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[STM32F1] 从寄存器到固件库--stm31f103RBT6

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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-5-29 23:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
ST, 固件库, 寄存器, STM, gp, pi
目的：将寄存器编程逐步向固件库编程转变

一、寄存器结构体定义
好处：GPIO有A、B、C、D等等的端口，每个端口都有相同配置的寄存器，使用结构体只需要写一次结构体，就可以使结构体指针变量指向GPIO口的基地址，结构体成员会自动顺序分配地址
如果不了解结构体为什么实现，建议先学c语言。。。

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雨果喝水
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_42424228/article/details/103674875  发表于 2022-5-29 23:28

相关帖子
 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-5-29 23:27 | 显示全部楼层
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  1. #define PERIPH_BASE        ((unsigned int)0x40000000)
    

  2. //总线
    

  3. #define APB1PERIPH_BASE    PERIPH_BASE 
    

  4. #define APB2PERIPH_BASE    (PERIPH_BASE+0X10000)
    

  5. #define AHBPERIPH_BASE     (PERIPH_BASE+0X20000)
    

  6. //寄存器组
    

  7. #define RCC_BASE                          (AHBPERIPH_BASE+0X1000)
    

  8. #define GPIOC_BASE                  (APB2PERIPH_BASE+0X1000)
    

  9. //寄存器 ;   此处不再专门宏定义GPIO的寄存器地址，直接用结构体实现
    

  10. typedef unsigned int    uint32_t;
    

  11. typedef unsigned short  uint16_t;
    

  12. typedef struct{
    

  13.          uint32_t CRL;
    

  14.          uint32_t CRH;
    

  15.          uint32_t IDR;
    

  16.          uint32_t ODR;
    

  17.          uint32_t BSRR;
    

  18.          uint32_t BRR;
    

  19.          uint32_t LCKR;
    

  20. }GPIO_typedef;
    

  21. typedef struct{
    

  22.          uint32_t CR;
    

  23.          uint32_t CFGR;
    

  24.          uint32_t CIR;
    

  25.          uint32_t APB2RSTR;
    

  26.          uint32_t APB1RSTR;
    

  27.          uint32_t AHBENR;
    

  28.          uint32_t APB2ENR;
    

  29.          uint32_t APB1ENR;
    

  30.          uint32_t BDCR;
    

  31.          uint32_t CSR;
    

  32. }RCC_typedef;
    

  33. #define GPIOC  ((GPIO_typedef*)GPIOC_BASE)//直接把GPIOC定义为一个结构体
    

  34. //或使用GPIO_typedef *GPIOC；
    

  35. #define RCC    ((RCC_typedef*)RCC_BASE)
    


  36. 

  37. //此时main函数可以写成：
    

  38. int main()
    

  39. {
    

  40. //打开GPIOC的时钟
    

  41.         RCC->APB2ENR |=((1)<<4);
    

  42. //配置IO口为输出
    

  43.         GPIOC->CRH =0x11111111;
    


  44. 

  45. //控制ODR寄存器        ，开启LED                                  
    

  46.         GPIOC->ODR =0xFEFF;
    

  47. }
    

  48. void SystemInit()
    

  49. {
    

  50. }
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-5-29 23:27 | 显示全部楼层
二、把引脚也定义成宏
同时使用BSRR置位，BRR清0来代替ODR寄存器进行操作。BSRR和BRR在硬件结构上位于ODR之前，会将操作的结果送到ODR当中，所以直接操作BSRR和BRR也同样可以。
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-5-29 23:28 | 显示全部楼层
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  1. #define GPIO_Pin_0    ((uint16_t)0x0001)/*选择pin0*/
    

  2. #define GPIO_Pin_1    ((uint16_t)0x0002)/*选择pin1*/
    

  3. #define GPIO_Pin_2    ((uint16_t)0x0004)/*选择pin2*/
    

  4. #define GPIO_Pin_3    ((uint16_t)0x0008)/*选择pin3*/
    

  5. #define GPIO_Pin_4    ((uint16_t)0x0010)/*选择pin4*/
    

  6. #define GPIO_Pin_5    ((uint16_t)0x0020)/*选择pin5*/
    

  7. #define GPIO_Pin_6    ((uint16_t)0x0040)/*选择pin6*/
    

  8. #define GPIO_Pin_7    ((uint16_t)0x0080)/*选择pin7*/
    

  9. #define GPIO_Pin_8    ((uint16_t)0x0100)/*选择pin8*/
    

  10. #define GPIO_Pin_9    ((uint16_t)0x0200)/*选择pin9*/
    

  11. #define GPIO_Pin_10   ((uint16_t)0x0400)/*选择pin10*/
    

  12. #define GPIO_Pin_11   ((uint16_t)0x0800)/*选择pin11*/
    

  13. #define GPIO_Pin_12   ((uint16_t)0x1000)/*选择pin12*/
    

  14. #define GPIO_Pin_13   ((uint16_t)0x2000)/*选择pin13*/
    

  15. #define GPIO_Pin_14   ((uint16_t)0x4000)/*选择pin14*/
    

  16. #define GPIO_Pin_15   ((uint16_t)0x8000)/*选择pin15*/
    

  17. #define GPIO_Pin_ALL  ((uint16_t)0xFFFF)/*选择全部引脚*/
    


  18. 

