STM32F103C8T6以寄存器方式借助面包板搭建电路点亮LED流水灯详解

发表于 2023-5-30 13:17

寄存器原理
1.什么是寄存器
寄存器是 CPU 内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。其实寄存器就是一种常用的时序逻辑电路，但这种时序逻辑电路只包含存储电路。寄存器的存储电路是由锁存器或触发器构成的，因为一个锁存器或触发器能存储1位二进制数，所以由N个锁存器或触发器可以构成N位寄存器。寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存储容量的高速存储部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。在计算机领域，寄存器是CPU内部的元件，包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。寄存器拥有非常高的读写速度，所以在寄存器之间的数据传送非常快。

2.如何访问寄存器
存放数据的寄存器是最好理解的，如果你需要读取一个数据，直接到这个寄存器所在的地方来问问他，数据是多少就行了。问寄存器这个动作，叫做访问寄存器。不同的数据会存放在不同的寄存器，例如引脚PA2与PB8的高低电平数据（1或0）肯定放在不同的寄存器里，那么怎么区分不同的寄存器呢？通过地址，不同的寄存器有不同的地址
**所以需要找到其地址，怎么找到某个寄存器的地址？查看数据手册。**在简单了解寄存器后，我们开始配置

发表于 2023-5-30 13:17

GPIO端口的初始化设置
1.时钟配置
想要配置时钟首先要访问其寄存器，找到地址。
（1）找到时钟使能寄存器映射基地址
时钟控制名字叫做RCC，属于AHB总线，查看数据手册如下：

得出复位和时钟控制RCC的地址从0x4002 1000开始

发表于 2023-5-30 13:18

找到端口偏移地址以及对应端口所在位置

手册RCC_APB2ENR，位3是IOPBEN，名字是IO端口B时钟使能，就是我们想要的。把RCC_APB2ENR的位3赋值为1，就是开启GPIOB时钟

发表于 2023-5-30 13:19

使能对应端口时钟

复制

//----------------APB2使能时钟寄存器 ---------------------

#define RCC_APB2ENR                *((unsigned volatile int*)0x40021018)



        RCC_APB2ENR|=1<<2|1<<3|1<<4;                        //APB2-GPIOA、GPIOB、GPIOC外设时钟使能

发表于 2023-5-30 13:19

.端口输出寄存器配置
本次实验使用GPIOA-5、GPIOB-9、GPIOC-14 这3个引脚控制LED灯,GPIO是属于APB2的。
同理，也要访问其地址。

发表于 2023-5-30 13:20

找到找到GPIOX的基地址

结论是，
所有GPIOA相关的寄存器，都住在0x4001 0800到0x4001 0BFF范围内。
所有GPIOB相关的寄存器，都住在0x4001 0C00到0x4001 0FFF范围内。
所有GPIOC相关的寄存器，都住在0x4001 1000到0x4001 13FF范围内。

发表于 2023-5-30 13:20

找到端口输入寄存器的地址偏移
分别用到A4、B5、C14三个引脚。其中A4、B5属于端口配置低寄存器偏移地址为0x00，C13属于端口配置高寄存器偏移地址为0x04。

发表于 2023-5-30 13:21

对应引脚寄存器，基地址+偏移量
相应端口配置器GPIOA_CRL地址为GPIOA的基址+上偏移量

发表于 2023-5-30 13:21

复制

//----------------GPIOA配置寄存器 -----------------------

#define GPIOA_CRL                *((unsigned volatile int*)0x40010800)

//----------------GPIOB配置寄存器 -----------------------

#define GPIOB_CRL                *((unsigned volatile int*)0x40010C00)

//----------------GPIOC配置寄存器 -----------------------

#define GPIOC_CRH                *((unsigned volatile int*)0x40011004)

发表于 2023-5-30 13:21

输入输出模式和输出速率设置
我们需要的是输出高低电平，所以要设置为输出。输出模式又有好几种输出:

发表于 2023-5-30 13:21

推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止。
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，适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内)。
开漏是需要外接上拉电阻才可以输出高电平的，这里并不适合。所以需要设置为推挽输出,没有复用，输出速度按要求设置为2Mhz

