【STM32】GPIO控制LED（寄存器版）

news2024/11/19 5:33:19

 在开始之前记得先准备好环境：

STM32F103核心板下载教程.pdf · 林何/STM32F103C8 - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

一、STM32的GPIO模块数据手册详解

每个GPIO端口对应16个引脚，例GPIOA（PA0~PA15）
内核cpu就可以通过APB2总线对寄存器读写，完成输出电平和读取电平的功能

 1.GPIO和APIO

GPIO：通用输入/输出IO

APIO：备用输入/输出IO

2.GPIO功能描述

3.配置模式

【STM32】GPIO工作原理（八种工作方式超详细分析，附电路图）-CSDN博客

1.输入浮动，输入上拉，输入下拉（数字状态）

都是数字模式，数字IO，只关心电平是1还是0

输入浮空:就是当电平输入进来后，直接输入到寄存器中【不对其进行操作】

输入上拉：在内部有一个上拉电阻（将电平拉高），只能外部接地，才能将电平拉低，如果TTL肖特基触发器：输入的是高电平或者干扰信号，则会将其过滤调。

2.模拟输入（模拟状态）

AD转换

可以工作在模拟电路或者数字电路

3.输出

开漏输出

推挽输出

4.备用

将不用的引脚配置成备用引脚（GPIO）才可以被使用

4.输出字节数控制

1）输出32位字：使用GPIO_CRL---效率低，但是兼容性好

2）输入小于32位字：使用CPIOx_BSRR--效率高，但是兼容性差

5.I/O 端口位框图

6.端口位配置表

7.输出模式位

8.外部中断/唤醒线

将IO口和相对应的中断映射起来

9.GPIO寄存器描述

1. 端口配置低寄存器(GPIOx_CRL)

由于每个GPIO口需要4位来进行配置输入输出模式（2位配置MODE，2位配置CNF），这样的话每组16个GPIO口则需要64位，这也就表明需要两个32位寄存器。于是GPIOx_CRL用于配置GPIO0-GPIO7的输入输出模式。同理GPIOx_CRH则用于配置GPIO8-GPIO15的输入输出模式。

控制PX0---PX7引脚工作模式

四个位控制一个引脚

2. 端口配置高寄存器(GPIOx_CRH)

控制PX8---PX15引脚工作模式

3.端口输入数据寄存器(GPIOx_IDR) 

4. 端口输出数据寄存器(GPIOx_ODR)

5. 端口位设置/复位寄存器(GPIOx_BSRR)

如果想要将bit7和bit6置为0，则表示要将bit7和bit6写为1，其他位置为0

对复位上写1表示复位

对置位上写1表示置为

如果置位和复位同时设置，则置位起作用。

6.端口位复位寄存器(GPIOx_BRR)

7.端口配置锁定寄存器(GPIOx_LCKR)

8.复用功能I/O和调试配置(AFIO)

二、原理图分析

1.硬件接线

1）杜邦线连接到P0端口到LCD的J19接口，这样相当于8个LED分别对应PB8-PB15

2）因为GPIO接到LCD的负极，所以输入0亮，输入1暗

三、MDK工程建立

与前面51建立工程是一样的

1.注意点1：

2.注意点2：

单片机中用到的c语言其实不是原始c语言，而是有点定制性c语言

之前认识：整个程序从main函数开始执行，main执行完整个程序就结束

起始代码：从CPU复位开始执行的第一句指令，到main函数之前所做的事情就是起始代码

3.起始代码

1）起始代码是从哪里来的：编译环境提高的，STM32CPU提供的

2）不同CPU的起始代码一般是不同的

3）起始代码是用汇编写的

四、写代码控制GPIO点亮和熄灭

1.寄存器现象确认

我们使用的是P0端口（对应PB8-PB15），所以我们要去对应查找PB的寄存器起始地址

1）STM32 PortB的起始是0x4001 0c00

2.有可能使用到的GPIO的地址：

因为我们是PB8-PB15，所以我们只使用CRH

3.C语言操作寄存器

1）ARM是内存与IO统一编址的，所以ARM中的所有外设都是通过寄存器的方式来操作的

2）每一个寄存器都有地址，c语言通过这些地址来操作这些寄存器位，用到的c语言的技巧主要是c与的位操作和c语言指针

3）常见面试题：用c语言向内存地址0x3000 0004写入16

        *（unsigned int *）0x3000 0004=16；

等价于

        unsigned int *p=(unsigned int *)0x3000 0004；

        *p=16;

4.解析寄存器

1.端口配置高寄存器(GPIOx_CRH)-高8位

	//向CRH寄存器写内容，将GPIO_GPB15配置为输出模式【此时高位有用】
	//推挽输出模式，输出的速率为50MHZ【0011 0011 0011 0011.。。】
	*((unsigned int *)GPIOB_CRH)=0x33333333;//表示将GPIO_CRH的值设置为0x33333333

2.端口输出数据寄存器(GPIOx_ODR)

	//向CRH寄存器写内容，将GPIO_GPB15配置为输出模式【此时高位有用】
	//推挽输出模式，输出的速率为50MHZ【0011 0011 0011 0011.。。】
	*((unsigned int *)GPIOB_CRH)=0x33333333;//表示将GPIO_CRH的值设置为0x33333333

5.注意点：

记得在操作GPIO的时候要先打开时钟

#define GPIOB_CRH		0x40010C04
#define GPIOB_ODR		0x40010C0C

#define RCC_APB2ENR		0x40021018

void main(void){
	
	//STM32所有外设默认关闭
	//所以我们在打开时钟
	*((unsigned int *)RCC_APB2ENR)=0x00000008;