  19. /*一般使用BSRR置位，BRR清0，且都是为0时不产生影
    

  20. 响，为1时设置对应引脚。GPIO每一个端口16个引脚*/
    


  21. 

  22. //GPIO置位函数，参数：端口  引脚
    

  23. void GPIO_SetBits(GPIO_typeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
    

  24. {
    

  25.         GPIOx->BSRR |=GPIO_Pin;        
    

  26. }
    

  27. //GPIO清0函数，参数：端口  引脚
    

  28. void GPIO_ResetBits(GPIO_typeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
    

  29. {
    

  30.         GPIOx->BRR |= GPIO_Pin;        
    

  31. }
    

  32. void delay(uint32_t time)
    

  33. {
    

  34. while(time--)
    

  35.         ;
    

  36. }
    

  37. //此时main可以写成：
    

  38. int main()
    

  39. {
    

  40. //打开GPIOC的时钟
    

  41.         RCC->APB2ENR |=((1)<<4);
    

  42. //配置IO口为输出
    

  43.         GPIOC->CRH =0x11111111;
    

  44.         
    

  45.         while(1)
    

  46.         {        
    

  47.                 GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_8);//开启LED
    

  48.                 delay(0x10000); 
    

  49.                  GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_8);//关闭LED
    

  50.                 delay(0x10000); 
    

  51.         }
    


  52. 

  53.         
    

  54. }
    

  55. //这里结果和上面稍有不同，由于是只设置了LED8的开启和关闭，所以其他7个LED会一直亮着。
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-5-29 23:29 | 显示全部楼层
三、把GPIO的初始化参数也定义为宏
枚举类型：将某个结构体或其他变量的参数限制在一定范围内，告诉读者，你不能随便的修改这个参数，必须使用这些固定参数。而寄存器编程当中，参数的值往往是连续的00、01、10、11；枚举类型则是如果不给其赋值，会在上一个成员的值上自动加1，极为方便。

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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-5-29 23:29 | 显示全部楼层
下图是固件库所定义的在软件实现时对8种IO模式的设置，我们在自己写的时候，也可以自定义。
在这里，如果配置的是上拉/下拉输入模式，那么上拉输入配置BSRR的bit[0]为1，下拉输入配置BRR的bit[0]为1；以此来在硬件方面区分上拉和下拉。
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-5-29 23:30 | 显示全部楼层
5598629391736b7e1.png
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-5-29 23:31 | 显示全部楼层
896976293919fc21e6.png
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-5-29 23:31 | 显示全部楼层
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  1. typedef enum//自定义的软件实现，限定了模式的取值
    

  2. { 
    

  3. GPIO_Mode_AIN = 0x0,         //模拟输入(0000 0000)b
    

  4. GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,//浮空输入(00000100)b
    

  5. GPIO_Mode_IPD = 0x28,        //下拉输入(0010 1000)b
    

  6. GPIO_Mode_IPU = 0x48,        //上拉输入(0100 1000)b
    

  7. GPIO_Mode_Out_OD =0x14,      //开漏输出(00010100)b
    

  8. GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,    //推挽输出(0001 0000)b
    

  9. GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,      //复用开漏输出(0001 1100)b
    

  10. GP1O_Mode_AF_PP = 0x18       //复用推挽输出(0001 1000)b
    

  11. }GPIOMode_TypeDef;
    


  12. 

  13. typedef struct{//用于模式配置的结构体
    

  14.         uint16_t GPIO_Pin; //要配置的引脚
    

  15.         uint16_t GPIO_Speed; //速率,只有输出模式使用
    

  16.         uint16_t GPIO_Mode;         //模式
    

  17. }GPIO_InitTypeDef;
    

  18. void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)//初始化GPIO
    

  19. {
    

  20.   uint32_t currentmode = 0x00, currentpin = 0x00, pinpos = 0x00, pos = 0x00;
    

  21.   uint32_t tmpreg = 0x00, pinmask = 0x00;
    

  22.  
    

