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[嵌入式]STM32F103C8T6实现流水灯（c语言和汇编两个版本）

小鹿

一、实验原理

1.1 stm32f103c8t6介绍

  • STM32F103C8T6是一款由意法半导体公司（ST）推出的基于Cortex-M3内核的32位微控制器，硬件采用LQFP48封装，属于ST公司微控制器中的STM32系列。

1.2 stm32f103c8t6点亮流水灯原理

  • 寄存器可以存储数据，指令，也可以担任一些特定的功能，stm32板子里由很多寄存器，如果想实现流水灯操作，就需要对相应的引脚进行操作，想对引脚进行操作，就需要对相应的引脚进行时钟使能配置、端口配置（高or低）寄存器配置、端口输出寄存器配置，也就是一下步骤
    在这里插入图片描述
  • 1.因为流水灯要操作的引脚都是在GPIO端口的，所以根据系统结构图，属于AHB总线，所以所要用的端口的复位和时间控制都受RCC控制。
    在这里插入图片描述
  • 2.再看寄存器组起始地址表，可以看到RCC的地址范围，且可以看到要控制的寄存器都是在APB2总。
    在这里插入图片描述
  • 3.跳到这里，就是外设时钟使能寄存器，，偏移量为0x18，而在前面一个表可以看到起始地址为0x4002 1000，偏移量为0x18，所以该寄存器的地址为0x4002 1018
    在这里插入图片描述
  • 4.图中圈处理就是该寄存器里各位的含义，比如第三位也就是2那个位置为1时，就是GPIOA的时钟开启了。这时我们就可以用代码表达出来了，以PA7引脚为例
#define RCC_AP2ENR	*((unsigned volatile int*)0x40021018) #时钟使能寄存器
RCC_AP2ENR|=1<<2;			//开启APB2-GPIOA外设时钟使能
  • 5.接下来就是配置端口配置寄存器了，这个就比较关键了，可以发现上面的时钟使能寄存器开启时钟是针对一个区域的，并不能确定引脚，而这个寄存器就是确定引脚的，端口配置寄存器有两个，分别为端口配置低寄存器（CRL）和端口配置高寄存器（CRH），每四位配置一个端口，如11 01，11就是选择开启功能，01就是选择模式和确定最大速度，但有一点不一样，低寄存器的偏移地址为0x00，高寄存器的偏移地址为0x04
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述
  • 6.以PA7为示例，相应端口配置器GPIOA_CRL地址为GPIOA的基址+上偏移量，为0x40010800，而这个端口要开启，所以要使对应位为相应的值，我这里是0x20000000，设置推挽输出并设置最大速度为2Mhz，下面为相应代码
#define GPIOA_CRL	*((unsigned volatile int*)0x40010800)
GPIOA_CRL=0x20000000;		//PA7推挽输出，2Mhz
  • 7.接下来就是配置端口输出寄存器（ORD），可以看到偏移量为0xc，所以该寄存器的地址等于端口的基址加上偏移量，在相应的位赋值可以控制输出电压，0为低电压，1为高电压，以pa7引脚为例子，想要输出高电压，就需要在第八位赋1。
    在这里插入图片描述
    代码如下，有位操作，不熟悉自行查阅：
#define	GPIOA_ORD	*((unsigned volatile int*)0x4001080C)
GPIOA_ORD|=1<<7;			//设置初始灯为亮
  • 8.这里就可以控制led亮或者灭了，实现流水灯只需增加灯的数量和增加一些延时就行了。