	//向CRH寄存器写内容，将GPIO_GPB15配置为输出模式
	//推挽输出模式，输出的速率为50MHZ【0011 0011 0011 0011.。。】
	*((unsigned int *)GPIOB_CRH)=0x33333333;//表示将GPIO_CRH的值设置为0x33333333
	
	//输出1，点亮LED
	//ff：对应15-8位
	*((unsigned int *)GPIOB_ODR)=0x0000f000;
	
	while(1);
	
}

五、其他寄存器的测试

1.端口位设置/清除寄存器(GPIOx_BSRR)

将bit8-bit15置0（变亮），因为我们前面是使用了GPIO_GRH（所以只能控制8-15个引脚），所以此时改变0-7是无效的

	//使用寄存器【GPIOB_BSRR】：将bit8-bit15置0（此时表示全亮） 
	//*((unsigned int *)GPIOB_BSRR)=0x00000000;
	//因为前面我们是控制GPIOB_CRH，所以只有8-15位才起效果，0-7无论设置什么都无所谓
	//*((unsigned int *)GPIOB_BSRR)=0x000000ff;//此时全亮,与上面效果一样
	
	//0101 0101
	//*((unsigned int *)GPIOB_BSRR)=0x00005500;//此时2,4,6,8亮
	
	//此时led1，led3不亮，其他亮
	//使用置位
	*((unsigned int *)GPIOB_BSRR)=0x00005500;//此时2,4,6,8亮
	//使用复位：将高4位全部复位
	*((unsigned int *)GPIOB_BSRR)=0xf0000000;

2.端口位清除寄存器(GPIOx_BRR)

只能操作bit0-bit15

BRR：只能用来复位，不能置位（所以只能将其置为0，而不能置为1）

    //使用寄存器【GPIOB_BRR】：将bit8-bit15置0（此时表示全亮） 
	//GPIOB_BRR:只能进行复位（意思是只能将电平置为0）
	//前面16-32是无效位
	*((unsigned int *)GPIOB_BRR)=0x00000000;//全亮
	*((unsigned int *)GPIOB_BRR)=0x0000ffff;//全亮
	//*((unsigned int *)GPIOB_BRR)=0x0000ff00;//只亮高4位（led的4-7）

六、总结

对数据操作的三种方法：

ODR：可以进行任何操作，但是只能一次性操作32位，效率低，但是移植性高【其次考虑】

BSRR：原子操作，效率高；移植性差【优先考虑】

BRR：只能进行复位，不能置位，原子操作，效率高；移植性差

1.代码

#define GPIOB_CRH		0x40010C04
#define GPIOB_CRL		0x40010C00
#define GPIOB_ODR		0x40010C0C
#define GPIOB_BSRR	0x40010C10
#define GPIOB_BRR		0x40010C14

#define RCC_APB2ENR		0x40021018

void main(void){
	
	//STM32所有外设默认关闭
	//所以我们在打开时钟
	*((unsigned int *)RCC_APB2ENR)=0x00000008;

	//向CRH寄存器写内容，将GPIO_GPB15配置为输出模式【此时高位有用】
	//推挽输出模式，输出的速率为50MHZ【0011 0011 0011 0011.。。】
	*((unsigned int *)GPIOB_CRH)=0x33333333;//表示将GPIO_CRH的值设置为0x33333333
	
	//输出0，点亮LED
	//ff：对应15-8位
	//*((unsigned int *)GPIOB_ODR)=0x00000000;
	
	
	//使用寄存器【GPIOB_BSRR】：将bit8-bit15置0（此时表示全亮） 
	//*((unsigned int *)GPIOB_BSRR)=0x00000000;
	//因为前面我们是控制GPIOB_CRH，所以只有8-15位才起效果，0-7无论设置什么都无所谓
	//*((unsigned int *)GPIOB_BSRR)=0x000000ff;//此时全亮,与上面效果一样
	
	//0101 0101
	//*((unsigned int *)GPIOB_BSRR)=0x00005500;//此时2,4,6,8亮
	
	//此时led1，led3不亮，其他亮
	//使用置位
	//*((unsigned int *)GPIOB_BSRR)=0x00005500;//此时2,4,6,8亮
	//使用复位：将高4位全部复位
	//*((unsigned int *)GPIOB_BSRR)=0xf0000000;
	
	//使用寄存器【GPIOB_BRR】：将bit8-bit15置0（此时表示全亮） 
	//GPIOB_BRR:只能进行复位（意思是只能将电平置为0）
	//前面16-32是无效位
	*((unsigned int *)GPIOB_BRR)=0x00000000;//全亮
	*((unsigned int *)GPIOB_BRR)=0x0000ffff;//全亮
	//*((unsigned int *)GPIOB_BRR)=0x0000ff00;//只亮高4位（led的4-7）
	
	while(1);
	
}

2.对宏定义的封装

#define GPIOB_CRH		0x40010C04
#define GPIOB_CRL		0x40010C00
#define GPIOB_ODR		0x40010C0C
#define GPIOB_BSRR	0x40010C10
#define GPIOB_BRR		0x40010C14

#define RCC_APB2ENR		0x40021018

#define rGPIOB_CRH 		(*((unsigned int *)GPIOB_CRH))
#define rGPIOB_ODR 		(*((unsigned int *)GPIOB_ODR))
#define rGPIOB_BSRR 	(*((unsigned int *)GPIOB_BSRR))
#define rGPIOB_BRR 		(*((unsigned int *)GPIOB_BRR))
#define rRCC_APB2ENR 	(*((unsigned int *)RCC_APB2ENR))

void main(void){
	rRCC_APB2ENR = 0x00000008;

	rGPIOB_CRH = 0x33333333;
	rGPIOB_ODR = 0x0000aa00;
}

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