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[嵌入式]从寄存器到固件库,深入解析点亮RGB灯(下)

上章我们已经阐述完了地址、内存、寄存器之间的映射关系,也清楚了关于GPIOx的寄存器配置,这章就具体实现RGB灯的点亮。

我们从最终的实现函数出发,逆向解析原理

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_led.h"


void main(void)
{
	LED_GPIO_Config();
}

可以看到,main函数非常简单,仅包含了一个函数,而程序也只包含了两个头文件"stm32f10x.h"和"bsp_led.h"。

下面我们来看看LED_GPIO_Config()这个函数究竟是什么。

void LED_GPIO_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=LED_G_GPIO_PIN;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	
    GPIO_Init(LED_G_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(LED_G_GPIO_CLK,ENABLE);
}

可以看到,这个函数包含了1个自定义的结构体(当然现在可能看不出来,稍后会讲),我们姑且命名为初始化结构体,其中的成员包括引脚、模式、速度。还包含了2个函数:初始化GPIO和初始化时钟。

  • 初始化结构体
typedef struct
{
  uint16_t GPIO_Pin;             

  GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;  

  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;    

}GPIO_InitTypeDef;

可以看到GPIO_Pin为无符号短整型;而GPIO_Speed和GPIO_Mode都是枚举类型,如下:

typedef enum 
{ GPIO_Speed_10MHz = 1,
  GPIO_Speed_2MHz, 
  GPIO_Speed_50MHz
}GPIOSpeed_TypeDef;
typedef enum
{ GPIO_Mode_AIN = 0x0,
  GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,
  GPIO_Mode_IPD = 0x28,
  GPIO_Mode_IPU = 0x48,
  GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,
  GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,
  GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,
  GPIO_Mode_AF_PP = 0x18
}GPIOMode_TypeDef;

回到LED_GPIO_Config()这个函数,我们就很好理解了。

首先是GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=LED_G_GPIO_PIN,这意味着将LED_G_GPIO_PIN赋值给初始化结构体的第一个成员GPIO_Pin。那么这个LED_G_GPIO_PIN是什么呢?不难理解,是绿灯所连的GPIO引脚。

可以看到,绿灯连的是PB0。

#define GPIO_Pin_0     ((uint16_t)0x0001) 
#define LED_G_GPIO_PIN  GPIO_Pin_0

经过两次宏定义,我们把((uint16_t)0x0001) 赋值到GPIO_Pin_0上。

其次是GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP,设置模式为推挽输出,其值为0x10,如下图:

??最后是GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz,设置速度为50MHz,其值为3,也就是二进制的11,如下图:?

上面我们设置好了数值,要具体实现还是要传入下面的函数。

  • GPIO初始化函数
GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);

由于这个函数较长,就不全面展示了。可以看到这个函数有两个形参,都是结构体指针。其中一个是我们上面分析过的初始化结构体,另一个我们姑且命名它为寄存器结构体。

typedef struct
{
  __IO uint32_t CRL;
  __IO uint32_t CRH;
  __IO uint32_t IDR;
  __IO uint32_t ODR;
  __IO uint32_t BSRR;
  __IO uint32_t BRR;
  __IO uint32_t LCKR;
} GPIO_TypeDef;

可以看到,寄存器结构体里是配置GPIOx所需要配置的七个寄存器。后一个参数我们已经知道,传入的是初始化结构体的地址,那么寄存器结构体传入的是什么呢?

#define LED_G_GPIO_PORT  GPIOB
#define GPIOB     ((GPIO_TypeDef *) GPIOB_BASE)
#define GPIOB_BASE    (APB2PERIPH_BASE + 0x0C00)
#define APB2PERIPH_BASE   (PERIPH_BASE + 0x10000)
#define PERIPH_BASE      ((uint32_t)0x40000000)

通过一系列溯源,可以发现,传入的是指向GPIOB七个寄存器的指针。

总结一下,也就是GPIO_Init这个函数,前一个参数传入寄存器地址,后一个参数传入数据来初始化寄存器,这样就很好理解。

  • 时钟初始化函数
void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)
{
  assert_param(IS_RCC_APB2_PERIPH(RCC_APB2Periph));
  assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));//检查参数
  if (NewState != DISABLE)
  {
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2Periph;
  }
  else
  {
    RCC->APB2ENR &= ~RCC_APB2Periph;
  }
}

同样,我们先来看看传入的两个参数分别是什么。

第一个是32位的无符号整型,这里传入的是LED_G_GPIO_CLK。

#define LED_G_GPIO_CLK  RCC_APB2Periph_GPIOB 
#define RCC_APB2Periph_GPIOB   ((uint32_t)0x00000008)

?也就是0x00000008。

第二个是枚举类型,这里传入的是ENABLE。

typedef enum {DISABLE = 0, ENABLE = !DISABLE} FunctionalState;

也就是1。

那这个函数具体怎么实现?

typedef struct
{
  __IO uint32_t CR;
  __IO uint32_t CFGR;
  __IO uint32_t CIR;
  __IO uint32_t APB2RSTR;
  __IO uint32_t APB1RSTR;
  __IO uint32_t AHBENR;
  __IO uint32_t APB2ENR;
  __IO uint32_t APB1ENR;
  __IO uint32_t BDCR;
  __IO uint32_t CSR;
} RCC_TypeDef;

#define RCC           ((RCC_TypeDef *) RCC_BASE)

可以看到RCC是一个结构体指针,指向名为RCC的寄存器,而函数把第一个参数LED_G_GPIO_CLK也就是0x00000008赋值给了其中的成员APB2ENR,第二个参数代表使能。这样RCC时钟工作,APB2总线工作,GPIOB才能输出点亮绿灯。

总结:

?要点亮位于PB0引脚的绿灯,需要配置GPIOB的寄存器和RCC时钟的寄存器。

这两者通过

GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)? ?

RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)

两个函数实现。当然这是经过高度封装的,也可以通过直接操作寄存器的方式来配置,但是不够直观,可移植性不够好。

总的来说,这些函数通过传入指针来确定寄存器的位置,或者本身就宏定义了寄存器的地址,然后用户自己根据自己想实现的功能,来向寄存器里写入控制字,只不过封装程度比较高,用户并不需要输入立即数,而是操作宏定义好的各种量,来实现功能。

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加:2021-10-11 17:39:56  更:2021-10-11 17:42:01 
 
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