STM32寄存器实现流水灯
目录
- 一、实验原理
-
- 1、STMF1简介
- 2、地址映射
- 3、寄存器映射
- 4、 GPIO端口初始化设置
- 5、输入输出模式和输出速率设置
- 二、流水灯代码实现
-
- 1、原理
- 2、c语言实现
-
- 3、汇编语言实现
- 三、总结
- 四、参考
一、实验原理
1、STMF1简介
STM32F1系列是来自ARM公司具有突破性的以ARM Cortex-M3为内核的32为微处理器，内核为ARM公司为要求高性能，低功耗，低成本，性价比高的嵌入式应用专门设计的Cortex-M内核。
2、地址映射
（1）M3存储器映射
LED灯程序中，宏定义：
#define GPIOC_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x1000)
#define APB2PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x10000)
#define PERIPH_BASE ((uint32_t)0x40000000)
- PERIPH_BASE 外设基地址：因为stm32是32位的，宏展开为0x40000000并转化为 uint32_t
- APB2PERIPH_BASE 总线基地址：宏展开为PERIPH_BASE加上偏移地址 0x10000
（2）寄存器寻址
GPIOB基址
GPIOB相关的寄存器，都住在0x4001 0C00到0x4001 0FFF范围内。
端口输入寄存器地址偏移
存储数据的位置：0X40010C00+0X0x =
地址为：GPIOC_BASE +0x0x
数据
（3）地址映射
GPIO_TypeDef * GPIOx; //定义一个 GPIO_TypeDef 型结构体指针 GPIOx
GPIOx = GPIOA; //把指针地址设置为宏 GPIOA 地址
GPIOx->CRL = 0xffffffff; //通过指针访问并修改 GPIOA_CRL 寄存器
3、寄存器映射
给已分配好地址(通过存储器映射实现)的有特定功能的内存单元取别名的过程就叫寄存器映射
会有GPIOA->CRL=0x0000 0000这种写法，表示将16进制数0赋值给GPIOA的CRL寄存器所在的存储单元
#define PERIPH_BASE ((uint32_t)0x40000000)
这里属于存储器级别的映射，将外设基地址映射到0x40000000
#define APB2PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x10000)
这里对外设基地址进行偏移量为0x10000的地址偏移，偏移到APB2总线对应外设区。
#define GPIOA_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x0800)
这里对APB2外设基地址进行偏移量为0x0800的地址偏移，偏移到GPIOA对应区域
4、 GPIO端口初始化设置
时钟配置
本次实验采用GPIOA、B、C三个端口。该三个端口都属于APB2总线
（1）找到时钟使能寄存器映射基地址
（2）找到端口偏移地址以及对应端口所在位置
（3）使能对应端口时钟
//----------------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
5、输入输出模式和输出速率设置
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A4、B5、C14三个引脚。其中A4、B5属于端口配置低寄存器偏移地址为0x00，C13属于端口配置高寄存器偏移地址为0x04。
（1）找到GPIOx端口基地址
（2）配置对应引脚寄存器，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_CRL *((unsigned volatile int*)0x40010C00)
//----------------GPIOC配置寄存器 -----------------------
#define GPIOC_CRH *((unsigned volatile int*)0x40011004)
（3）设置输出模式为推挽输出，输出速度为2Mhz
GPIOA_CRL&=0xFFF0FFFF; //设置位 清零
GPIOA_CRL|=0x00020000; //PA4推挽输出，把第19、18、17、16位变为0010
GPIOB_CRL&=0xFF0FFFFF; //设置位 清零
GPIOB_CRL|=0x00200000; //PB5推挽输出，把第23、22、21、20变为0010
GPIOC_CRH&=0xFF0FFFFF; //设置位 清零
GPIOC_CRH|=0x00200000; //PC14推挽输出，把第23、22、21、20变为0010
二、流水灯代码实现
1、原理
本次实验采用三个灯实现，亮灯状态用1表示,灭灯状态用0表示。
初始状态为0 0 0，
状态一为1 0 0
状态二为0 1 0
状态三为0 0 1
状态三结束后继续进入状态一，一直循环达到流水灯效果。
2、c语言实现
（1）创建项目
（2）选择STM32F103C8开发板
创建项目出现弹窗，不勾选setup项，只勾选core项
（3）在output里选择create hex file
（4）source group里创建led.c，并写入代码，注意项目结构，使用的引脚是PA7，PB9，PC15
//--------------APB2???????------------------------
#define RCC_AP2ENR *((unsigned volatile int*)0x40021018)
//----------------GPIOA????? ------------------------
#define GPIOA_CRL *((unsigned volatile int*)0x40010800)
#define GPIOA_ORD *((unsigned volatile int*)0x4001080C)
//----------------GPIOB????? ------------------------
#define GPIOB_CRH *((unsigned volatile int*)0x40010C04)
#define GPIOB_ORD *((unsigned volatile int*)0x40010C0C)
//----------------GPIOC????? ------------------------
#define GPIOC_CRH *((unsigned volatile int*)0x40011004)
#define GPIOC_ORD *((unsigned volatile int*)0x4001100C)
//-------------------???????-----------------------
void Delay_wxc( volatile unsigned int t)
{
unsigned int i;
while(t--)
for (i=0;i<800;i++);
}
//------------------------???--------------------------
int main()
{
int j=100;
RCC_AP2ENR|=1<<2; //APB2-GPIOA??????
