STM32F103五分钟入门系列（一）跑马灯（库函数+寄存器）+加编程模板+GPIO总结

学习板：STM32F103ZET6

前言

本来准备先总结一下GPIO、几种输入输出模式以及配置方法、寄存器种类、时钟及分频等，但是想了想，还是算了，一步步的来，到时候用到再总结吧 ，不然前面总结了，后面用到还得回顾。

至于前面的安装库、安装软件、Keil中添加文件等，就不在总结了，因为这些根本并不需要记的，新手可以去跟着视频走一遍。学习过程中，不用每次都自己去新建工程，直接将官方给的模板拷过来，修改一下文件夹名称即可。

一、GPIO

1、GPIO种类

本博板子STM32F103ZET6共有7组IO口，每组16个，共16×7=112个，分别为：
GPIOA——>PA0、PA1、PA2…PA15
GPIOB——>PB0、PB1、PB2…PB15
.
.
.
GPIOG——>PG0、PG1、PG2、…PG15

2、GPIO输入输出的8种模式：

程序中标识	模式
GPIO_Mode_AIN	模拟输入
GPIO_Mode_IN_FLOATING	浮空输入
GPIO_Mode_IPD	下拉输入
GPIO_Mode_IPU	上拉输入
GPIO_Mode_Out_OD	开漏输出
GPIO_Mode_Out_PP	推挽输出
GPIO_Mode_AF_OD	复用开漏输出
GPIO_Mode_AF_PP	复用推挽输出

3、模式用途

1、 GPIO_Mode_AIN ：模拟输入
一般用于ADC模拟输入

2、GPIO_Mode_IN_FLOATING ：浮空输入
可用于按键KEY实验、发送接收信号RX、TX等，不过这些实验可以不用浮空输入，如KEY用到上拉和下拉

3、GPIO_Mode_IPD：下拉输入
4、GPIO_Mode_IPU：上拉输入
IO内部上拉电阻、下拉电组输入，使情况而定，比如刚刚说的key按键实验，原理图如下：

可以看到KEY_UP按下后，IO口应该是3V3电平输入，使用上拉输入模式，接到GPIO的上拉电阻，芯片可以更好的检查到高电平输入。

KEY0~2按下后，IO口是低电平输入，使用下拉输入模式，接到GPIO的下拉电阻后，芯片可以更好的检查到低电平输入。

5、GPIO_Mode_Out_OD：开漏输出
IO 输出 0 接 GND，IO 输出 1，悬空，需要外接上拉电阻，才能实现输出 高电平。当输出为 1 时，IO 口的状态由上拉电阻拉高电平，但由于是开漏输出模式，这样 IO 口也就可以 由外部电路改变为低电平或不变。该模式适合做电流型的驱动，吸收电流能力比较强。

6、GPIO_Mode_Out_PP：推挽输出
可以输出高、低电平。导通损耗小、效率高。既提高电路的负载能力，又提高开关速度。广泛各种实验，比如接下来要总结的LED。

7、GPIO_Mode_AF_OD：复用开漏输出
当GPIO为复用IO时的开漏输出模式，一般用于外设功能，如TX1

8、GPIO_Mode_AF_PP：复用推挽输出
当GPIO为复用IO时的推挽输出模式，一般用于外设功能，如I2C

二、点亮LED（库函数版）

1、库函数的由来

在学习库函数之前，应该明白，STM32F1用的是Cortex-M3芯片，是由ARM公司设计的。所以芯片的标准是由ARM公司制定的，芯片内核架构有ARM公司提供。而我们现在用的STM32由ST公司生产，所以关系是：ARM制定内核架构，ST等芯片公司根据ARM公司的标准设计了芯片。ST等公司设计的芯片，不同的是存储容量、外设、串口数量等等。

以本博的学习板STM32F103ZET6为例，固件库（库函数的集合）是由官方提供的，这个官方是ST公司，而不是正点原子官方。也就是说不仅仅这一型号单片机，ST系列其他型号的单片机库函数依旧可以适用。所以不必担心更换板子后不知如何去编程。

