Stm32之流水灯，深入了解寄存器

只看该作者 · 2023-11-20 22:30

通过LED流水灯，由浅入深，理解寄存器和与GPIO相关的函数，比如GPIO_Init()。

流水灯，设计思路很简单，只需要将多个连续的GPIO口依次设置电平，根据你LED连接线路，选择是高电平触发还是低电平触发。每个灯亮几毫秒然后熄灭，再延时，你当然可以通过GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0)这种方式一个一个写，但是，注意，观察GPIO_Pin_对应寄存器的值，不难发现。只需要将GPIO_Pin_0的寄存器值左移一位，就是GPIO_Pin_1的值，所以思路就有了，我的代码如下

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#include "stm32f10x.h"  

#include  "Delay.h"            // Device header

int main(void){

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

GPIO_InitTypeDef g;

g.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;

g.GPIO_Pin=GPIO_Pin_All;

g.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA,&g);

 

while (1)

{

int a=0x0001;

for (int i = 0; i < 7; i++)

{

    int b=a<<i;

    GPIO_Write(GPIOA,~b);

    Delay_ms(200);

}

}

}

只看该作者 · 2023-11-20 22:30

至于为啥，右键gpio_pin_跳转到定义。如下图

可以看到，对应pin口的寄存器值，我们知道，Stm32中，GPIOA这一组IO口由7个寄存器控制，单片机编程的本质就是操作寄存器。为什么这里没有指定电平，却能正确输出低电平的，这就要从寄存器说起。

只看该作者 · 2023-11-20 22:30

IDR，ODR，BRR，LCKR四个寄存器的高16位都是保留的。对于GPIO_ResetBits，内部是对BRR寄存器写入了值。对于GPIO_SetBits，是对BSRR寄存器写入了值，写入的什么值？就是上图对应引脚的值。比如GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0)。GPIO_Pin_0对应0000 0000 0000 0001，即BRR寄存器的BR0为1，表示清除ODR0为1。清除这个步骤应该是硬件电路决定的。总结就是。BRR寄存器哪一位为1就清除ODR对应位。BSRR寄存器低16位哪一位为1就设置ODR对应位为1。BSRR寄存器高16位哪一位为1就清除ODR对应位为0。

只看该作者 · 2023-11-20 22:31

那GPIO_Write是怎么回事呢。跳转查看，内部是GPIOx->ODR = PortVal。什么是ODR，就是端口输出数据寄存器，比如PortVal为0x0001，就表示将ODR寄存器低16位设为了0000 0000 0000 0001。根据下图，就是ODR0=1，也就是使GPIO_Pin_0输出高电平，其余为0的位对应端口输出模式输出低电平。根据我的理解这是硬件电路的连接规则。如果设为0000 0000 0100 0000。就是ODR6=1，也就是使GPIO_Pin_6输出高电平，其余为0的位端口输出低电平。

只看该作者 · 2023-11-20 22:31

如果想使两个端口输出高电平呢，直接用或，比如，PA0和PA2，0000 0000 0000 0001 | 0000 0000 0000 0100。按位或，得0000 0000 0000 0101。即可实现PA0与PA2输出高电平。

说到这里，不如再说说GPIO_Init函数的本质。如下，是八种输入输出模式。还有速度。

只看该作者 · 2023-11-20 22:31

枚举，GPIO_Speed_2MHz=2。GPIO_Speed_50MHz=3

只看该作者 · 2023-11-20 22:32

注意，根据CRL寄存器发现，这32位共控制8个IO口的配置，每个IO口对应四位。mode0和cnf0对应GPIO_Pin_0，mode1和cnf对应GPIO_Pin_1，以此类推。mode控制是输入还是输出（也包含了速度），cnf控制配置，同样为00，如果是输入则为模拟输入，如果是输出则为通用推挽输出。

