关于STM32的寄存器操作学习

只看该作者 · 2023-11-20 22:36

前言
本人使用的开发板的芯片是STM32H743XIH6，所以也是根据此芯片来进行操作。

一、寄存器
在STM32的学习过程里面，大部分人最开始应该都是学习标准库版本的，对于寄存器操作应该都不太了解。百度百科对于寄存器的介绍，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。

简单的理解为，一个存放了东西的东西。只不过，里面存放的是某些数据或者指令。就像你身份*号，代表了你的省份、城市、县区等等。如果想要找到你，对你做某件事或者获取一些东西，就会根据你的身份*号，找到你的所在地。这些操作，对于寄存器来说，称为读和写。

对于寄存器的读操作来说，就是你想要获取寄存器的数据，那么就需要找到这个寄存器，然后直接读数据多少即可，这也叫访问寄存器。

对于寄存器的写操作来说，就是你想要修改寄存器的数据，那么就需要找到这个寄存器，然后直接将数据写在寄存器里，这也叫写寄存器。

现在我们已经知道了读写操作，但是寄存器这么多，怎么找到我们想要的寄存器呢？怎么去区分它们呢？这就要引用C语言的一个操作，指针和&的使用，想在窗口控制台输入一个变量，是不是要用到scanf这个语句？那这个&符号的作用，就是取这个变量的地址！不同的寄存器，地址也就不一样，所以想要找到对应的寄存器，我们就找到对应的地址就行了！就像前面讲的身份*号，你可能四处旅游，想通过身份*号找到你可能有点困难，但是在STM32芯片里就不同，每一个寄存器的地址都在芯片出厂的时候就已经分配了！

只看该作者 · 2023-11-20 22:36

怎么找到寄存器的地址？
我们打开参考手册，看到存储器和总线架构这一章，往下滑就可以看到寄存器的边界地址。

只看该作者 · 2023-11-20 22:37

例如，我们想要打开GPIOB的时钟，我们就要找到RCC的这一栏。由下图可看出，只要是和RCC相关的，都在0x58024400-0x580247FF这一区间。

只看该作者 · 2023-11-20 22:38

然后，我们就要打开芯片的数据手册，找到我们的GPIOB的时钟挂在哪一条总线上。由下图可看出，GPIOA~GPIOK都挂在AHB4总线上。

只看该作者 · 2023-11-20 22:38

我们再回到参考手册的RCC寄存器说明，可以看到好几个和AHB4相关的寄存器。我们只需要看到RCC_AHB4ENR，实际上这里应该叫做时钟使能寄存器。

只看该作者 · 2023-11-20 22:38

看到寄存器开头的介绍，里面是有两个偏移地址的，我两个都使用过，同样可行。我们找到了这个偏移地址后，RCC_AHB4ENR的地址就是0x58024400+0xE0;

只看该作者 · 2023-11-20 22:39

怎么对寄存器的位进行操作？
这里我们需要掌握位操作，C语言有以下6个位操作符。

只看该作者 · 2023-11-20 22:39

按位与（&）:同一位上，同样为1，&的结果就为1，只要有一个0或者两个都是0，结果就为0；

按位或（|）：同一位上，只要有一个为1，|的结果就为1，两个都是0，则结果就为0；

按位异或（^）：同一位上，两个不相同则为1，相同则为0；

按位取反（~）：将结果取反，1为0，0为1；

按位左移（<<）:运算符左边的运算量全部向左边移动运算符右边的运算量，高位舍弃，低位补0；

按位右移（>>）:运算符左边的运算量全部向右边移动运算符右边的运算量，高位补0，低位舍弃；

只看该作者 · 2023-11-20 22:39

我们已经了解位操作，也会查找寄存器的地址后，看到寄存器的位说明，在这一位置位，即可使能GPIOB的时钟。

只看该作者 · 2023-11-20 22:40

寄存器的直接操作
代码里我使用了宏定义来操作，但是，这些宏在我们看来是寄存器的地址，但是在编译器看来，这只是一个普通的变量，所以我们要让编译器也要让它认为是一个指针也就是地址，我们就得进行强制类型转换，把它转换成uint32_t类型的指针，然后对这个指针进行解引用操作也就是*操作。这样下来，我们就完成了GPIOB的时钟使能啦！
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uint32_t *pAHB4_Addr = (uint32_t *)(RCC_START_ADDR + RCC_AHB4_OFFEST); //RCC->AHB4ENR
*pAHB4_Addr |= (0x01 << 1); //开启GPIOB时钟

只看该作者 · 2023-11-20 22:40

寄存器地址映射
直接访问的操作非常的麻烦，每操作一个寄存器就必须去查看数据手册，然后找找这个寄存器的地址。 ST官方专门在一个.h文件里面，做好了寄存器的地址映射，我的是stm32h743xx.h。下面就是使用映射的地址进行的GPIOB的时钟开启操作。

RCC->AHB4ENR |= (0x01 << 1);

只看该作者 · 2023-11-20 22:40

总结
寄存器的操作，相对于标准库或者HAL库来说，会麻烦很多，但是操作是直接式的。在使用库的操作，需要知道函数的作用，然后知道要往里面填入什么变量即可，剩下的内容函数里已经帮你写好了。所以相对寄存器来说是非常省事的，而且填入不同的参数，也会去执行不同的操作，兼容性也很强。使用寄存器的话，可能当前的函数只能够符合当前的功能，如果要换其他的，可能又要重新写，重新去看寄存器的说明等等，要做成兼容其他功能的，又要重新写一个函数，相对库函数来说就非常费事了！

但是，如果在学习阶段，我还是非常建议学习寄存器操作的，这样对于芯片的外设会理解的比较深。库函数的话，也是可能会存在一些bug的，在学习过寄存器后再去学习库函数，就可以发现那些bug，并做出修复！