ST公司推出官方固件库，将底层寄存器操作都封装起来，形成一套接口（API）供我们使用，大多数情况下我们不必去考虑底层寄存器。比如本博的LED，只需调用GPIO配置函数、时钟配置函数，然后主函数初始化后，直接给引脚赋值就可以实现LED的亮灭，而不用去考虑寄存器如何工作的。当然本博会把寄存器版的LED也总结一下。毕竟想要真正理解单片机，还得去真正理解寄存器，库函数版只是让我们停留在“会使用”。当然，对应大多数人来讲，“会使用”已经完全足够了。

2、点亮LED库函数版编写顺序

1、设置时钟
2、设置GPIO

只要这两步的配置,再在主函数中给对应引脚传输高低电平即可。

打开原理图文件（下图我打开了6个文件，都是需要的，而且大部分情况下，有这6个文件足以。都在板子附带资料的文件夹里）

从原理图中得到以下信息：

①DS0 LED0阳极接+，阴极接PB5；DS1 LED1阳极接+，阴极接PE5。

②SYS LED由名称“PWR”顾名思义，为电源指示灯，所以单片机接通电源后，电源指示灯常亮。

③芯片的PB5引脚软件置0后，LED0亮；PE5引脚软件置0后，LED1亮。

所以要配置GPIOB（因为PB5）和GPIOE（因为PE5）。

然后是时钟设置，只要是对GPIO操作，就必须进行时钟配置(而且时钟配置在前)。GPIO是挂载在APB2总线上的外设，所以在对GPIO的时钟进行设置时，通过函数RCC_APB2PeriphClockCmd（）来实现。

下面进入实战：

打开模板文件：（时间久远了，不知道模板文件原来放哪个文件夹下，找不到的话可以把LED官方例程打开，关于LED的.c和.h文件删掉，主函数清空，就可以当以后的模板来用了，不用每次都创建工程）

首先查看GPIO配置函数，既然是GPIO，那么先找一下头文件，在main.c下找GPIO头文件，并点击进入。

找到对应函数：(下一博客总结所有GPIO函数的用法、以及延时函数)

上图标注，GPIO_Init(）函数初始化，进行设置GPIO，GPIO_SetBits（）函数给对应引脚置1，GPIO_ReSetBits（）函数给对应引脚置0。

1、GPIO_Init(）

右键选中函数，点击【Go to Definition of …】，进入函数详细说明

可以看到，函数的形参有两个，而且都是指针。进入第一个形参“类型”

看到GPIOx指针是指向上图这个结构体的，也就是每组GPIO都包含的7个寄存器。

比如LED实验，传递GPIOB（PB5）过来后，*GPIOB就指向这七个寄存器，初始化函数就是对七个寄存器的操作，不过被库函数封装起来了，emmmm…说太多了，只要知道GPIO_Init（）传过来的第一个参数表示对该组GPIO配置就行了。

察看第二组形参“类型”

看到第二个形参也是结构体指针，指向的结构体含有三个参数GPIO_Pin、GPIO_Speed、GPIO_Mode

到这里就可以用C++语法来说明了。比如第二个形参是a（注意是指针），那么：
a.GPIO_Pin=…
a.GPIO_Speed=…
a.GPIO_Mode=…
就完成了对参数GPIO参数的设置。

接下来我们再看看上面三个赋值语句的右边究竟是什么东西：
转回到初始化函数：

1表示第二个形参
2表示对 GPIO_Init（）的第一个形参的处理（就是那个结构体里有7个寄存器的东西）
3表示mode的配置
4表示pin的配置
5表示速speed的配置。