发表于 2023-5-30 13:22

复制

GPIOA_CRL&=0xFFF0FFFF;                //设置位 清零        

GPIOA_CRL|=0x00020000;                //PA4推挽输出，把第19、18、17、16位变为0010



GPIOB_CRL&=0xFF0FFFFF;                //设置位 清零        

GPIOB_CRL|=0x00200000;                //PB5推挽输出，把第23、22、21、20变为0010

 

GPIOC_CRH&=0xFF0FFFFF;                //设置位 清零        

GPIOC_CRH|=0x00200000;                //PC14推挽输出，把第23、22、21、20变为0010

发表于 2023-5-30 13:22

三、C语言实现流水灯
1.流水灯原理
本次实验采用三个灯实现，亮灯状态用1表示,灭灯状态用0表示。
初始状态为0 0 0，
状态一为1 0 0
状态二为0 1 0
状态三为0 0 1
状态三结束后继续进入状态一，一直循环达到流水灯效果。

发表于 2023-5-30 13:22

2.c语言实现
（1）创建项目
点击【project】->[New…】

发表于 2023-5-30 13:22

发表于 2023-5-30 13:23

选择STM32F103C8开发板

发表于 2023-5-30 13:23

创建项目出现弹窗，勾选setup项和core项

发表于 2023-5-30 13:23

在source group里创建led.c，选择【Add New Item to Group… …】

发表于 2023-5-30 13:24

（2）写入代码
注意项目结构，使用的引脚是PA7，PB9，PC15

代码如下：

复制

#include "stm32f10x.h"

//----------------APB2使能时钟寄存器 ---------------------

#define RCC_APB2ENR                *((unsigned volatile int*)0x40021018)

//----------------GPIOA配置寄存器 -----------------------

#define GPIOA_CRL                *((unsigned volatile int*)0x40010800)

#define        GPIOA_ODR                *((unsigned volatile int*)0x4001080C)

//----------------GPIOB配置寄存器 -----------------------

#define GPIOB_CRL                *((unsigned volatile int*)0x40010C00)

#define        GPIOB_ODR                *((unsigned volatile int*)0x40010C0C)

//----------------GPIOC配置寄存器 -----------------------

#define GPIOC_CRH                *((unsigned volatile int*)0x40011004)

#define        GPIOC_ODR                *((unsigned volatile int*)0x4001100C)





//延时函数

 void Delay()

 {

   u32 i=0;

   for(;i<5000000;i++);

 }

 int main(void)

 {        

        RCC_APB2ENR|=1<<2|1<<3|1<<4;                        //APB2-GPIOA、GPIOB、GPIOC外设时钟使能        

        

        GPIOA_CRL&=0xFFF0FFFF;                //设置位 清零        

        GPIOA_CRL|=0x00020000;                //PB5推挽输出

        GPIOA_ODR&=~(1<<4);                        //设置初始灯为灭

        

        GPIOB_CRL&=0xFF0FFFFF;                //设置位 清零        

        GPIOB_CRL|=0x00200000;                //PB5推挽输出

        GPIOB_ODR&=~(1<<5);                        //设置初始灯为灭

         

        GPIOC_CRH&=0xF0FFFFFF;                //设置位 清零        

        GPIOC_CRH|=0x02000000;                //PB5推挽输出

        GPIOC_ODR&=~(1<<14);                        //设置初始灯为灭                

         



         



        while(1){

                //A灯

                GPIOA_ODR|=1<<4;                //PB5高电平

                 Delay();

                GPIOA_ODR&=~(1<<4);                //PB5低电平,因为是置0，所以用按位与





                

                //B灯

                GPIOB_ODR|=1<<5;                //PB5高电平

                 Delay();

                GPIOB_ODR&=~(1<<5);                //PB5低电平,因为是置0，所以用按位与





                

                

                //C灯

                GPIOC_ODR|=1<<14;                //PB5高电平

                 Delay();

                GPIOC_ODR&=~(1<<14);                //PB5低电平,因为是置0，所以用按位与





                

                }

}

发表于 2023-5-30 13:24

（3）编译运行
运行成功，要注意勾选[get hex file]

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