Proteus内部编程仿真STM32

只看该作者 · 2022-12-31 19:54

想在没有开发板的基础上形象逼真仿真基于STM32的设计，除了Proteus无出之右了吧，但目前没有很好地指导直接在Proteus中C编程来仿真STM32设计的帖子供参考，绝大部分的帖子还是借助于Keil MDK或者STM32CubeMX之类的工具，编译成HEX文件之后导入Proteus仿真，程序需要修改时，就得来回切换，反复修改程序、编译程序、导入HEX文件，调试起来非常不方便，也没有充分利用Proteus的优势，费时费力，降低调试效率。

只看该作者 · 2022-12-31 19:55

STM32开发简介

STM32开发可以分别基于HAL库、库函数或寄存器编程来进行，而基于Proteus链接的Keil for ARM编译器生成的代码(如图1），相比HAL和库函数不具有优势，但HAL(硬件抽象层)和库函数也无非是寄存器软件化，使软件编程更方便，可读性更强，但基于寄存器编程也有代码简略，可以清晰了解编程意图的优点，下面我们以寄存器编程为主导举一个例子来介绍一下在Proteus内部C语言编程仿真STM32设计的实际应用。

只看该作者 · 2022-12-31 19:57

STM32实例简述

选用STM32F103T6芯片，利用PA8/PB2的推挽输出以1秒为周期交替点亮熄灭白色LED灯，系统时钟采用PLL锁相环9倍频8MHz的HSE外部晶振源来获得，电路原理如下图2，Keil for ARM编译器的设置，可以参考Keil for C51的指导设置。

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Proteus内部寄存器C语言编程

1、时钟函数Clock_Init()

熟悉一个芯片先从时钟开始，这话一点都不假，我们的设置也是先从时钟入手，分别使能内外时钟并等待就绪，APB1二分频，APB2和AHB不分频，PLL对外部时钟HSE先9倍频再赋给系统时钟，代码如图3：

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只看该作者 · 2022-12-31 20:00

GPIO函数 LED_Init()

先使能GPIO时钟，初始化PA8/PB2之后，设置为推挽逻辑高初始输出。代码如图4：

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延时函数 delay_nms()

外部晶振源是8MHz，9倍频后就是72MHz，延时0.5秒的话，需要delay_nms(250)。代码如图5：

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主函数main()

调用Clock时钟和GPIO初始化函数，然后以1秒为周期循环点亮和熄灭LED灯。代码如图6：

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宏定义

紧跟头文件定义了GPIO操作的宏定义，位带操作可以像C51对GPIO进行位操作。代码如图7：

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仿真结果图示

图8的仿真结果借助了GIF图，实际亮灭切换没这么快。

只看该作者 · 2022-12-31 20:10

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完整代码

几乎每行代码都给出了注释，方便快速理解。
/* Main.c file generated by liyufei
*
* Created: 周六 4月 9 2022
* Processor: STM32F103T6
* Compiler:  Keil for ARM
*/

#include <stm32f103x6.h>
#include <stm32f1xx.h>

//IO口操作宏定义，位带操作,实现51类似的GPIO控制功能
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr)  *((volatile unsigned long  *)(addr))
#define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))

#define GPIOA_ODR_Addr (GPIOA_BASE+12) //0x4001080C
#define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+12) //0x40010C0C
#define PAout(n) BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n)  //PA输出
#define PBout(n) BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n)  //PB输出

#define LED0 PAout(8) // PA8
#define LED1 PBout(2) // PB2

//时钟设置
//RCC_CR_HSION，RCC_CR_HSEON，RCC_CR_HSERDY，RCC_CFGR_PLLSRC等在头文件stm32f103x6.h有定义
void Clock_Init(unsigned char PLL)
{
   unsigned char temp_value = 0;

   RCC->CR|=RCC_CR_HSION; //使能内部高速时钟HSION
   while(!(RCC_CR_HSIRDY>>1));  //等待PLL锁定
   RCC->CR|=RCC_CR_HSEON; //外部高速时钟使能HSEON
   while(!(RCC_CR_HSERDY>>17)); //等待外部时钟就绪
   RCC->CFGR=0x00000400;    //APB1=DIV2;APB2=DIV1;AHB=DIV1;
   RCC->CFGR|=(PLL-2)<<18;    //设置 PLL值 2~16,本例为9倍频
   RCC->CFGR|=RCC_CFGR_PLLSRC;  //PLLSRC选择外部时钟HSE为PLL输入源
   RCC->CR|=RCC_CR_PLLON;    //使能PLL
   while(!(RCC_CR_PLLRDY>>25)); //等待 PLL锁定
   RCC->CFGR|=RCC_CFGR_SW_PLL; //PLL作为系统时钟
   while(temp_value!=RCC_CFGR_SWS_PLL) //等待PLL作为系统时钟设置成功
   {
   temp_value=RCC->CFGR;
   temp_value&=0x0C;
   }
}

//毫秒延时
void delay_nms(unsigned int time)
{
unsigned int i=0;
while(time--)
{
   i=12000;  // 250x12000 = 36000000，每隔0.5秒LED灯反转
   while(i--) ;
}
}

//为LED亮灭进行GPIO口初始化
void LED_Init(void)
{

RCC->APB2ENR|= RCC_APB2ENR_IOPAEN; //使能 PORTA时钟
RCC->APB2ENR|= RCC_APB2ENR_IOPBEN; //使能 PORTB时钟
GPIOA->CRH&=0XFFFFFFF0;  //初始化PA8
GPIOA->CRH|=0X00000003;  //PA8 推挽输出
GPIOA->ODR|=1<<8;       //PA8 初始输出高
GPIOB->CRL&=0XFFFFF0FF;  //初始化PB2
GPIOB->CRL|=0X00000300;  //PB2 推挽输出
GPIOB->ODR|=1<<2;       //PB2 初始输出高
}

//main函数
int main (void)
{
Clock_Init(9); //设PLL为系统时钟，频率为HSE外部时钟8MHz的9倍
LED_Init(); //GPIO初始化
while (1)
{
   LED0 = 0; //PA8输出0
   LED1 = 1; //PB2输出1
   delay_nms(250); //延时0.5S
   LED0 = 1; //PA8输出1
   LED1 = 0; //PB2输出0
   delay_nms(250); //延时0.5S
}
}

只看该作者 · 2022-12-31 20:11

总结

上面例子的仿真成功，至少说明利用Proteus内部C语言编程进行STM32的设计仿真是行得通的，STM32的仿真有别路可选。