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? 本篇博客将介绍如何使用STM32F103系列芯片以寄存器的方式点亮LED流水灯，文章内容包括芯片IO口和寄存器的使用、硬件设计、软件设计、仿真与下载。希望本篇文章能够帮助你。
一、stm32芯片寄存器及IO口简介
注：本博客使用的芯片为正点原子STM32F103RC芯片，不同的32芯片在细节上也许会有不同之处。
? ? 本博客将要实现的是控制STM32开发板上的三个IO口实现一个类似流水灯的效果，该实验的关键在于如何控制STM32的IO口输出。了解了STM32的IO口如何输出的，就可以实现流水灯了。
STM32 的 IO 口可以由软件配置成如下 8 种模式：
1、输入浮空
2、输入上拉
3、输入下拉
4、模拟输入
5、开漏输出
6、推挽输出
7、推挽式复用功能
8、开漏复用功能
STM32的每个IO端口都有7个寄存器来控制。他们分别是：配置模式的2个32位的端口配置寄存器CRL和CRH；2个32位的数据寄存器 IDR 和 ODR；1个32位的置位/复位寄存器BSRR；一个16位的复位寄存器BRR；1个32位的锁存寄存器LCKR；这里我们仅介绍常用的几个寄存器，我们常用的IO端口寄存器只有4个：CRL、CRH、IDR、ODR。
其中CRL和CRH控制着每个IO口的模式及输出速率。
STM32 的 IO 口位配置表如表
STM32 输出模式配置如表?
? 接下来我们看看端口低配置寄存器 CRL 的描述
? ? 该寄存器的复位值为0X4444 4444，从上图可以看到，复位值其实就是配置端口为浮空输入模式。从上图还可以得出：STM32 的CRL控制着每组IO端口（A~G）的低8位的模式。 每个IO端口的位占用CRL的 4 个位，高两位为CNF，低两位为MODE。这里我们可以记住几个常用的配置，比如0X0表示模拟输入模式（ADC 用）、0X3表示推挽输出模式（做输出口用，50M速率）、0X8表示上/下拉输入模式（做输入口用）、0XB表示复用输出（使用IO口的第二功能，50M速率）。
? ?CRH的作用和CRL完全一样，只是CRL控制的是低8位输出口，而CRH控制的是高8位输出口。这里我们对CRH就不做详细介绍了。
? ?给个实例，比如我们要设置PORTA的８位为上拉输入,13位为复用输出。代码如下：
GPIOA->CRH&=0XFF0FFFF0; //清掉这 2 个位原来的设置，同时也不影响其他位的设置
GPIOA->CRH|=0X00B00008; //PA8输入，PA13输出
GPIOA->ODR=1<<8; //PA8 上拉? ? 通过这3句话的配置，我们就设置了PA8为上拉输入，PA13复用输出。
? ?IDR是一个端口输入数据寄存器，只用了低16位。该寄存器为只读寄存器，并且只能以16位的形式读出。该寄存器各位的描述如图所示：
? ?要想知道某个IO口的状态，你只要读这个寄存器，再看某个位的状态就可以了。使用起来是比较简单的。
? ?ODR是一个端口输出数据寄存器，也只用了低16位。该寄存器为可读写，从该寄存器读出来的数据可以用于判断当前IO口的输出状态。而向该寄存器写数据，则可以控制某个IO口的输出电平。该寄存器的各位描述如图所示：
??
? ?了解了这几个寄存器，我们就可以开始流水灯实验的真正设计了。?
二、硬件设计
2.1 IO口选择
? ?本篇博客将分别使用GPIOB、GPIOC、GPIOD这3个端口控制LED灯，在stm32手册中我们选择PB6、PC6、PD2这三个IO口来作为本次实验的输出口。
?2.2 其余硬件
? ?除了选择三个IO口，我们还需要准备好红黄绿三色LED灯，导线若干，以及面包板一块。
? ??
2.3 连线
? ?连线方面，LED灯的短脚连接IO口，长脚连接3.3V(注：尽量不要连接5V的端口，5V的端口没有电阻保护，容易烧坏LED灯）
? ?在实际连线中，我们为了能更好的连线，常使用面包板来方便连线，本次实验的连线结果如下图所示：
三、软件设计
3.1 配置寄存器
? ?对于程序的设计，我们首先需要将LED灯需要用到的IO口进行配置，这里我们采用的配置方法是使用寄存器。通过配置寄存器的值，来改变IO口的值进行变化。
led.h
#ifndef __LED_H
#define __LED_H
#include "sys.h"
//LED端口定义
#define LED0 BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,6) // PB6输出
#define LED1 BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,6) // PC6输出
#define LED2 BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,2) // PD2输出
void LED_Init(void); //初始化
#endif
led.c?
