[野火]stm32用寄存器点亮LED灯

初学者的学习笔记，有问题的地方请多指教，会持续修改更新，不断学习进步。

4.26日更新

目录

1、对GPIO的简单刨析

2、直接操作绝对的内存地址点灯（一）

3、操作寄存器映射点灯（二）

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对GPIO的理解：

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。

1、保护二极管及上、下拉电阻

目的：防止引脚外部过高或过低的电压输入引入芯片导致芯片毁损。

当引脚电压高于VDD时，上方的二极管导通，当引脚电压低于VSS时，下方的二极管导通。如果io口连接电机，电机会产生反电动势，在极短时间内产生高压，二极管反应不过来，就有可能直接导致芯片烧坏。

2、P-MOS管和N_MOS管（推挽输出和开漏输出）

输出数据寄存器（ODR）写0或1时，通过输出控制，控制两个MOS管工作，通过外设的GPIO输出3.3V或0V

                                                                  推挽输出

  在ODR对该结构输入高电平时， 经过反向后，上方满足Ug

在该结构输入低电平时，经过反向后，下方满足Ug>Us导通，NMOS导通，上方的PMOS关闭，OUT被拉入地，对外输出0

当引脚高低电平切换时，两个管子轮流导通，P管负责灌电流，N管负责拉电流，使其负载能力和开关速度都比普通的方式有很大的提高。

推挽输出的低电平为0V，高电平为3.3V

开漏输出

 特性：只输出低电平，无法直接输出高电平。

若控制输出为1时，PMOS管和NMOS管都关闭，引脚既不输出高电平，也不输出低电平，为高阻态，为正常使用，必须接上拉电阻。

总结：推挽输出模式一般应用在输出电平为0和3.3V而且需要高速切换开关状态的场合。在STM32的应用中，除了必须用开漏模式的场合，都习惯用推挽输出模式

开漏输出具有“线与”功能，一个为低，全部为低，多用于I2C和SMBUS总线，除此之外，还有电平不匹配的场合，如需要输出5V的高电平，就可以在外部接一个上拉电阻，上拉电源为5V，并且把GPIO设置为开漏模式，当输出高阻态时，由上拉电阻和电源向外输出5V的电平。

3、输出数据寄存器（ODR）

 低16位有效，每一位对应一个IO，写1对应高电平，写0对应低电平。

前面提到的双MOS管结构电路输入信号，是由 GPIO“输出数据寄存器 GPIOx_ODR”提供的，因此我们通过修改输出数据寄存器的值就可以修改 GPIO 引脚的输 出电平。而“置位/复位寄存器GPIOx_BSRR”可以通过修改输出数据寄存器的值从而影响电路的输出。

4、复用功能输出（暂时还没学到）

 5、输入数据寄存器

 如果是0，表示外部引脚输入的是0，如果是1，表示外部的引脚输入的是1。

另外：当配置成输出的时候，往ODR里写1时，可以从IDR里读取到。

看 GPIO 结构框图的上半部分，它是 GPIO 引脚经过上、下拉电阻后引入的，它连接

到 施密特触发器，信号经过触发器后，模拟信号转化为 0、1 的数字信号，然后存储在“输

入数据寄存器 GPIOx_IDR”中，通过读取该寄存器就可以了解 GPIO 引脚的电平状态。

从引脚进来之后，在输入的时候还可以配置成上拉输入或下拉输入

 到底是上拉还是下拉呢？

当配置上拉输入，就往BSRR位设置位里写1，如果配置成下拉，就往BSRR清除位写1，上拉和下拉都需要通过BSRR软件来配置的。

再回到原先所说，引脚起来后，施密特触发器起到一个门禁作用，高于2V写1，低于1.2V写0.

