[嵌入式] STM32F103寄存器代码详解及例子

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[嵌入式]STM32F103寄存器代码详解及例子

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输出模式(推挽/开漏)

在输出模式中，推挽模式时双MOS管以轮流方式工作，输出数据寄存器GPIOx_ODR可控制I/O输出高低电平。
开漏模式时，只有N-MOS管工作，输出数据寄存器可控制I/O输出高阻态或低电平。输出速度可配置，有2MHz10MHz50MHz的选项。
此处的输出速度即I/O支持的高低电平状态最高切换频率，支持的频率越高，功耗越大，如果功耗要求不严格，把速度设置成最大即可。
在输出模式时施密特触发器是打开的，即输入可用，通过输入数据寄存器GPIOx_IDR可读取I/O的实际状态。

什么叫推挽输出？

1、可以输出高低电平，用于连接数字器件，高电平由VDD决定，低电平由
VSS决定。
2、推挽结构指两个三极管受两路互补的信号控制，总是在一个导通的时候
另外一个截止，优点开关效率效率高，电流大，驱动能力强。
3、输出高电平时，电流输出到负载，叫灌电流，可以理解成推，输出低电
平时，负载电流流向芯片，叫拉电流，即挽
4、推挽输出模式一般应用在输出电平为0和3.3伏而且需要高速切换开关状态的场合。
在STM32的应用中，除了必须用开漏模式的场合，我们都习惯使用推挽输出模式。

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什么叫开漏输出？

1、只能输出低电平，不能输出高电平。
2、如果要输出高电平，则需要外接上拉。
3、开漏输出具有“线与”功能，一个为低，全部为低，多用于I2C和
SMBUS总线。

开漏输出一般应用在I2C、SMBUS通讯等需要“线与”功能的总线电路中。
除此之外，还用在电平不匹配的场合，如需要输出5伏的高电平，就可以在外部接一个上拉电阻，
上拉电源为5伏，并且把GPIO设置为开漏模式，当输出高阻态时，由上拉电阻和电源向外输出5伏的电平
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P-MOS 管和 N-MOS管
GPIO 引脚线路经过两个保护二极管后，向上流向“输入模式”结构，向下流向“输出
模式”结构。先看输出模式部分，线路经过一个由 P-MOS 和 N-MOS 管组成的单元电路。
这个结构使 GPIO具有了“推挽输出”和“开漏输出”两种模式。
所谓的推挽输出模式，是根据这两个 MOS 管的工作方式来命名的。在该结构中输入
高电平时，经过反向后，上方的 P-MOS 导通，下方的 N-MOS 关闭，对外输出高电平；而
在该结构中输入低电平时，经过反向后，N-MOS 管导通，P-MOS 关闭，对外输出低电平。
当引脚高低电平切换时，两个管子轮流导通，P 管负责灌电流，N 管负责拉电流，使其负
载能力和开关速度都比普通的方式有很大的提高。推挽输出的低电平为 0伏，高电平为 3.3
伏

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模拟输入输出

当 GPIO 引脚用于 ADC 采集电压的输入通道时，用作“模拟输入”功能，此时信号是
不经过施密特触发器的，因为经过施密特触发器后信号只有 0、1 两种状态，所以 ADC 外
设要采集到原始的模拟信号，信号源输入必须在施密特触发器之前。类似地，当 GPIO 引
脚用于 DAC 作为模拟电压输出通道时，此时作为“模拟输出”功能，DAC 的模拟信号输
出就不经过双 MOS 管结构，模拟信号直接输出到引脚

代码清单:点亮LED-1 GPIO 8种工作模式

typedef enum
{
    GPIO_Mode_AIN = 0x0,           // 模拟输入
    GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,  // 浮空输入
    GPIO_Mode_IPD = 0x28,          // 下拉输入
    GPIO_Mode_IPU = 0x48,          // 上拉输入
    GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,       // 开漏输出
    GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,       // 推挽输出
    GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,        // 复用开漏输出
    GPIO_Mode_AF_PP = 0x18         // 复用推挽输出
} GPIOMode_TypeDef;

在固件库中，GPIO总共有8种细分的工作模式，稍加整理可以大致归类为以下三类：

输入模式(模拟/浮空/上拉/下拉)

在输入模式时，施密特触发器打开，输出被禁止，可通过输入数据寄存器GPIOx_IDR读取I/O状态。
其中输入模式，可设置为上拉、下拉、浮空和模拟输入四种。上拉和下拉输入很好理解，默认的电平由上拉或者下拉决定。
浮空输入的电平是不确定的，完全由外部的输入决定，一般接按键的时候用的是这个模式。模拟输入则用于ADC采集。

复用功能(推挽/开漏)

复用功能模式中，输出使能，输出速度可配置，可工作在开漏及推挽模式，但是输出信号源于其它外设，输出数据寄存器GPIOx_ODR无效；
输入可用，通过输入数据寄存器可获取I/O实际状态，但一般直接用外设的寄存器来获取该数据信号。

startup_stm32f10x_hd.s文件

初始化堆栈指针SP;
初始化程序计数器指针PC;
设置堆、栈的大小;
初始化中断向量表;
配置外部SRAM作为数据存储器（这个由用户配置，一般的开发板可没有外部SRAM）;
调用SystemIni() 函数配置STM32的系统时钟。
设置C库的分支入口“__main”（最终用来调用main函数）;

;Reset handler
Reset_Handler    PROC
                EXPORT  Reset_Handler     [WEAK]
    IMPORT  SystemInit
    IMPORT  __main

        LDR     R0, =SystemInit
        BLX     R0
        LDR     R0, =__main
        BX      R0
        ENDP