点开GPIO_Mode设置函数：

可以看到就是我们第一大部分总结的8中输入输出模式

点开pin设置函数

可以看到pin是我们第一大部分总结的一组GPIO的15个IO口

点开速度设置函数

可以看到速度可设置的值：

到这里，GPIO的设置函数应该会写了：

第一步：设置形参1和形参2
第二步：上面那三个赋值语句的设置
第三步：运行GPIO_Init（）函数

程序：（先在主函数中书写，.c文件中书写接下来会总结）

	GPIO_TypeDef GPIO_B;//形参1
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;//形参2
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//形参2.mode=推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//形参2.pin=5
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//形参2.speed=50MHZ
	GPIO_Init(&GPIO_B,&GPIO_InitStruct);

注意GPIO_Init（）传递的是指针，所以应该用取地址符“&”。

上面的程序还是有问题的，因为定义了GPIO_B为第一个参数，但是程序并不知道GPIO_B是对GPIOB的操作，所以在 GPIO_Init(&GPIO_B,&GPIO_InitStruct);语句中，“&GPIO_B”应该是真正的、物理上的地址，而不能像参数2一样，只是程序定义参数时分配的地址。

输入“GPIOB”，并进入

发现官方真的定义了GPIOB，而且还是真正的、物理层的地址

所以之前程序中的GPIO_B可以删掉了，不是物理层的地址，定义了、传递给GPIO_Init（）函数也没用。

正确完整程序：

//GPIO_TypeDef GPIO_B;//形参1
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;//形参2
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//形参2.mode=推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//形参2.pin=5
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//形参2.speed=50MHZ
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
		
	 //注意GPIOB是地址！GPIO_InitStruct是指针，传递过去后的俩个实参数都是指针。

以上配置了GPIOB是为了点亮LED0，现配置LED1（PE5）的GPIO，参考上面的程序：

	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;//形参2
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//形参2.mode=推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//形参2.pin=5
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//形参2.speed=50MHZ
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
		
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
	GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
	

因为之前设置了mode和speed，而实参2是没有指向的，即并不能知道实参2属于实参1，所以哪怕再重新定义一个GPIOE的实参2，重新定义mode和speed也没有意义，所以就可以省略了。

接下来可以将LED引脚置高电平，熄灭LED。使初始状态下LED是灭的。

int main(void)
 {
     	
	
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;//形参2
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//形参2.mode=推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//形参2.pin=5
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//形参2.speed=50MHZ
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
		
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
	GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
	 
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
	GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
	
 }

2、RCC_APB2PeriphClockCmd（）

之前说过，GPIO是挂载在APB2总线上的外设，所以在对GPIO的时钟进行设置时，通过函数RCC_APB2PeriphClockCmd（）来实现。打开RCC.h头文件，找到时钟函数

同样的方法确定形参类型

形参1：

形参2：

所以程序：（注意时钟配置函数应该放在最前面）

	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;//形参2
	 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//形参2.mode=推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//形参2.pin=5
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//形参2.speed=50MHZ
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
		
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
	GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
	 
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
	GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);

加入延时函数，形成流水灯：（只在Main.c文件编程）
其中GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5)是将PB5引脚置1；GPIO_ReSetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5)是将PB5引脚置0
（是通过库函数对BSRR和BRR寄存器操作完成置0置1，下一博客会涉及到）

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
 int main(void)
 {
     	
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;//形参2
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//形参2.mode=推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//形参2.pin=5
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//形参2.speed=50MHZ
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
		
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
	GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
	 
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
	GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
	
	 delay_init();	    //延时函数初始化	  
	while(1)
	{
     
		GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
		GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
		delay_ms(1000);                       //注意包含头文件delay.h，这个好像是正点原子官方写的
		GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
		GPIO_ResetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
		delay_ms(1000); 
	}
 }

