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[嵌入式]STM32寄存器&HAL库方式的LED程序

文章目录

一、实验原理

1.寄存器

  • 寄存器的功能是存储二进制数，可能存放的是指令、数据或地址。
  • 如果需要读取数据，则要到寄存器所在的位置进行数据读取，称为访问寄存器。
  • 不同的数据存放在不同的寄存器里，通过地址区分不同的寄存器。

2.通过查询数据手册找到某个寄存器的地址

STM32给不同的寄存器分配了不同的地址，在《STM32中文参考手册_V10》的第28页，有不同寄存器的地址范围。以下为读取PB3引脚的电平的步骤。

（1）找到GPIOB的基地址

在这里插入图片描述
查手册可以看到，GPIOB相关的寄存器，都住在0x4001 0C00到0x4001 0FFF范围内。

（2）找到端口输入寄存器的地址偏移

找到存储数据的单元，为0x4001 0C00+0x08 = 0x4001 0C08
在这里插入图片描述

（3）找到具体的屋子

在这里插入图片描述
PB3的数据位置在图中已经圈出。

3.操作寄存器点亮LED灯

（1）配置时钟使能

STM32默认的时钟是关闭的，这样做可以省电，我们需要使用的时候打开就可以了。
同样是查询数据手册，时钟控制的名称为RCC。
在这里插入图片描述
用之前我们使用过的寻找寄存器地址的方法来寻找RCC的地址，上图可以看到从0x40021000开始。
在这里插入图片描述
这里可以看到偏移地址为0x18，位2，位3，位4分别对应IO端口的A，B，C时钟使能。

//----------------APB2使能时钟寄存器 ---------------------
#define RCC_APB2ENR		*((unsigned volatile int*)0x40021018)
RCC_APB2ENR|=1<<2|1<<3|1<<4;			//APB2-GPIOA、GPIOB、GPIOC外设时钟使能

（2）配置通用输出

控制LED需要输出高电平或是低电平，所以我们要配置为输出。
STM32中，用端口配置低寄存器（GPIOx_CRL）来配置引脚Px0-Px7, 用端口配置高寄存器（GPIOx_CRH）来配置引脚Px8-Px15。
本次实验采用通用推挽输出模式，最高输出时钟频率2Mhz。分别用到A5、B9、C14三个引脚。其中A5属于端口配置低寄存器偏移地址为0x00，B9，C14属于端口配置高寄存器偏移地址为0x04。
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/2b8b8af5342b4c0bb96b43055b6f5d08.png
5号引脚，偏移地址0x00。
在这里插入图片描述
对应9号和13号引脚，偏移地址0x04
在这里插入图片描述
然后我们要找到GPIOA，GPIOB，GPIOC的基地址
在这里插入图片描述
配置寄存器，使用宏定义，基地址+偏移量

//----------------GPIOA配置寄存器 -----------------------
#define GPIOA_CRL		*((unsigned volatile int*)0x40010800)
//----------------GPIOB配置寄存器 -----------------------
#define GPIOB_CRH		*((unsigned volatile int*)0x40010C04)
//----------------GPIOC配置寄存器 -----------------------
#define GPIOC_CRH		*((unsigned volatile int*)0x40011004)

然后设置输出模式为推挽输出，输出速度为2Mhz

	GPIOA_CRL&=0xFF0FFFFF;		//位清零	
	GPIOA_CRL|=0x00200000;		//PA5推挽输出，把第20, 21, 22, 23位变为0010
	
	GPIOB_CRH&=0xFFFFFF0F;		//位清零	
	GPIOB_CRH|=0x00000020;		//PB9推挽输出，把第4, 5, 6, 7变为0010
	 
	GPIOC_CRH&=0xFF0FFFFF;		//位清零	
	GPIOC_CRH|=0x00200000;		//PC14推挽输出，把第20, 21, 22, 23变为0010

二、用寄存器方式实现流水灯

1.流水灯的原理

本次实验使用3个灯来实现，亮灯状态用1表示，灭灯状态用0表示。
初始状态为0 0 0，即三个灯都不亮。
状态一为：1 0 0，即只有第一个灯亮
状态二为：0 1 0，即只有第二个灯亮
状态三为：0 0 1，即只有第三个灯亮
然后回到状态一，进行循环，达成实验效果。

2.用C语言来实现流水灯

代码如下，部分代码前文有过解释：

#define GPIOB_BASE 0x40010C00
#define GPIOC_BASE 0x40011000
#define GPIOA_BASE 0x40010800

#define RCC_APB2ENR (*(unsigned int *)0x40021018)

#define GPIOB_CRH (*(unsigned int *)0x40010C04)
#define GPIOC_CRH (*(unsigned int *)0x40011004)
#define GPIOA_CRL (*(unsigned int *)0x40010800)