只看该作者 · 2023-11-20 22:32

只看该作者 · 2023-11-20 22:34

GPIO_Init分析如下

currentmode = ((uint32_t)GPIO_InitStruct-> & ((uint32_t)0x0F) //这是将GPIO_Mode的低四位取出存入currentmode，比如OUT_PP为0x10，计算currentmode=0x10&0x0F=0001 0000 & 0000 1111=0000 0000=0x00。因为A&1=A，0&B=0。

if ((((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x10)) != 0x00) //这是判断是否为输出模式。比如通用推挽输出0x10。0x10&0x10=0x10。上拉输入为0x48。0x48&0x10=0100 10000&0001 0000=0000 0000=0x00。

currentmode |= (uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Speed; //这是取出结构体的speed放入crrentmode低二位。比如速度为GPIO_Speed_50MHz。currentmode=currentmode | GPIO_Speed_50MHz=0x00 | 0x03=0000 0000 | 0000 0011=0000 0011=0x03。currentmode虽然保存了引脚的模式速度信息，但是信息保存在current最低4位，所以要想配置具体某个引脚，还要移动currentmode到对应位。

只看该作者 · 2023-11-20 22:34

if (((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Pin & ((uint32_t)0x00FF)) != 0x00) //这是这是判断引脚定义没有，并判断是否是Pin0-7。因为Pin0-7的格式都为0x00mm，而Pin8-15为0xnn00，通过&0x00FF就可以判断。如果是Pin8-15结果应为0x0000。结果为0x00mm就是Pin1-7。

for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)

{

   pos = ((uint32_t)0x01) << pinpos;

   currentpin = (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos;

   if (currentpin == pos)

只看该作者 · 2023-11-20 22:34

这部分是获取io口位置，我假定选的是GPIO_Pin_5，即0x0020运算过程如图。可以看到，当pinpos加到0x05时，pos=crrentpin=0x20。这时候pinpos就是引脚号

只看该作者 · 2023-11-20 22:34

找到对应pin口时，进入if判断语句

if (currentpin == pos)

   {

      pos = pinpos << 2;//因为CRL寄存器每四位配置一个io口，所以这里左移两位，也就是*4。

      /* Clear the corresponding low control register bits */

      pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;//将0000 1111左移引脚号*4，如果是pin5，就是左移20位

      tmpreg &= ~pinmask。//将引脚对应的CRL的4位清零。~表示按位取反。式子为tmpreg=tmpreg&~pinmask。取反的好处，&之后不影响其他引脚配置位，还可以把要配置的引脚4位清0.

      /* Write the mode configuration in the corresponding bits */

      tmpreg |= (currentmode << pos);//配置对应引脚的4位，为什么用或，因为0|A=A，也就是不影响其他的引脚对应的配置位。

只看该作者 · 2023-11-20 22:34

      /* Reset the corresponding ODR bit */

      if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)

      {

      GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);//如果配置为下拉输入，将对应引脚对应的ODR位清0。

      }

      else

      {

      /* Set the corresponding ODR bit */

      if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)

      {

         GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);//如果是上拉输入，将BSRR低16位的对应引脚位置1，然后硬件会自动将对应ODR位置1

只看该作者 · 2023-11-20 22:34

  }

      }

   }

只看该作者 · 2023-11-20 22:35

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_InitStruct)
{
  uint32_t currentmode = 0x00, currentpin = 0x00, pinpos = 0x00, pos = 0x00;
  uint32_t tmpreg = 0x00, pinmask = 0x00;
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
  assert_param(IS_GPIO_MODE(GPIO_InitStruct->GPIO_Mode));
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_InitStruct->GPIO_Pin));

  /*---------------------------- GPIO Mode Configuration -----------------------*/
  currentmode = ((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x0F);
  if ((((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x10)) != 0x00)
  {
/* Check the parameters */
assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_InitStruct->GPIO_Speed));
/* Output mode */
currentmode |= (uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Speed;
  }
  /*---------------------------- GPIO CRL Configuration ------------------------*/
  /* Configure the eight low port pins */
  if (((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Pin & ((uint32_t)0x00FF)) != 0x00)
  {
tmpreg = GPIOx->CRL;
for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)
{
   pos = ((uint32_t)0x01) << pinpos;
   /* Get the port pins position */
   currentpin = (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos;
   if (currentpin == pos)
   {
      pos = pinpos << 2;
      /* Clear the corresponding low control register bits */
      pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
      tmpreg &= ~pinmask;
      /* Write the mode configuration in the corresponding bits */
      tmpreg |= (currentmode << pos);
      /* Reset the corresponding ODR bit */
      if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)
      {
      GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
      }
      else
      {
      /* Set the corresponding ODR bit */
      if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
      {
         GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
      }
      }
   }
}
GPIOx->CRL = tmpreg;
  }
  /*---------------------------- GPIO CRH Configuration高寄存器差不多。省略 ------------------------*/
}