3、将配置函数放在led.c和led.h文件

在LED使用的工程文件夹新建一个LED文件夹

进行下一步骤：

创建一个text文件，命名为led.h，保存在LED group中

将头文件添加进来

同理。新建一个led.c文件，将.c文件也添加进来

上述步骤是创建一个LED Group，现在将头文件添加进来：

找到刚刚创建的文件夹并添加

上述步骤是为了之后调用里面生成的led.c和led.h

编辑头文件：
固定格式：

#ifndef  一个未定义字符串
#define 一个未定义字符串

#include ...
#include ...  //各种需要在本.h文件中用到的头文件
...
...//一些函数声明、甚至定义	 				    
#endif

本实验led.h文件可这样写：

#ifndef __LED_H //led.h文件
#define __LED_H	 
void LED_Init(void);//初始化 				    
#endif

接下来编辑led.c文件
需要有本.c文件用到的头文件，如果要用到别的文件中定义的变量，可以采用外部声明重新声明该变量。在.c文件实现.h文件声明的函数

将我们之前main函数中关于GPIO配置和时钟声明的函数移植过来得到完整的LED程序：

/**led.h**/
#ifndef __LED_H //led.h文件
#define __LED_H	 
void LED_Init(void);//初始化 		
#endif

/**led.c**/
#include "led.h"
#include "stm32f10x.h"
void LED_Init(void)
{
     
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;//形参2
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//形参2.mode=推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//形参2.pin=5
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//形参2.speed=50MHZ
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
	GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
	GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
}

/**main.c**/
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
 int main(void)
 {
     	
	LED_Init();
	delay_init();	    //延时函数初始化	  
	while(1)
	{
     
		GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
		GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
		delay_ms(1000);                       //注意包含头文件delay.h，这个好像是正点原子官方写的
		GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
		GPIO_ResetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
		delay_ms(1000); 
	}
 }

三、点亮LED（寄存器版本）

1、新建工程、添加led文件

毕竟是32系列第一个博客，还是希望详细一点，之后的实验就会慢慢省略一部分东西，寄存器版本完整来一遍

打开模板文件，如果没有，就把LED库函数例程打开，删掉led.c和led.h，当做以后所有实验的模板就行了。

一般情况下，应该【HARDWARE】中创建.c文件。也可以在文件【HARDWARE】之外建，看个人习惯。

如果懒得去搞模板，就用我这个吧

先将模板文件拷过来，在HARDWARE文件夹下创建LED文件夹

打开模板文件

新建两个text文件，保存在刚刚创建的LED文件夹下，并改名为led.c、led.h

将led.c文件添加进工程

将LED文件目录添加进来

现在进入实战

led.h编辑，之前库函数版本讲过了，直接附代码：

#ifndef LED_H  //led.h文件
#define LED_H
int LED_Init(void);
#endif

led.c文件编辑
开始还是老规矩：

#include "led.h"
#include "stm32F10x.h"

int LED_Init(void)
{
     

}

2、配置时钟

打开《STM32中文参考手册》7.3.7 APB2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR)

寄存器下一博客总结，现在只需知道，APB2外设时钟使能寄存器的第3位和第6位分别对应GPIOB（LED0、DS0）和GPIOE（LED1、DS1）

时钟使能代码如下：

RCC->APB2ENR|=1<<3;
RCC->APB2ENR|=1<<6;

解释一下：

首先RCC->APB2ENR是对外设时钟使能寄存器的访问

RCC->APB2ENR|=1的意思是：RCC->APB2ENR=RCC->APB2ENR|0x00000001（32位寄存器）,也就是说将该寄存器的第0位软件置1，其它位保持不变。"<<3"是将刚刚设置的那个第0位的1左移3位，也就是此时第3位为1.同理“<<6”是将第6位设置为1；此时就使能了GPIOB和GPIOE的时钟

3、GPIO配置

用到端口配置寄存器，由于是对PB5、PE5的配置，是低位IO口（Px0~Px7是低位、Px8 ~Px15是高位），所以用到端口配置低寄存器GPIOx_CRL

打开《STM332中文参考手册》

看到第21、20位控制模式和速度，为50M输出，所以这两位是11；23 、22控制哪种输出，为推挽输出，所以这两位为00，所以GPIOx_CRL的状态值为：0x00300000；程序如下：

