[嵌入式]STM32F103寄存器方式点亮LED流水灯

一、使用寄存器点亮LED灯

1.建立相关文件

新建总文件夹用来存放本次工程的所有程序，然后再建CORE、HARDWARE、OBJ、FWLIB、SYSTEM、USER这六个文件夹。

1.1.建立工程
打开 Keil uVision5 软件，点击菜单栏的Project -> New uVision Project 新建一个工程，将其保存到USER文件夹中：

芯片型号选择STM32F103C8（根据自有的芯片选择

1.3.添加项目所需要的分组以及文件
右击Target 1，选择Manage Project Items…

创建Groups名字，点击右边的Add Files…按钮添加相应的文件

2.配置GPIO端口

GPIO 是通用输入输出端口的简称，简单来说就是 STM32 可控制的引脚，STM32 芯片的 GPIO 引脚与外部设备连接起来，从而实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能。
GPIO端口的初始化设置三步骤:

时钟配置
输入输出模式设置
最大速率设置
2.1.配置时钟使能
为什么配置时钟？为了省电，默认的时钟都是关闭的。配置STM32的任何资源前，都必须首先使能时钟。

 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  //开启 GPIOB 端口时钟

2.2.初始化结构体
库函数中提供了一个结构体来配置GPIO端口的输入输出模式设置 、 最大速率设置等。
定义的结构体如下：

// @file    stm32f10x_gpio.h
typedef struct
{
  uint16_t GPIO_Pin;           /*!< 选择要配置的 GPIO 引脚 */

  GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;  /*!< 选择 GPIO 引脚的速率 */

  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;    /*!< 选择 GPIO 引脚的工作模式 */
}GPIO_InitTypeDef;

这个结构体中包含了初始化 GPIO 所需要的信息，包括引脚号、工作模式、输出速率。
设计这个结构体的思路是：初始化 GPIO 前，先定义一个这样的结构体变量，根据需要配置 GPIO 的模式，对这个结构体的各个成员进行赋值，然后把这个变量作为“GPIO 初始化函数”的输入参数，该函数能根据这个变量值中的内容去配置寄存器，从而实现 GPIO 的初始化。
2.3.配置输入输出模式
配置 端口位为通用推挽输出，速度为2M

    GPIO_InitTypeDef   GPIO_InitStruct;
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;  			//输出模式为通用推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_4 ;             		//选定输出端口为GPIO_Pin_4
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;				//输出速度为2M
	
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

3.主要函数

3.1.led.c函数

#include "led.h"
#include "delay.h"

void LED_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);  //打开外设GPIOB的时钟
	
	GPIO_InitTypeDef   GPIO_InitStruct;
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;  			//输出模式为通用推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_4 ;             //选定端口为GPIO_Pin_4
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;				//输出速度为2M
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;  			//输出模式为通用推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10 ;             //选定端口为GPIO_Pin_1
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;				//输出速度为2M
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;  			//输出模式为通用推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_14 ;             //选定端口为GPIO_Pin_14
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;				//输出速度为2M
	GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruct);
}

void LED_R_TOGGLE(void)
{
	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);
	delay_ms(500);
	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);	
}
void LED_G_TOGGLE(void)
{
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10);
	delay_ms(500);
	GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_10);
}
void LED_Y_TOGGLE(void)
{
	GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_14);	
	delay_ms(500);
	GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_14);
}

3.2.delay.c函数

#include "delay.h"
// 	 
//如果需要使用OS,则包括下面的头文件即可.
#if SYSTEM_SUPPORT_OS
#include "includes.h"					//ucos 使用	  
#endif 

static u8  fac_us=0;							//us延时倍乘数			   
static u16 fac_ms=0;							//ms延时倍乘数,在ucos下,代表每个节拍的ms数
	
	
#if SYSTEM_SUPPORT_OS							//如果SYSTEM_SUPPORT_OS定义了,说明要支持OS了(不限于UCOS).
#ifdef 	OS_CRITICAL_METHOD						//OS_CRITICAL_METHOD定义了,说明要支持UCOSII				
#define delay_osrunning		OSRunning			//OS是否运行标记,0,不运行;1,在运行
#define delay_ostickspersec	OS_TICKS_PER_SEC	//OS时钟节拍,即每秒调度次数
#define delay_osintnesting 	OSIntNesting		//中断嵌套级别,即中断嵌套次数
#endif

//支持UCOSIII
#ifdef 	CPU_CFG_CRITICAL_METHOD					//CPU_CFG_CRITICAL_METHOD定义了,说明要支持UCOSIII	
#define delay_osrunning		OSRunning			//OS是否运行标记,0,不运行;1,在运行
#define delay_ostickspersec	OSCfg_TickRate_Hz	//OS时钟节拍,即每秒调度次数
#define delay_osintnesting 	OSIntNestingCtr		//中断嵌套级别,即中断嵌套次数
#endif

//us级延时时,关闭任务调度(防止打断us级延迟)
void delay_osschedlock(void)
{
#ifdef CPU_CFG_CRITICAL_METHOD   				//使用UCOSIII
	OS_ERR err; 
	OSSchedLock(&err);							//UCOSIII的方式,禁止调度，防止打断us延时
#else											//否则UCOSII
	OSSchedLock();								//UCOSII的方式,禁止调度，防止打断us延时
#endif
}

//us级延时时,恢复任务调度
void delay_osschedunlock(void)
{	
#ifdef CPU_CFG_CRITICAL_METHOD   				//使用UCOSIII
	OS_ERR err; 
	OSSchedUnlock(&err);						//UCOSIII的方式,恢复调度
#else											//否则UCOSII
	OSSchedUnlock();							//UCOSII的方式,恢复调度
#endif
}