#define GPIOB_ODR (*(unsigned int *)0x40010C0C)
#define GPIOC_ODR (*(unsigned int *)0x4001100C)
#define GPIOA_ODR (*(unsigned int *)0x4001080C)
	


void SystemInit(void);
void Delay_ms(volatile  unsigned  int);
void A_LED_LIGHT(void);
void B_LED_LIGHT(void);
void C_LED_LIGHT(void);
void Delay_ms( volatile  unsigned  int  t)
{
     unsigned  int  i;
     while(t--)
         for (i=0;i<800;i++);
}

void A_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ODR=0x0<<4;		//PA4低电平
	GPIOB_ODR=0x1<<9;		//PB9高电平
	GPIOC_ODR=0x1<<15;		//PC15高电平
}
void B_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ODR=0x1<<4;		//PA4高电平
	GPIOB_ODR=0x0<<9;		//PB9低电平
	GPIOC_ODR=0x1<<15;		//PC15高电平
}
void C_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ODR=0x1<<4;		//PA4高电平
	GPIOB_ODR=0x1<<9;		//PB9高电平
	GPIOC_ODR=0x0<<15;		//PC15低电平	
}

int main(){
	int j=100;
	// 开启时钟
	RCC_APB2ENR |= (1<<3); // 开启 GPIOB 时钟
	RCC_APB2ENR |= (1<<4); // 开启 GPIOC 时钟
	RCC_APB2ENR |= (1<<2); // 开启 GPIOA 时钟
	
	// 设置 GPIO 为推挽输出
	GPIOB_CRH&= 0xffffff0f;	//设置位 清零		
	GPIOB_CRH|=0x00000020;  //PB9推挽输出

	GPIOC_CRH &= 0x0fffffff; //设置位 清零		
	GPIOC_CRH|=0x30000000;  //PC15推挽输出


	GPIOA_CRL &= 0xfff0ffff; //设置位 清零		
	GPIOA_CRL|=0x00010000; //PA4推挽输出

	// 3个LED初始化为不亮（即高点位）
	GPIOB_ODR |= (1<<9); 
	GPIOC_ODR |= (1<<15); 
	GPIOA_ODR |= (1<<4);  
	
	while(j){
		
		B_LED_LIGHT();
		Delay_ms(1000);

		C_LED_LIGHT();
		Delay_ms(1000);

		A_LED_LIGHT();
		Delay_ms(1000);
	}	
}
void SystemInit(){
	
}

3.添加启动程序

操作如下图
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
上图的启动文件可以去官网下载，然后我们要让其生成HEX文件。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

4.编译程序

在这里插入图片描述
生成的HEX文件在项目的根目录里面可以找到，然后我们打开FlyMcu
在这里插入图片描述

5.效果展示

.
在这里插入图片描述

6.观察GPIO端口的波形

（1）配置Debug

在这里插入图片描述

（2）启动调试

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
添加要观察的引脚
在这里插入图片描述
点击IN或OUT将GRID设置为1s，勾选后面圈中的两项
在这里插入图片描述
运行程序
在这里插入图片描述
观察波形
在这里插入图片描述
引脚为低电平的灯亮，高电平的灯不亮，高低电平转换周期（LED闪烁周期）为1s左右。

三、STM32CubeMX生成代码使用HAL库点亮流水灯

1.创建项目

（1）打开该软件，创建项目在这里插入图片描述

（2）选择芯片，然后双击右边信息栏

在这里插入图片描述

（3）点击System Core，选择SYS，然后Debug选择Serial Wire

在这里插入图片描述

（4）配置时钟，选择上面的RCC

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

（5）设置引脚输出寄存器

这里我们选择PA4，PB9，PC15
在这里插入图片描述

（6）设置项目管理

在这里插入图片描述

（7）进入 Code Generator界面在这里插入图片描述

（8）Open Project

在这里插入图片描述

（9）调到主函数，把以下代码粘贴到while循环中

在这里插入图片描述

{		
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_RESET);//PA4亮灯
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);//PB9熄灯
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_15,GPIO_PIN_SET);//PC15熄灯
		HAL_Delay(1000);//延时1s
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_SET);//PA4熄灯
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);//PB9亮灯
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_15,GPIO_PIN_SET);//PC15熄灯
		HAL_Delay(1000);//延时1s		
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_SET);//PA4熄灯
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);//PB9熄灯
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_15,GPIO_PIN_RESET);//PC15亮灯
		HAL_Delay(1000);//延时1s
	}

2.实验效果

实验的效果跟上文中寄存器方法点灯的效果是一样的，就不再放图了。

3.观察GPIO波形图

设置参照上文寄存器方法的仿真设置。
在这里插入图片描述
引脚为低电平的灯亮，高电平的灯不亮，高低电平转换周期（LED闪烁周期）为1s左右。

四、总结

（1）学习了使用寄存器方法进行编程实现流水灯。
（2）学习了安装 stm32CubeMX，用cubemx完成初始化过程，采用HAL库编程实现流水灯。
（3）了解了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）。
（4）学习和理解了STM32F103系列芯片的地址映射和寄存器映射原理。

五、参考资料

https://blog.csdn.net/weixin_46129506/article/details/120780184
https://blog.csdn.net/geek_monkey/article/details/86291377
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加:2022-10-22 21:31:28  更:2022-10-22 21:34:18 
 
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