    GPIOB->CRL&=0xff0fffff; //PB5
	GPIOB->CRL|=0x00300000;
	
	GPIOE->CRL&=0xff0fffff; //PE5
	GPIOE->CRL|=0x00300000;

解释一下：

GPIOB->CRL&=0xff0fffff 是将GPIOB的20、21、22、23这四位置0，其它位保持不变；

GPIOB->CRL|=0x00300000是将GPIOB的20、21、22、23这四位置1，其它位保持不变；

此时配置好了，然后可以给IO口赋初值，如开始时让LED处于熄灭状态，则PB5、PE5均置1。用到的寄存器：端口输出数据寄存器GPIOx_ODR

代码：

	GPIOB->ODR|=1<<5;
	GPIOE->ODR|=1<<5;

led.c文件完整代码：

#include "led.h" //led.c文件
#include "stm32F10x.h"
int LED_Init(void)
{
     
	RCC->APB2ENR|=1<<3;
	RCC->APB2ENR|=1<<6;
	
	GPIOB->CRL&=0xff0fffff; //PB5
	GPIOB->CRL|=0x00300000;
	
	GPIOE->CRL&=0xff0fffff; //PE5
	GPIOE->CRL|=0x00300000;
	
	GPIOB->ODR|=1<<5;
	GPIOE->ODR|=1<<5;
}

4、主函数代码编写

进入主函数后，首先应调用刚刚写的LED初始化函数，完成GPIO配置；程序会用到延时函数，将延时函数也初始化，代码：（头文件包含led.h）

	#include "sys.h"
	#include "delay.h"
	#include "led.h"
	
	 int main(void)
	 {
     	
		LED_Init();
		delay_init();
	 }

然后在死循环中，对PB5和PE5 IO口赋值就行了，还是用到端口输出数据寄存器GPIOx_ODR

不过给IO口置0时，需要注意，应该和0xffffffdf进行与运算

	GPIOB->ODR&=0xffffffdf;//置0
	GPIOE->ODR&=0xffffffdf;//置0

或者移位运算，将第0位置0再向左移5位

	GPIOB->ODR&=0xfffffffe<<5;
	GPIOE->ODR&=0xfffffffe<<5;

给IO口置1就和0x00000020进行或运算

 	GPIOB->ODR|=0x00000020;
	GPIOE->ODR|=0x00000020;

或者直接位移运算，先和0x00000001进行或运算，使第0位置1，再将第0位向左移动5，代码：

	GPIOB->ODR|=1<<5;
	GPIOE->ODR|=1<<5;

main.c文件完整程序：

#include "sys.h" //main.c文件
#include "delay.h"
#include "led.h"

 int main(void)
 {
     	
	LED_Init();
	delay_init();
	 while(1)
	 {
     
		GPIOB->ODR&=0xffffffdf;//置0
		GPIOE->ODR&=0xffffffdf;//置0
		//GPIOB->ODR&=0xfffffffe<<5;
		//GPIOE->ODR&=0xfffffffe<<5;
		 
		 delay_ms(1000);
		
		 GPIOB->ODR|=0x00000020;
		 GPIOE->ODR|=0x00000020;
		//GPIOB->ODR|=1<<5;
		//GPIOE->ODR|=1<<5;
		delay_ms(1000);
	 }
 }

附1 PXout（）与PXin（）

打开sys.h头文件

定义了PXout（）与PXin（）函数，用法为：

点亮熄灭DS0、DS1，只需：

PBout(5)=0;//点亮
PEout(5)=0;//点亮
delay_ms(1000);
PBout(5)=1;//熄灭
PEout(5)=1;//熄灭
delay_ms(1000);

或者定义：

#define LED0 PBout(5)
#define LED1 PEout(5)

LED0=0;//点亮
LED1=0;//点亮
delay_ms(1000);
LED0=1;//熄灭
LED1=1;//熄灭
delay_ms(1000);