[嵌入式] STM32F103寄存器方式点亮LED流水灯

LED流水灯为了能够输出高电平低电平，所以需要配置为输出。找到对应的寄存器的地址，通过? ? 阅读资料可以知道一共有四种模式的寄存器输出，根据LED流水灯的功能得知，这里设置为通用? ? 推挽输出（可以输出高，低电平，连接数字器件; 推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信? ? ? 号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源决定。）

（3）最大速率设置

对于STM32F103系列的芯片最快的配置是50Mhz，但是速度并不是越快越好，速度配置越高，噪声越大，功耗越大，所以这里要配置适当的速度。

3、设计思路

流水灯的设计思路为：控制寄存器输出1，点亮LED灯，在一段时间之后，再控制LED灯灭，然后加入循环语句，呈现出的效果，就是流水灯。

二、实验步骤

根据以上的实验原理，开始正式的实验。

1、了解寄存器

（1）GPIO寄存器

在这里我们使用的是GPIO寄存器，GPIO寄存器按照功能划分可以划分为许多类：

每个GPIO端口有两个32位配置寄存器（GPIOx_CRL,GPIOx_CRH,也叫做控制寄存器）,?

两个32位数据寄存器（GPIOx_IDR,GPIOx_ODR),

一个32位置位/复位寄存器（GPIOx_BSRR),

一个16位复位寄存器（GPIOx_BRR)和一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)。

在这里我们使用到的是端口配置低寄存器（GPIOx_CRL）

（2）GPIO_CRL

STM32的CRL控制着每个IO端口（A-G）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，其实CRH的作用与CRL完全一样，只是CRH控制的是高8位，而CRL控制的是低8位。

2、查找寄存器地址

为了配置寄存器的端口实现各种功能，我们先需要找到端口的地址。

在这里我们通过查找STM32F103中文教程及参考手册，来找到端口的地址。

并不是只有这种复杂的方法来给端口赋值，但是这么做更有助于我们理解寄存器的原理。

这里列举了几个常用到的作为例子。

（1）先找到GPIOB端口的起始地址，为0X4001 0C00

（2）找到GPIO寄存器的端口配置低寄存器的偏移地址为0X00

?由此，可以得出GPIOB->CRL的地址为0X4001 0C00

（3）找到时钟使能寄存器的地址为RCC_APB2ENR寄存器的位3控制GPIOB时钟的打开与关闭，置1控制时钟的开启

?（4）找到端口配置低寄存器（GPIOx_CRL）

CNF位用来配置输入输出模式，这里根据功能选择通用推挽输出模式,通过以下这段代码实现

GPIOC_CRH &= ~(0x0F<<(4*5));
GPIOC_CRH |= (1<<(4*5));

MODE位用来配置速率，这里选择最大速度2MHz

（5）找到端口输出寄存器（GPIOx_ODR）

端口输出寄存器是引脚电平输出的寄存器，需要通过控制它，来实现LED灯的亮灭。

3、初始准备

?（1）建立工程模板

为了更好地学习stm32，调用库函数，建立工程模板是十分必要的。新建一个总文件夹，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。

HARDWARE文件夹是用来存放外设硬件代码，OBJ用来存放生成调试代码，FWLIB是各种.c和.h文件

其中的资料在这里获得正点原子openedv资料下载地址，我下载的是mini板的rct6资料，如下

?我建立的文件夹，现在需要做的事情，就是将资料中的文件，转移到自己所建立的对应的文件夹

?每个文件夹中的内容如下

CORE

HARDWARE?
STM32F10x_FWLib

SYSTEM

?USER

?（2）建立工程

打开keil软件

单击keil菜单栏中的Project中的New uVision Project 新建一个工程，将其保存到USER文件夹中

?设备选择STM32F103C8,然后单击OK

?这里注意，在弹出的Manage Runn-time Environment窗口，单击cancel

?右击Target 1，选择Manage Project Items…

第二栏右上角，创建组的名称

?在每一个组中添加文件，文件在上一步建立的工程的几个文件夹之中，如下

CORE

?HARDWARE

SYSTEM

?USER

?FWLIB

?可以看到添加的分组

?（3）配置

右击Target1，选择Options for Target 'Target 1’

?在Target栏中修改晶振频率值为8

在Output栏中点击Select Folder for Objects，选择生成的hex文件存放的目录，这里选择存放在前面建立的OBJ文件夹中，然后勾选Create HEX File，用于生成HEX文件，下载到开发板的

在C/C++一栏中，在Define一栏中填入USE_STDPERIPH_DRIVER,STM32F10X_MD，然后在Include Paths中添加路径如图所示

将最开始建立的几个文件夹添加进入路径，然后单击OK??到这里就基本上完成了新建工程模板。

?（4）配置GPIO端口

根据实验原理中提到的GPIO端口的初始化设置三步骤，配置GPIO端口

首先是时钟设置

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

然后是输入输出设置和最大速率设置，这里选择的输出模式为通用推挽输出，最大速率是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);

4、代码

（1）led.h

#ifndef _LED_H
#define _LED_H

#include "stm32f10x.h"
void LED_R_TOGGLE(void);
void LED_G_TOGGLE(void);
void LED_Y_TOGGLE(void);
void LED_Init(void);
#endif

?（2）led.c

#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）delay.h

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H 			   
#include "sys.h"  
	 
void delay_init(void);
void delay_ms(u16 nms);
void delay_us(u32 nus);

#endif

(4)delay.c

#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

（5）main.c

#include  "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
int main(void)
{			  
	LED_Init();	
	delay_init();	                //使用系统滴答定时器、延时初始化
	
	while(1)						//循环亮起
	{
		LED_R_TOGGLE();
		delay_ms(500);				//红灯亮后延时1s
		LED_G_TOGGLE();
		delay_ms(500);				//绿灯亮后延时1s
		LED_Y_TOGGLE();
		delay_ms(500);				//黄灯亮后延时1s
	}
}