#include "sys.h"
#include "led.h"
//初始化PB6、PC6和PD2为输出口，并使能这3个口的时钟
//LEDIO初始化
void LED_Init(void)
{
RCC->APB2ENR|=1<<3; //使能PORTB时钟
RCC->APB2ENR|=1<<4; //使能PORTC时钟
RCC->APB2ENR|=1<<5; //使能PORTD时钟
GPIOB->CRL&=0XF0FFFFFF; //PB6清零
GPIOB->CRL|=0X03000000; //PB6推挽输出
GPIOB->ODR|=1<<6; //PB6输出高
GPIOC->CRL&=0XF0FFFFFF; //PC6清零
GPIOC->CRL|=0X03000000; //PC6推挽输出
GPIOC->ODR|=1<<6; //PC6输出高
GPIOD->CRL&=0XFFFFF0FF; //PD2清零
GPIOD->CRL|=0X00000300;//PD2推挽输出
GPIOD->ODR|=1<<2; //PD2输出高
}
3.2 主函数编写
? ? 对于主函数的编写，我们首先需要编写一个简单的延时函数delay，控制LED轮流电亮。在主函数中，我们用一个while死循环保证三个LED灯可以一直轮流交替亮。对于如何控制LED灯的亮灭，我们用到的是BIT_ADDR(GPIOX_ODR_Addr,n)函数来控制输出口的电平，从而达到控制LED的亮灭的功能。
test.c
#include "sys.h"
#include "led.h"
void delay(unsigned int i) //简单延时函数
{
unsigned char j;
unsigned char k;
for(;i>0;i--)
for(j=500; j>0; j--)
for(k =200; k>0; k--);
}
int main(void)
{
LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
while(1)
{
LED0=0; //灯亮
LED1=1; //灯灭
LED2=1;
delay(20); //延时
LED0=1;
LED1=0;
LED2=1;
delay(20);
LED0=1;
LED1=1;
LED2=0;
delay(20);
}
}
3.3 程序的烧录
? ?烧录程序的软件我使用的是FlyMcu，还有另一种软件mcuisp也可以完成烧录功能，大家可以任选其一。
? ?在烧录之前，我们要先选择串口，我这里的串口为COM3. 之后我们选择的DTR的低电平复位，RTS高电平进BootLoader，这个选择项选中，flymcu就会通过DTR和RTS信号来控制板载的一键下载功能电路，以实现一键下载功能。如果不选择，则无法实现一键下载功能。
? ?串口波特率则可以通过bps那里设置，对于STM32F103，可以设置为最高：460800，而如果是 F4，则建议最高设置为：76800 即可。
? ?配置完成后点击开始编程，程序就会自动烧录进板子中，成功烧录后，就会显示下图右方的文字。
3.4 成果展示
四、汇编实现流水灯
代码部分为：
RCC_APB2ENR EQU 0x40021018
GPIOA_CRH EQU 0x40010804
GPIOA_ODR EQU 0x4001080C
GPIOB_CRL EQU 0x40010C00 ;寄存器映射
GPIOB_ODR EQU 0x40010C0C
GPIOC_CRH EQU 0x40011004
GPIOC_ODR EQU 0x4001100C
Stack_Size EQU 0x00000400
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
DCD Reset_Handler
AREA |.text|, CODE, READONLY
THUMB
REQUIRE8
PRESERVE8
ENTRY
Reset_Handler
MainLoop BL LED2_Init
BL LED2_ON
BL Delay ;LED2灯闪烁
BL LED2_OFF
BL Delay
BL LED1_Init
BL LED1_ON
BL Delay ;LED1灯闪烁
BL LED1_OFF
BL Delay
BL LED3_Init
BL LED3_ON
BL Delay ;LED3灯闪烁
BL LED3_OFF
BL Delay
B MainLoop
LED1_Init
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,#0x08 ;开启端口GPIOB的时钟,ORR 按位或操作,01000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
LDR R0,=GPIOB_CRL
ORR R0,R0,#0X00000020 ;GPIOB_Pin_1配置为通用推挽输出;开启的是pb1，所以是2，为0010，是推挽输出模式，最大速度为2mhz
LDR R1,=GPIOB_CRL
STR R0,[R1]
LDR R0,=GPIOB_ODR
BIC R0,R0,#0X00000002 ;BIC 先把立即数取反，再按位与
LDR R1,=GPIOB_ODR ;GPIOB_Pin_1输出为0;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
LED1_OFF
PUSH {R0,R1, LR}
LDR R0,=GPIOB_ODR