二、C语言实现

  • 1.创建项目，保存名字为led在这里插入图片描述
  • 2.选择STM32F103C8版，后面选择startup和core在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
  • 4.点击魔法棒，在output里选择create hex file
    在这里插入图片描述
  • 5.在source group里创建led.c，并写入代码，注意项目结构，使用的引脚是PA7，PB9，PC15，同时如果灯不闪烁，程序没有正常运行，可以先试试仿真调试，仿真调试正常了一般在板子上运行就正常了
//--------------APB2使能时钟寄存器------------------------
#define RCC_AP2ENR	*((unsigned volatile int*)0x40021018)
	//----------------GPIOA配置寄存器 ------------------------
#define GPIOA_CRL	*((unsigned volatile int*)0x40010800)
#define	GPIOA_ORD	*((unsigned volatile int*)0x4001080C)
//----------------GPIOB配置寄存器 ------------------------
#define GPIOB_CRH	*((unsigned volatile int*)0x40010C04)
#define	GPIOB_ORD	*((unsigned volatile int*)0x40010C0C)
//----------------GPIOC配置寄存器 ------------------------
#define GPIOC_CRH	*((unsigned volatile int*)0x40011004)
#define	GPIOC_ORD	*((unsigned volatile int*)0x4001100C)
//-------------------简单的延时函数-----------------------
void  Delay_ms( volatile  unsigned  int  t)
{
     unsigned  int  i;
     while(t--)
         for (i=0;i<800;i++);
}
//------------------------主函数--------------------------
int main()
{
	int j=100;
	RCC_AP2ENR|=1<<2;			//APB2-GPIOA外设时钟使能
	RCC_AP2ENR|=1<<3;			//APB2-GPIOB外设时钟使能	
	RCC_AP2ENR|=1<<4;			//APB2-GPIOC外设时钟使能
	//这两行代码可以合为 RCC_APB2ENR|=1<<3|1<<4;
	GPIOA_CRL&=0x0FFFFFFF;		//设置位 清零	
	GPIOA_CRL|=0x20000000;		//PA7推挽输出
	GPIOA_ORD|=1<<7;			//设置初始灯为亮
	
	GPIOB_CRH&=0xFFFFFF0F;		//设置位 清零	
	GPIOB_CRH|=0x00000020;		//PB9推挽输出
	GPIOB_ORD|=1<<9;			//设置初始灯为灭
	
	GPIOC_CRH&=0x0FFFFFFF;		//设置位 清零
	GPIOC_CRH|=0x30000000;   	//PC15推挽输出
	GPIOC_ORD|=0x1<<15;			//设置初始灯为灭	
	while(j)
	{	
		GPIOA_ORD=0x0<<7;		//PA7低电平	
		Delay_ms(1000000);
		GPIOA_ORD=0x1<<7;		//PA7高电平
		Delay_ms(1000000);
		
		GPIOB_ORD=0x0<<9;		//PB9低电平	
		Delay_ms(1000000);
		GPIOB_ORD=0x1<<9;		//PB9高电平
		Delay_ms(1000000);
		
		GPIOC_ORD=0x0<<15;		//PC15低电平	
		Delay_ms(1000000);
		GPIOC_ORD=0x1<<15;		//PC15高电平
		Delay_ms(1000000);
	}
}

上面代码条理不太清晰，在流水灯运行的时候有全灭，而且闪烁的有点快，下面是改进代码
  • 改进代码：
//--------------APB2使能时钟寄存器------------------------
#define RCC_AP2ENR	*((unsigned volatile int*)0x40021018)
	//----------------GPIOA配置寄存器 ------------------------
#define GPIOA_CRL	*((unsigned volatile int*)0x40010800)
#define	GPIOA_ORD	*((unsigned volatile int*)0x4001080C)
//----------------GPIOB配置寄存器 ------------------------
#define GPIOB_CRH	*((unsigned volatile int*)0x40010C04)
#define	GPIOB_ORD	*((unsigned volatile int*)0x40010C0C)
//----------------GPIOC配置寄存器 ------------------------
#define GPIOC_CRH	*((unsigned volatile int*)0x40011004)
#define	GPIOC_ORD	*((unsigned volatile int*)0x4001100C)
//-------------------简单的延时函数-----------------------
void  Delay_ms( volatile  unsigned  int  t)
{
     unsigned  int  i;
     while(t--)
         for (i=0;i<800;i++);
}
void A_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ORD=0x0<<7;		//PA7低电平
	GPIOB_ORD=0x1<<9;		//PB9高电平
	GPIOC_ORD=0x1<<15;		//PC15高电平
}
void B_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ORD=0x1<<7;		//PA7高电平
	GPIOB_ORD=0x0<<9;		//PB9低电平
	GPIOC_ORD=0x1<<15;		//PC15高电平
}
void C_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ORD=0x1<<7;		//PA7高电平
	GPIOB_ORD=0x1<<9;		//PB9高电平
	GPIOC_ORD=0x0<<15;		//PC15低电平	
}
//------------------------主函数--------------------------
int main()
{
	int j=100;
	RCC_AP2ENR|=1<<2;			//APB2-GPIOA外设时钟使能
	RCC_AP2ENR|=1<<3;			//APB2-GPIOB外设时钟使能	
	RCC_AP2ENR|=1<<4;			//APB2-GPIOC外设时钟使能
	//这两行代码可以合为 RCC_APB2ENR|=1<<3|1<<4;
	GPIOA_CRL&=0x0FFFFFFF;		//设置位 清零	
	GPIOA_CRL|=0x20000000;		//PA7推挽输出
	GPIOA_ORD|=1<<7;			//设置PA7初始灯为灭
	