//调用OS自带的延时函数延时
//ticks:延时的节拍数
void delay_ostimedly(u32 ticks)
{
#ifdef CPU_CFG_CRITICAL_METHOD
	OS_ERR err; 
	OSTimeDly(ticks,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err);	//UCOSIII延时采用周期模式
#else
	OSTimeDly(ticks);							//UCOSII延时
#endif 
}
 
//systick中断服务函数,使用ucos时用到
void SysTick_Handler(void)
{	
	if(delay_osrunning==1)						//OS开始跑了,才执行正常的调度处理
	{
		OSIntEnter();							//进入中断
		OSTimeTick();       					//调用ucos的时钟服务程序               
		OSIntExit();       	 					//触发任务切换软中断
	}
}
#endif
		   
//初始化延迟函数
//当使用OS的时候,此函数会初始化OS的时钟节拍
//SYSTICK的时钟固定为HCLK时钟的1/8
//SYSCLK:系统时钟
void delay_init()
{
#if SYSTEM_SUPPORT_OS  							//如果需要支持OS.
	u32 reload;
#endif
	SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);	//选择外部时钟  HCLK/8
	fac_us=SystemCoreClock/8000000;				//为系统时钟的1/8  
#if SYSTEM_SUPPORT_OS  							//如果需要支持OS.
	reload=SystemCoreClock/8000000;				//每秒钟的计数次数 单位为M  
	reload*=1000000/delay_ostickspersec;		//根据delay_ostickspersec设定溢出时间
												//reload为24位寄存器,最大值:16777216,在72M下,约合1.86s左右	
	fac_ms=1000/delay_ostickspersec;			//代表OS可以延时的最少单位	   

	SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk;   	//开启SYSTICK中断
	SysTick->LOAD=reload; 						//每1/delay_ostickspersec秒中断一次	
	SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;   	//开启SYSTICK    

#else
	fac_ms=(u16)fac_us*1000;					//非OS下,代表每个ms需要的systick时钟数   
#endif
}								    

#if SYSTEM_SUPPORT_OS  							//如果需要支持OS.
//延时nus
//nus为要延时的us数.		    								   
void delay_us(u32 nus)
{		
	u32 ticks;
	u32 told,tnow,tcnt=0;
	u32 reload=SysTick->LOAD;					//LOAD的值	    	 
	ticks=nus*fac_us; 							//需要的节拍数	  		 
	tcnt=0;
	delay_osschedlock();						//阻止OS调度，防止打断us延时
	told=SysTick->VAL;        					//刚进入时的计数器值
	while(1)
	{
		tnow=SysTick->VAL;	
		if(tnow!=told)
		{	    
			if(tnow<told)tcnt+=told-tnow;		//这里注意一下SYSTICK是一个递减的计数器就可以了.
			else tcnt+=reload-tnow+told;	    
			told=tnow;
			if(tcnt>=ticks)break;				//时间超过/等于要延迟的时间,则退出.
		}  
	};
	delay_osschedunlock();						//恢复OS调度									    
}
//延时nms
//nms:要延时的ms数
void delay_ms(u16 nms)
{	
	if(delay_osrunning&&delay_osintnesting==0)	//如果OS已经在跑了,并且不是在中断里面(中断里面不能任务调度)	    
	{		 
		if(nms>=fac_ms)							//延时的时间大于OS的最少时间周期 
		{ 
   			delay_ostimedly(nms/fac_ms);		//OS延时
		}
		nms%=fac_ms;							//OS已经无法提供这么小的延时了,采用普通方式延时    
	}
	delay_us((u32)(nms*1000));					//普通方式延时  
}
#else //不用OS时
//延时nus
//nus为要延时的us数.		    								   
void delay_us(u32 nus)
{		
	u32 temp;	    	 
	SysTick->LOAD=nus*fac_us; 					//时间加载	  		 
	SysTick->VAL=0x00;        					//清空计数器
	SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;	//开始倒数	  
	do
	{
		temp=SysTick->CTRL;
	}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));		//等待时间到达   
	SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;	//关闭计数器
	SysTick->VAL =0X00;      					 //清空计数器	 
}
//延时nms
//注意nms的范围
//SysTick->LOAD为24位寄存器,所以,最大延时为:
//nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK
//SYSCLK单位为Hz,nms单位为ms
//对72M条件下,nms<=1864 
void delay_ms(u16 nms)
{	 		  	  
	u32 temp;		   
	SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms;				//时间加载(SysTick->LOAD为24bit)
	SysTick->VAL =0x00;							//清空计数器
	SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;	//开始倒数  
	do
	{
		temp=SysTick->CTRL;
	}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));		//等待时间到达   
	SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;	//关闭计数器
	SysTick->VAL =0X00;       					//清空计数器	  	    
} 
#endif 

4.电路搭建

5.用串口下载程序

其中实验用到的STM32 开发板用的 USB 转串口的驱动芯片是 CH340，要使用串口得先在电脑中安装 USB 转串口驱动—CH340 版本，下载链接详见前面。

如果 USB 转串口驱动安装成功，USB 线跟板子连接没有问题，在计算机->管理->设备管理器->端口中可识别到串口。

开始编译后的下载成功后的提示如下图，则说明HEX文件已经成功被烧录到芯片中。

6.实验结果

因技术问题不会上传视频，正在改进。

二、总结

实践操作成功让led灯闪烁，获得了巨大的成就感，在一些操作还是难以一个人实现，需要努力学习。

三、参考文献

https://blog.csdn.net/athen21/article/details/84070379
https://blog.csdn.net/weixin_42827999/article/details/101699674
https://blog.csdn.net/geek_monkey/article/details/86291377