  23. /* GPIO 模式配置 */
    

  24.   currentmode = ((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x0F);//把输入参数GPIO_Mode的低4为暂存
    

  25.   if ((((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x10)) != 0x00)//bit4如果是1为输出模式，0为输入模式
    

  26.   { 
    

  27.     /* 输出模式 */
    

  28.       currentmode |= (uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Speed;;//配置速度  
    

  29.   }
    

  30. /* GPIO CRL 寄存器配置，CRL控制GPIO某一端口的低8位 */
    

  31.   
    

  32.   if (((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Pin & ((uint32_t)0x00FF)) != 0x00)
    

  33.   {
    

  34.     tmpreg = GPIOx->CRL; //暂存CRL的值
    

  35.     for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)//寻找对应引脚
    

  36.     {
    

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

  38.       /* Get the port pins position */
    

  39.       currentpin = (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos;
    

  40.       if (currentpin == pos)  //找到了对应引脚
    

  41.       {
    

  42.         pos = pinpos << 2; //乘4，因为CRL中每4位配置一个引脚
    

  43.         pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
    

  44.         tmpreg &= ~pinmask;        //把这几个位先清零
    

  45.         tmpreg |= (currentmode << pos);//写入模式的值
    

  46.                 //GPIO_Mode_IPD和GPIO_Mode_IPU是自定义的宏，可以自己设置
    

  47.         if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)//判断是上拉还是下拉
    

  48.         {   //下拉
    

  49.           GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);//将BRR最低位置1
    

  50.         }
    

  51.         else//上拉
    

  52.         {
    

  53.           if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
    

  54.           {
    

  55.             GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);//将BSRR最低位置1
    

  56.           }
    

  57.         }
    

  58.       }
    

  59.     }
    

  60.     GPIOx->CRL = tmpreg;//写入寄存器
    

  61.   }
    

  62.   /* GPIO CRH 寄存器配置 ,过程和CRL配置基本相同*/
    

  63.   if (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin > 0x00FF)
    

  64.   {
    

  65.     tmpreg = GPIOx->CRH;
    

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

  67.     {
    

  68.       pos = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
    


  69. 

  70.       currentpin = ((GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos);
    

  71.       if (currentpin == pos)
    

  72.       {
    

  73.         pos = pinpos << 2;
    

  74.         pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
    

  75.         tmpreg &= ~pinmask;
    

  76.         tmpreg |= (currentmode << pos);
    


  77. 

  78.         if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)
    

  79.         {
    

  80.           GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
    

  81.         }
    

  82.         if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
    

  83.         {
    

  84.           GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
    

  85.         }
    

  86.       }
    

  87.     }
    

  88.     GPIOx->CRH = tmpreg;
    

  89.   }
    

  90. }
    

  91. int main()
    

  92. {
    

  93.         GPIO_InitTypeDef GPIO_Inits;        
    

  94. //打开GPIOC的时钟
    

  95.         RCC->APB2ENR |=((1)<<4);
    

  96. //在此，GPIO模式的配置也实现了屏蔽寄存器，在不知道寄存器取值的情况下可以编程，逐步将寄存器编程进化至固件库编程
    

  97.         GPIO_Inits.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;        //对第8个引脚进行配置
    

  98.         GPIO_Inits.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出模式
    

  99.         GPIO_Inits.GPIO_Speed=SPIO_Speed_50MHZ;//推挽输出50mhz
    

  100.         GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_Inits);//初始化GPIOC
    

  101.         while(1)
    

  102.         {        
    

  103.                 GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_8);//开启LED
    

  104.                 delay(0x10000); 
    

  105.                  GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_8);//关闭LED
    

  106.                 delay(0x10000); 
    

  107.         }
    

  108. }
    

  109. void delay(uint32_t time)
    

  110. {
    

  111. while(time--)
    

  112.         ;
    

  113. }`
    

  114.        
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-5-29 23:32 | 显示全部楼层
四、硬件的隔离
此时，大部分操作我们都已经隔离了寄存器来实现，只需知道想要达成什么操作，就可以直接调用函数和宏来实现。但如果我们要点亮其他的LED，那么还需要知道这个LED具体是挂接在那个引脚上，不同的开发板，肯定挂接位置不同，为提高可移植性，将一些和硬件相关的也定义为宏，实现硬件的屏蔽。
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-5-29 23:32 | 显示全部楼层
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  1. #define LED0_GPIO_PORT      GPIOC
    

  2. #define LED0_GPIO_CLK_ENR       (RCC->APB2ENR |=((1)<<4))//RCC我没有实现固件库，所以直接复制过来
    

  3. #define LED0_GPIO_Pin            GPIO_Pin_8
    

  4. `int main()
    

  5. {
    

  6.         GPIO_InitTypeDef GPIO_Inits;        
    

  7. //打开GPIOC的时钟
    

  8.         LED0_GPIO_CLK_ENR;
    

  9. //配置IO口为输出
    

  10.         /*GPIOC->CRH |= (0xffffffff<<0);
    