BIC R0,R0,#0X00000002 ;因为是PB1所以对应二进制0010;GPIOB_Pin_1输出为0，LED1熄灭
LDR R1,=GPIOB_ODR
STR R0,[R1]
POP {R0,R1,PC}
LED1_ON
PUSH {R0,R1, LR}
LDR R0,=GPIOB_ODR
ORR R0,R0,#0X00000002 ;GPIOB_Pin_1输出为1，LED1亮
LDR R1,=GPIOB_ODR
STR R0,[R1]
POP {R0,R1,PC}
LED2_Init
PUSH {R0,R1, LR};R0,R1,LR中的值放入堆栈
LDR R0,=RCC_APB2ENR
ORR R0,R0,#0x04 ;打开GPIOA的时钟
LDR R1,=RCC_APB2ENR
STR R0,[R1]
LDR R0,=GPIOA_CRH
ORR R0,R0,#0X00020000 ;GPIOA_Pin_12配置为通用推挽输出
LDR R1,=GPIOA_CRH
STR R0,[R1]
LDR R0,=GPIOA_ODR
BIC R0,R0,#0X00001000
LDR R1,=GPIOA_ODR ;GPIOA_Pin_12输出为0
STR R0,[R1]
POP {R0,R1,PC}
LED2_OFF
PUSH {R0,R1, LR}
LDR R0,=GPIOA_ODR
BIC R0,R0,#0X00001000 ;GPIOA_Pin_12输出为0，LED2熄灭
LDR R1,=GPIOA_ODR
STR R0,[R1]
POP {R0,R1,PC}
LED2_ON
PUSH {R0,R1, LR}
LDR R0,=GPIOA_ODR
ORR R0,R0,#0X00001000 ;GPIOA_Pin_12输出为1，LED2亮
LDR R1,=GPIOA_ODR
STR R0,[R1]
POP {R0,R1,PC}
LED3_Init
PUSH {R0,R1, LR}
LDR R0,=RCC_APB2ENR
ORR R0,R0,#0x10 ;打开GPIOC的时钟
LDR R1,=RCC_APB2ENR
STR R0,[R1]
LDR R0,=GPIOC_CRH
ORR R0,R0,#0X02000000 ;GPIOC_Pin_14配置为通用推挽输出
LDR R1,=GPIOC_CRH
STR R0,[R1]
LDR R0,=GPIOC_ODR
BIC R0,R0,#0X00004000 ;GPIOC_Pin_14输出为0
LDR R1,=GPIOC_ODR
STR R0,[R1]
POP {R0,R1,PC}
LED3_OFF
PUSH {R0,R1, LR}
LDR R0,=GPIOC_ODR
BIC R0,R0,#0X00004000 ;GPIOC_Pin_14输出为0，LED3熄灭
LDR R1,=GPIOC_ODR
STR R0,[R1]
POP {R0,R1,PC}
LED3_ON
PUSH {R0,R1, LR}
LDR R0,=GPIOC_ODR
ORR R0,R0,#0X00004000 ;GPIOC_Pin_14输出为1，LED3亮
LDR R1,=GPIOC_ODR
STR R0,[R1]
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,#300
BCC DelayLoop0
MOVS R0,#0
ADDS R1,R1,#1
CMP R1,#300
BCC DelayLoop0
MOVS R0,#0
MOVS R1,#0
ADDS R2,R2,#1
CMP R2,#15
BCC DelayLoop0
POP {R0,R1,PC}
END编译部分可以直接编译不用再进行其他设置。
烧录方法同上，最后结果就如下所示：
五、参考文献
STM32寄存器的简介、地址查找，与直接操作寄存器_geekYatao-CSDN博客_stm32寄存器什么是寄存器提到单片机，就不得不提到寄存器。根据百度百科介绍，寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和地址。 简单来说，寄存器就是存放东西的东西。从名字来看，跟火车站寄存行李的地方好像是有关系的。只不过火车站行李寄存处，存放的行李；寄存器可能存放的是指令、数据或地址。 存放数据的寄存器是最好理解的，如果你需要读取一个数据，直接到这个...https://blog.csdn.net/geek_monkey/article/details/86291377推挽输出，开漏输出等8中IO模式的总结_不文东的博客-CSDN博客（1）GPIO_Mode_AIN 模拟输入?（2）GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入（3）GPIO_Mode_IPD 下拉输入（4）GPIO_Mode_IPU 上拉输入（5）GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出（6）GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出（7）GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出（8）GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出对于刚入门的新手，
https://blog.csdn.net/u013488347/article/details/79105018