6、复用功能输入

与“复用功能输出”模式类似，在“复用功能输出模式”时，GPIO 引脚的信号传输到

STM32 其它片上外设，由该外设读取引脚状态。

同样，如我们使用 USART 串口通讯时，需要用到某个 GPIO 引脚作为通讯接收引脚，

这个时候就可以把该 GPIO 引脚配置成 USART 串口复用功能，使 USART 可以通过该通讯

引脚的接收远端数据

7. 模拟输入输出  

当 GPIO 引脚用于 ADC 采集电压的输入通道时，用作“模拟输入”功能，此时信号是

不经过施密特触发器的，因为经过施密特触发器后信号只有 0、1 两种状态，所以 ADC 外

设要采集到原始的模拟信号，信号源输入必须在施密特触发器之前。类似地，当 GPIO 引

脚用于 DAC 作为模拟电压输出通道时，此时作为“模拟输出”功能，DAC 的模拟信号输

出就不经过双 MOS 管结构了，在 GPIO 结构框图的右下角处，模拟信号直接输出到引脚。

同时，当 GPIO 用于模拟功能时(包括输入输出)，引脚的上、下拉电阻是不起作用的，这个

时候即使在寄存器配置了上拉或下拉模式，也不会影响到模拟信号的输入输出。

GPIO的 输出初始化顺序

1、选定具体的GPIO

2、配置GPIO工作模式（CPL和CRH寄存器）

3、控制GPIO输出高低电平（ODR、BRR和BSRR）

直接操作绝对的内存地址点灯（一）

第一步：打开GPIOB端口的时钟

 可以看到， GPIO的时钟是被关闭的，时钟是有RCC控制的，RCC挂载在AHB系统总线，如果需要打开GPIOB的时钟，就需要打开APB2的外设时钟。

我们需要把位3打开，开启时钟。

再找到RCC的基地址，算出RCC_APB2ENR寄存器地址为：0x40021000+0x80=0x40021018程序代码为：

*(ussigend int *)0x40021018|=(1<<3);

第二步：配置GPIO为输出模式

 四位控制一个IO口，控制PBO只需要控制最后四位就可以了。

程序代码为：

*(unsigned int *)0x40010c00|=(1<<0);

 3.配置ODR寄存器当前状态：

 要想PB0亮，就需要给端口输出数据寄存器最后一位写0

程序代码为：

 *(unsigned int*)0x40010C0C &=~(1<<0);

#include "stm32f10x.h"

int main(void)
{
	//打开GPIOB端口的时钟
	*(unsigned int*)0x40021018|=(1<<3);
	//配置IO口为输出
	*(unsigned int*)0x40010C00|=(1<<(4*0));
	
	//控制ODR寄存器
 *(unsigned int*)0x40010C0C &=~(1<<0);
	
}
void SystemInit(void)
{
//函数体为空，目的是为了骗过编译器不报错
}

//置为| 清0 &=~ 

操作寄存器映射点灯（二）

方法一直接操作内存地址可读性很差，把寄存器地址再取一个名字。

首先定义三条总线的基地址。

 这是所有外设的起始地址：0x4000 0000，也是APB1的基地址

AHB以DMA1为总线的基地址：外设基地址+0x20000

RCC地址：AHB基地址+0x1000

 

APB2以AF1O为起始地址：外设基地址+0x10000

GPIO端口B：APB2基地址+0x0C00

 外设的基地址都定义好了

/*片上外设基地址  */
#define PERIPH_BASE           ((unsigned int)0x40000000)
/*APB1 总线基地址 */	
#define APB1PERIPH_BASE       PERIPH_BASE 
/*APB2 总线基地址 */
#define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x10000)
/* AHB总线基地址 */
#define AHBPERIPH_BASE        (PERIPH_BASE + 0x20000)
/*RCC外设基地址*/
#define RCC_BASE              (AHBPERIPH_BASE + 0x1000)
/*GPIOB外设基地址*/ 
#define GPIOB_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x0C00)

 根据上一个方法的代码：

 

可知我们还需要RCC的AHB时钟使能寄存器地址，CRL和ODR的地址

 

 RCC_APB2ENR的地址是在RCC的基地址上开始偏移0x18：RCC_BASE+0x18

CRL的地址就是GPIOB的地址：GPIOB_BASE+0x00

 ODR的地址就是GPIOB的地址+0Ch：GPIOB_BASE+0x0C

/*RCC的AHB1时钟使能寄存器地址,强制转换成指针*/
#define RCC_APB2ENR		 *(unsigned int*)(RCC_BASE+0x18)
	
/* GPIOB寄存器地址,强制转换成指针 */
#define GPIOB_CRL			*(unsigned int*)(GPIOB_BASE+0x00)
#define GPIOB_CRH			*(unsigned int*)(GPIOB_BASE+0x04)
#define GPIOB_ODR			*(unsigned int*)(GPIOB_BASE+0x0C)

 要注意的是需要强制类型转化成指针，取地址的操作也定义到寄存器这里。

现在就可以把绝对地址换成相应的寄存器了

对照一下

	// 开启GPIOB 端口时钟
	RCC_APB2ENR |= (1<<3);

	//清空控制PB0的端口位
	GPIOB_CRL &= ~( 0x0F<< (4*0));	
	// 配置PB0为通用推挽输出，速度为10M
	GPIOB_CRL |= (1<<4*0);

	// PB0 输出 低电平
	GPIOB_ODR &= ~(1<<0);

 注意：有可能CRL的低四位并不是0，所以严谨的方式就是要先清空端口位