  11.         GPIOC->CRH &= ~(0x0f<<0);
    

  12.         GPIOC->CRH |= (0x1<<0);   */
    

  13.         GPIO_Inits.GPIO_Pin=LED0_GPIO_Pin;        //对第8个引脚进行配置
    

  14.         GPIO_Inits.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出模式
    

  15.         GPIO_Inits.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;//推挽输出50mhz
    

  16.         GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_Inits);//初始化GPIOC        
    

  17.         while(1)
    

  18.         {        
    

  19.                 GPIO_ResetBits(GPIOC,LED0_GPIO_Pin);//开启LED
    

  20.                 delay(0x100000); 
    

  21.                  GPIO_SetBits(GPIOC,LED0_GPIO_Pin);//关闭LED
    

  22.                 delay(0x100000); 
    

  23.         }                  
    

  24. }``
    


  25. 

  26. **写下面的几个示例时，需要把上面的除主函数外都附带上。
    


  27. 

  28. 如果出现错误：
    

  29. *** Error: 'C:\Keil\ARM\BIN\coocox-agdi.dll' invalid peripheral driver
    

  30. 如果配置都没发生错误，或者原来配置有误，但已经改正的情况下，仍然报错，那么关闭这个程序，重新启动一下就可以了。亲测。。。满满的辛酸泪！！！        
    


  31. 


  32. 


  33. 


  34. 


  35. 


  36. 


  37. 


  38. 


  39. 


  40. 


  41.
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-5-29 23:33 | 显示全部楼层
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  1. #define LED0_GPIO_PORT      GPIOC
    

  2. #define LED0_GPIO_CLK_ENR       (RCC->APB2ENR |=((1)<<4))//RCC我没有实现固件库，所以直接复制过来
    

  3. #define LED0_GPIO_Pin            GPIO_Pin_8
    

  4. `int main()
    

  5. {
    

  6.         GPIO_InitTypeDef GPIO_Inits;        
    

  7. //打开GPIOC的时钟
    

  8.         LED0_GPIO_CLK_ENR;
    

  9. //配置IO口为输出
    

  10.         /*GPIOC->CRH |= (0xffffffff<<0);
    

  11.         GPIOC->CRH &= ~(0x0f<<0);
    

  12.         GPIOC->CRH |= (0x1<<0);   */
    

  13.         GPIO_Inits.GPIO_Pin=LED0_GPIO_Pin;        //对第8个引脚进行配置
    

  14.         GPIO_Inits.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出模式
    

  15.         GPIO_Inits.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;//推挽输出50mhz
    

  16.         GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_Inits);//初始化GPIOC        
    

  17.         while(1)
    

  18.         {        
    

  19.                 GPIO_ResetBits(GPIOC,LED0_GPIO_Pin);//开启LED
    

  20.                 delay(0x100000); 
    

  21.                  GPIO_SetBits(GPIOC,LED0_GPIO_Pin);//关闭LED
    

  22.                 delay(0x100000); 
    

  23.         }                  
    

  24. }``
    


  25. 

  26. **写下面的几个示例时，需要把上面的除主函数外都附带上。
    


  27. 

  28. 如果出现错误：
    

  29. *** Error: 'C:\Keil\ARM\BIN\coocox-agdi.dll' invalid peripheral driver
    

  30. 如果配置都没发生错误，或者原来配置有误，但已经改正的情况下，仍然报错，那么关闭这个程序，重新启动一下就可以了。亲测。。。满满的辛酸泪！！！        
    


  31. 


  32. 


  33. 


  34. 


  35. 


  36. 


  37. 


  38. 


  39. 


  40. 


  41.
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Pulitzer 发表于 2022-10-6 07:05 | 显示全部楼层

51 单片机不使用线性编址
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Uriah 发表于 2022-10-6 11:07 | 显示全部楼层

small 模式下未指存储类型的变量默认为data型
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Uriah 发表于 2022-10-6 14:06 | 显示全部楼层

一般要进行内存优化，尽量提高内存的使用效率
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Bblythe 发表于 2022-10-6 17:05 | 显示全部楼层

访问时采用不同的指令，所以并不会占用 RAM 空间
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Pulitzer 发表于 2023-5-1 07:05 | 显示全部楼层

当PWM频率较高时，频繁的中断将影响程序运行的效率
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公羊子丹 发表于 2023-5-1 08:08 | 显示全部楼层

从定时器为TIM2，从模式选择为门控模式，触发源选择ITR0，开启定时器2中断。
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公羊子丹 发表于 2023-5-1 09:01 | 显示全部楼层

都可以产生指定个数的PWM脉冲
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Wordsworth 发表于 2023-5-1 10:04 | 显示全部楼层

输出了5个频率为10KHz的PWM脉冲
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