开头的是程序注释，在汇编里面注释用的是“;”，相当于 C 语言的“//”注释符

第二行是定义了一个子程序：Reset_Handler。PROC 是子程序定义伪指令。这里就相当于C语言里定义了一个函数，函数名为Reset_Handler。

第三行 EXPORT 表示 Reset_Handler 这个子程序可供其他模块调用。相当于C语言的函数声明。关键字[WEAK] 表示弱定义，
如果编译器发现在别处定义了同名的函数，则在链接时用别处的地址进行链接，如果其它地方没有定义，编译器也不报错，以此处地址进行链接。

第四行和第五行 IMPORT 说明 SystemInit 和__main 这两个标号在其他文件，在链接的时候需要到其他文件去寻找。
相当于C语言中，从其它文件引入函数声明。以便下面对外部函数进行调用。

SystemInit 需要由我们自己实现，即我们要编写一个具有该名称的函数，用来初始化 STM32 芯片的时钟，
一般包括初始化AHB、APB等各总线的时钟，需要经过一系列的配置STM32才能达到稳定运行的状态。其实这个函数在固件库里面有提供，官方已经为我们写好。

__main 其实不是我们定义的(不要与C语言中的main函数混淆)，这是一个C库函数，当编译器编译时，只要遇到这个标号就会定义这个函数，
该函数的主要功能是：负责初始化栈、堆，配置系统环境，并在函数的最后调用用户编写的 main 函数，从此来到 C 的世界。

第六行把 SystemInit 的地址加载到寄存器 R0。

第七行程序跳转到 R0 中的地址执行程序，即执行SystemInit函数的内容。

第八行把__main 的地址加载到寄存器 R0。

第九行程序跳转到 R0 中的地址执行程序，即执行__main函数，执行完毕之后就去到我们熟知的 C 世界，进入main函数。

第十行表示子程序的结束。

1、开启对应gpio的时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

2、GPIO初始化，初始化前你学要定义好结构体GPIO_InitTypeDef

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  =GPIO_Pin_13;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;

3、然后初始化GPIO.

GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);  //这句可以不要

4.然后在主函数调用初始化函数，对其进行初始化。

5.最后是使用 GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);就可以点亮一颗灯了

6. 位操作：


//定义一个变量a = 1001 1111 b (二进制数)
unsigned char a = 0x9f;


//对bit2 清零


a &= ~(1<<2);
//括号中的1左移两位，(1<<2)得二进制数：0000 0100 b
//按位取反，~(1<<2)得1111 1011 b
//假如a中原来的值为二进制数： a = 1001 1111 b
//所得的数与a作”位与&”运算，a = (1001 1111 b)&(1111 1011 b),
//经过运算后，a的值 a=1001 1011 b
// a的bit2 位被被零，而其它位不变。







对某几个连续位清零（&=）

//若把a中的二进制位分成2个一组
//即bit0、bit1为第0组，bit2、bit3为第1组，
//  bit4、bit5为第2组，bit6、bit7为第3组
//要对第1组的bit2、bit3清零

a &= ~(3<<2*1);

//括号中的3左移两位，(3<<2*1)得二进制数：0000 1100 b
//按位取反，~(3<<2*1)得1111 0011 b
//假如a中原来的值为二进制数： a = 1001 1111 b
//所得的数与a作”位与&”运算，a = (1001 1111 b)&(1111 0011 b),
//经过运算后，a的值 a=1001 0011 b
// a的第1组的bit2、bit3被清零，而其它位不变。

//上述(~(3<<2*1))中的(1)即为组编号;如清零第3组bit6、bit7此处应为3（组编号）
//括号中的(2)为每组的位数，每组有2个二进制位;若分成4个一组，此处即为4（组里个数）
//括号中的(3)是组内所有位都为1时的值;若分成4个一组，此处即为二进制数“1111 b”（一个组内需几个为1，转化成二进制eg、1为01，3为11,6为111）

//例如对第2组bit4、bit5清零
a &= ~(3<<2*2);




某几 位进行赋值（|=）

//a = 1000 0011 b
//此时对清零后的第2组bit4、bit5设置成二进制数“01 b ”

a |= (1<<2*2);
//a = 1001 0011 b，成功设置了第2组的值，其它组不变

GPIO输出初始化顺序
1、选定具体的GPIO
2、配置GPIO工作模式（CRL和CRH寄存器）
3、控制GPIO输出高低电平（ODR、BRR和BSRR）

寄存器版本点亮LED：

#include "stm32f10x.h"

int main (void)
{
#if 0	
	// 打开 GPIOB 端口的时钟
	*( unsigned int * )0x40021018 |=  ( (1) << 3 );
	
	// 配置IO口为输出
	*( unsigned int * )0x40010C00 &=  ~( (0x0f) << (4*0) );
	*( unsigned int * )0x40010C00 |=  ( (1) << (4*0) );
	
	// 控制 ODR 寄存器
	*( unsigned int * )0x40010C0C &= ~(1<<0);
#else
	
	// 打开 GPIOB 端口的时钟
	RCC_APB2ENR  |=  ( (1) << 3 );
	
	// 配置IO口为输出
	GPIOB_CRL &=  ~( (0x0f) << (4*0) );
	GPIOB_CRL |=  ( (1) << (4*0) );
	
	// 控制 ODR 寄存器
	GPIOB_ODR &= ~(1<<0);
	//GPIOB_ODR |= (1<<0);
	
	
#endif
}


void SystemInit(void)
{
	// 函数体为空，目的是为了骗过编译器不报错
}