	GPIOB_CRH&=0xFFFFFF0F;		//设置位 清零	
	GPIOB_CRH|=0x00000020;		//PB9推挽输出
	GPIOB_ORD|=1<<9;			//设置初始灯为灭
	
	GPIOC_CRH&=0x0FFFFFFF;		//设置位 清零
	GPIOC_CRH|=0x30000000;   	//PC15推挽输出
	GPIOC_ORD|=0x1<<15;			//设置初始灯为灭	
	while(j)
	{	
		A_LED_LIGHT();	
		Delay_ms(10000000);
		B_LED_LIGHT();
		Delay_ms(10000000);
		C_LED_LIGHT();
		Delay_ms(10000000);
	}
}

  • 项目结构：在这里插入图片描述

  • 6.烧录。在build之后会在object文件夹下有对应的hex文件生成，hex就是要下载到板子上的程序
    在这里插入图片描述

  • 有串口之后要把板子上的boot0置1，boot1置0，并且要按下reset键
    在这里插入图片描述

  • 点击读取器件信息，右侧如有信息就代表可以烧录
    在这里插入图片描述

  • 选择刚刚生成的hex文件，点击开始编程，右侧完成有信息提示
    在这里插入图片描述

  • 7.运行结果
    在这里插入图片描述

  • 8.改进结果
    在这里插入图片描述

三、汇编格式

  • 1.新建一个工程，步骤和上面一个差不多，不过不选择startup，选了会有错误，烧录过程也是一致
    在这里插入图片描述
  • 2.汇编代码如下，写汇编是真的麻烦，注意把引脚这些改为自己的
RCC_APB2ENR EQU 0x40021018;配置RCC寄存器,时钟,0x40021018为时钟地址
GPIOC_CRH EQU 0x40011004;配置GPIOC_CRH寄存器，是端口配置高寄存器，高位的偏移地址为0x04 
GPIOC_ORD EQU 0x4001100c;配置GPIOC_ORD寄存器，是端口输出寄存器，输出由这里控制
GPIOA_CRL EQU 0x40010800;配置GPIOC_CRH寄存器，是端口配置高寄存器，高位的偏移地址为0x04 
GPIOA_ORD EQU 0x4001080C;配置GPIOC_ORD寄存器，是端口输出寄存器，输出由这里控制
GPIOB_CRH EQU 0x40010C04;配置GPIOC_CRH寄存器，是端口配置高寄存器，高位的偏移地址为0x04 
GPIOB_ORD EQU 0x40010C0C;配置GPIOC_ORD寄存器，是端口输出寄存器，输出由这里控制
Stack_Size EQU  0x00000400;栈的大小
;分配一个stack段，该段不初始化，可读写，按8字节对齐。分配一个大小为Stack_Size的存储空间，并使栈顶的地址为__initial_sp。
                AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 ;NOINIT： = NO Init，不初始化。READWRITE : 可读，可写。ALIGN =3 : 2^3 对齐，即8字节对齐。
Stack_Mem       SPACE   Stack_Size
__initial_sp




                AREA    RESET, DATA, READONLY

__Vectors       DCD     __initial_sp               ; Top of Stack
                DCD     Reset_Handler              ; Reset Handler
                    
