随便打开一个寄存器来分析。

有这个图片来分析，首先是偏移地址。什么是偏移地址？因为对于 GPIO 口不只有 GPIOB ，还有 GPIOA 、 GPIOC 等等每个 GPIO 都有相对应的这种寄存器（图中是 BSRR ）寄存器，所以，偏移地址就是各自 GPIO 口的基地址所偏移后的地址。

复制

//理论如果不好理解，可以参考代码，综合理解。

//由上可知GPIOB的基地址是0x40010c00，所以我们可以使用宏定义。

#define GPIOB_BASE                        ((unsigned int)0x40010c00)

//有了GPIOB的基地址的用定义，我们就可以在这个的基础上定义BSRR寄存器了(重点：使用指针！！！！！！)。

#define GPIOB_BSRR                        *(unsigned int*)(GPIOB_BASE + 0x10)

//现在，我们就把GPIOB的BSRR寄存器的地址定义好了。

接下来我们先分析 BSRR 的作用。
由图我们可以看到， BSRR 一共有 32 位，低 16 位的作用是控制 GPIOB 的 16 个输出端口输出 1（高电平）；

复制

//就像是51单片机里面的。

P0 = 0x01;

而高 16 位是控制 GPIOB 的 16 个端口清除（就是输出 0（低电平）。）。
所以，我们可以这样控制 STM32 的 GPIOB 的 1 到 16 口的输出。

复制

//由于在这之上我们使用了宏定义，所以可以直接使用所定义的宏。

GPIOB_BSRR |= (1 << x);                                                //从这儿就可看出，将GPIOB的GPIOB_x这个引脚设置为高电平了。

//具体想要输出/清除哪个引脚，只需要改变x的值就行，若x=0，就是使GPIOB的Pin0口输出高电平。

//当然，也可以直接用地址（不过比较麻烦。）。

*(unsigned int *)0x40010c10 |= (1 << x);        //作用与上面相同。

只看该作者 · 2022-9-13 13:09

这就完了？

当然不是！
再来看一下这张图：

上面有些 AHP ，APB2，是什么呢？
我们就要结合这张图了。

这儿可以看到 GPIO 、 ADC （这些称之为外设）等等外设是挂载到 APB1、 APB2、AHB上面的，在 STM32 中，要使用这些外设，我们就必须将这些总线的时钟打开（因为默认是关闭，所以需要手动打开。）。

这儿的操作与上面操作 GPIOB 操作一样，找到时钟（ RCC ）的基地址，再找到寄存器地址，通过操作寄存器的方法来是使APB2 （因为我们操作的是 GPIOB ，而 GPIOB 是挂载在 APB2 上面的）的 RCC 打开。

然后我们的 GPIOB就可以正常使用了。

复制

#define RCC_BASE                        0x40021000                                                        //RCC的基地址。

#define RCC_APB2END                        *(unsigned int*)(RCC_BASE + 0x18)        //RCC的使能寄存器地址。

RCC_APB2END |= (1 << 3)                                                                                        //由数据手册来看第三位是使能GPIOB的时钟。

好了，今天的分享就说完了，不过，这儿，只是从原理分析了 STM32 的 IO 的操作，对于固件库还有 HAL 库的讲解以后会分享，使用库可以更加容易的理解和使用 STM32 ！

谢谢大家的耐心观看，代码之路任重道远，愿与大家努力习之！

只看该作者 · 2022-9-13 20:07

库开发调用api就行了

只看该作者 · 2022-9-13 20:47

只调库不了解底层白瞎

只看该作者 · 2022-9-16 09:49

Henryko 发表于 2022-9-13 20:47
只调库不了解底层白瞎

在理，不懂底层最后出问题不好找。

只看该作者 · 2022-11-2 18:56

Henryko 发表于 2022-9-13 20:47
只调库不了解底层白瞎

请问你说的底层是个啥？就是IO各个寄存器对应的地址嘛？API接口熟练的基本时间长了必然会了解内在机制的

只看该作者 · 2022-11-2 19:12

了解底层了以后上手什么芯片都很容易

只看该作者 · 2022-12-3 19:44

jf101 发表于 2022-11-2 18:56
请问你说的底层是个啥？就是IO各个寄存器对应的地址嘛？API接口熟练的基本时间长了必然会了解内在机制的 ...

就是寄存器的含义，也就是知道该寄存器的哪一位对应着是什么状态或者功能。

只看该作者 · 2022-12-3 19:46

Undshing 发表于 2022-11-2 19:12
了解底层了以后上手什么芯片都很容易

是的，因为大家的底层基本都一样，就是寄存器不一样。

只看该作者 · 2022-12-5 14:02

V853 发表于 2022-12-3 19:44
就是寄存器的含义，也就是知道该寄存器的哪一位对应着是什么状态或者功能。 ...

哦！确实寄存器的含义在实际使用过程中挺重要的

只看该作者 · 2022-12-6 14:11

不懂底层最后出问题不好找

只看该作者 · 2022-12-6 15:09

库封装的就很好了，初学不了解底层的问题不大

只看该作者 · 2022-12-6 15:51

寄存器的含义在使用时很重要

只看该作者 · 2022-12-6 18:15

了解各个寄存器的定义很重要

只看该作者 · 2022-12-6 19:31

知道该寄存器的哪一位对应着是什么状态或者功能

只看该作者 · 2022-12-6 20:04

写的多了以后就了解寄存器了

只看该作者 · 2022-12-7 18:51

现在封装的很好，各个寄存器都已经有相应的函数调用了

只看该作者 · 2022-12-8 10:04

MessageRing 发表于 2022-12-6 14:11
不懂底层最后出问题不好找

是的，不光要懂底层，还要懂调试~

只看该作者 · 2022-12-8 10:08

AloneKaven 发表于 2022-12-6 20:04
写的多了以后就了解寄存器了

是的，遇到的问题越多，学到的也就越多！