                    
                AREA    |.text|, CODE, READONLY
                    
                THUMB
                REQUIRE8
                PRESERVE8
                    
                ENTRY
Reset_Handler 
				bl LED_Init;bl：带链接的跳转指令。当使用该指令跳转时，当前地址(PC)会自动送入LR寄存器
MainLoop        BL LED_ON_C
                BL Delay
                BL LED_OFF_C
                BL Delay
				BL LED_ON_A
                BL Delay
                BL LED_OFF_A
                BL Delay
				BL LED_ON_B
                BL Delay
                BL LED_OFF_B
                BL Delay
                
                B MainLoop;B:无条件跳转。
LED_Init;LED初始化
                PUSH {R0,R1, LR};R0,R1,LR中的值放入堆栈
                
                LDR R0,=RCC_APB2ENR;LDR是把地址装载到寄存器中(比如R0)。
                ORR R0,R0,#0x1c;ORR 按位或操作,11100将R0的第二位置1，其他位不变
                LDR R1,=RCC_APB2ENR
                STR R0,[R1];STR是把值存储到寄存器所指的地址中，将r0里存储的值给rcc寄存器
				;上面一部分汇编代码是控制时钟的
				
				
                ;初始化GPIOA部分
                LDR R0,=GPIOA_CRL
                BIC R0,R0,#0x0fffffff;BIC 先把立即数取反，再按位与
                LDR R1,=GPIOA_CRL
                STR R0,[R1]
                ;上面的代码是初始化CPIOC_CRH
                LDR R0,=GPIOA_CRL
                ORR R0,#0x20000000;开启的是pc15，所以是2，为0100，是推挽输出模式，最大速度为2mhz
                LDR R1,=GPIOA_CRL
                STR R0,[R1]
				;GPIOC的端口配置高寄存器配置完毕，也就是CPIOA_CRH配置完成，端口的输出模式确定，不使用的都设为复位后的状态，为0100，所以上面处理输出为都是4
                ;将PC15置1
                MOV R0,#0x80; 二进制为0b1000 0000 ,第7位就是a7引脚的输出电压
                LDR R1,=GPIOA_ORD ;由r1控制ord寄存器
                STR R0,[R1] ;将ord寄存器的值变为r0的值
				
				 ;初始化GPIOB部分
                LDR R0,=GPIOB_CRH
                BIC R0,R0,#0xffffff0f;BIC 先把立即数取反，再按位与,用的是b9，所以把第二位置零
                LDR R1,=GPIOB_CRH
                STR R0,[R1]
                ;上面的代码是初始化CPIOC_CRH
                LDR R0,=GPIOB_CRH
                ORR R0,#0x00000020;开启的是pc15，所以是2，为0100，是推挽输出模式，最大速度为2mhz
                LDR R1,=GPIOB_CRH
                STR R0,[R1]
				;GPIOC的端口配置高寄存器配置完毕，也就是CPIOA_CRH配置完成，端口的输出模式确定，不使用的都设为复位后的状态，为0100，所以上面处理输出为都是4
                ;将PC15置1
                MOV R0,#0x200; 二进制为0b10 0000 0000,第16位就是b9引脚的输出电压
                LDR R1,=GPIOB_ORD ;由r1控制ord寄存器
                STR R0,[R1] ;将ord寄存器的值变为r0的值
				
				 ;初始化GPIOC部分
                LDR R0,=GPIOC_CRH
                BIC R0,R0,#0x0fffffff;BIC 先把立即数取反，再按位与，就是将三十二位全部置零
                LDR R1,=GPIOC_CRH
                STR R0,[R1]
                ;上面的代码是初始化CPIOC_CRH
                LDR R0,=GPIOC_CRH
                ORR R0,#0x20000000;开启的是pc15，所以是2，为0100，是推挽输出模式，最大速度为2mhz
                LDR R1,=GPIOC_CRH
                STR R0,[R1]
				;GPIOC的端口配置高寄存器配置完毕，也就是CPIOA_CRH配置完成，端口的输出模式确定，不使用的都设为复位后的状态，为0100，所以上面处理输出为都是4
                ;将PC15置1
                MOV R0,#0x8000; 二进制为0b1000 0000 0000 0000,第16位就是c15引脚的输出电压
                LDR R1,=GPIOC_ORD ;由r1控制ord寄存器
                STR R0,[R1] ;将ord寄存器的值变为r0的值
             
                POP {R0,R1,PC};将栈中之前存的R0，R1，LR的值返还给R0，R1，PC
LED_ON_A;亮灯
                PUSH {R0,R1, LR}    
                
                MOV R0,#0x00 ;二进制为0b0000 0000 0000 0000，第16位为0，后面将作为pc15的输出电压
                LDR R1,=GPIOA_ORD ;将GPIOC的地址赋予r1
                STR R0,[R1];将r0的值赋予在GPIOC_ORD中
             
                POP {R0,R1,PC}
             
LED_OFF_A;熄灯
                PUSH {R0,R1, LR}    
                
                MOV R0,#0x80 ;二进制为0b 1000 0000 0000 0000，第16位为1，后面将作为pc15的输出电压
                LDR R1,=GPIOA_ORD ;将GPIOC的地址赋予r1
                STR R0,[R1] ;[]是指对里面的地址操作，所以是将r0的值赋予GPIOC_ORD
             
                POP {R0,R1,PC}  
LED_ON_B;亮灯
                PUSH {R0,R1, LR}    
                
                MOV R0,#0x000 ;二进制为0b0000 0000 0000 0000，第16位为0，后面将作为pc15的输出电压
                LDR R1,=GPIOB_ORD ;将GPIOC的地址赋予r1
                STR R0,[R1];将r0的值赋予在GPIOC_ORD中
             
                POP {R0,R1,PC}
             
LED_OFF_B;熄灯
                PUSH {R0,R1, LR}    
                
                MOV R0,#0x200 ;二进制为0b 1000 0000 0000 0000，第16位为1，后面将作为pc15的输出电压
                LDR R1,=GPIOB_ORD ;将GPIOC的地址赋予r1
                STR R0,[R1] ;[]是指对里面的地址操作，所以是将r0的值赋予GPIOC_ORD
             
                POP {R0,R1,PC}  
LED_ON_C;亮灯
                PUSH {R0,R1, LR}    
                
                MOV R0,#0x0000 ;二进制为0b0000 0000 0000 0000，第16位为0，后面将作为pc15的输出电压
                LDR R1,=GPIOC_ORD ;将GPIOC的地址赋予r1
                STR R0,[R1];将r0的值赋予在GPIOC_ORD中
             
                POP {R0,R1,PC}
             
LED_OFF_C;熄灯
                PUSH {R0,R1, LR}    
                
                MOV R0,#0x8000 ;二进制为0b 1000 0000 0000 0000，第16位为1，后面将作为pc15的输出电压
                LDR R1,=GPIOC_ORD ;将GPIOC的地址赋予r1
                STR R0,[R1] ;[]是指对里面的地址操作，所以是将r0的值赋予GPIOC_ORD
             
                POP {R0,R1,PC}             
             
Delay
                PUSH {R0,R1, LR}
                
                MOVS R0,#0
                MOVS R1,#0
                MOVS R2,#0
                
DelayLoop0        
                ADDS R0,R0,#1

                CMP R0,#330
                BCC DelayLoop0
                
                MOVS R0,#0
                ADDS R1,R1,#1
                CMP R1,#330
                BCC DelayLoop0 ;无进位

                MOVS R0,#0
                MOVS R1,#0
                ADDS R2,R2,#1
                CMP R2,#15
                BCC DelayLoop0
                
                
                POP {R0,R1,PC}    
                NOP
				END
  • 3.运行结果
    在这里插入图片描述

四、小结

用STM32板子来开发还是不难，就是步骤比较繁琐，如GPIO端口配置的三步。还有就是如果程序运行不正常不一定是代码的问题，可能是因为自己环境和其他配置之类的没有弄好，多方面检查检查，就这个地方卡了一天。

五、参考

基于MDK创建纯汇编语言的STM32工程——汇编实现LED闪烁
ORR 指令
STM32寄存器的简介、地址查找，与直接操作寄存器
STM32汇编程序及点灯实验

六、附件

flymcu下载
提取码1111
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加:2021-10-18 17:33:13  更:2021-10-18 17:33:32 
 
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