RCC_AP2ENR|=1<<3; //APB2-GPIOB??????
RCC_AP2ENR|=1<<4; //APB2-GPIOC??????
//????????? RCC_APB2ENR|=1<<3|1<<4;
GPIOA_CRL&=0x0FFFFFFF; //??? ??
GPIOA_CRL|=0x20000000; //PA7????
GPIOA_ORD|=1<<7; //???????
GPIOB_CRH&=0xFFFFFF0F; //??? ??
GPIOB_CRH|=0x00000020; //PB9????
GPIOB_ORD|=1<<9; //???????
GPIOC_CRH&=0x0FFFFFFF; //??? ??
GPIOC_CRH|=0x30000000; //PC15????
GPIOC_ORD|=0x1<<15; //???????
while(j)
{
GPIOA_ORD=0x0<<7; //PA7???
Delay_wxc(1000000);
GPIOA_ORD=0x1<<7; //PA7???
Delay_wxc(3000000);
GPIOB_ORD=0x0<<9; //PB9???
Delay_wxc(1000000);
GPIOB_ORD=0x1<<9; //PB9???
Delay_wxc(3000000);
GPIOC_ORD=0x0<<15; //PC15???
Delay_wxc(1000000);
GPIOC_ORD=0x1<<15; //PC15???
Delay_wxc(3000000);
}
}
(5)线路对接
USB转TTL模块和stm32f103c8t6连接：
（6）烧录
在build之后会在object文件夹下有对应的hex文件生成
- 生成hex文件
- 使用驱动进行烧录操作
- 连接到电脑，打开mcuisp，上传HEX文件到stm32f103c8t6上：
（7）开始编译后的下载成功
（8）结果
3、汇编语言实现
RCC_APB2ENR EQU 0x40021018;配置RCC寄存器,时钟,0x40021018为时钟地址
GPIOB_BASE EQU 0x40010C00
GPIOC_BASE EQU 0x40011000
GPIOA_BASE EQU 0x40010800
GPIOB_CRL EQU 0x40010C00
GPIOC_CRH EQU 0x40011004
GPIOA_CRL EQU 0x40010800
GPIOB_ODR EQU 0x40010C0C
GPIOC_ODR EQU 0x4001100C
GPIOA_ODR EQU 0x4001080C
Stack_Size EQU 0x00000400;栈的大小
AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 ;NOINIT： = NO Init，不初始化。READWRITE : 可读，可写。ALIGN =3 : 2^3 对齐，即8字节对齐。
Stack_Mem SPACE Stack_Size
__initial_sp
AREA RESET, DATA, READONLY
__Vectors DCD __initial_sp ; Top of Stack
DCD Reset_Handler ; Reset Handler
AREA |.text|, CODE, READONLY
THUMB
REQUIRE8
PRESERVE8
ENTRY
Reset_Handler
bl LED_Init;bl：带链接的跳转指令。当使用该指令跳转时，当前地址(PC)会自动送入LR寄存器
MainLoop BL LED_ON_C
BL Delay
BL LED_OFF_C
BL Delay
BL LED_ON_A
BL Delay
BL LED_OFF_A
BL Delay
BL LED_ON_B
BL Delay
BL LED_OFF_B
BL Delay
B MainLoop;B:无条件跳转。
LED_Init;LED初始化
PUSH {R0,R1, LR};R0,R1,LR中的值放入堆栈
;控制时钟
LDR R0,=RCC_APB2ENR;LDR是把地址装载到寄存器中(比如R0)。
ORR R0,R0,#0x1c
LDR R1,=RCC_APB2ENR
STR R0,[R1]
;初始化GPIOA_CRL
LDR R0,=GPIOA_CRL
BIC R0,R0,#0x0fffffff;BIC 先把立即数取反，再按位与
LDR R1,=GPIOA_CRL
STR R0,[R1]
LDR R0,=GPIOA_CRL
ORR R0,#0x00000001
LDR R1,=GPIOA_CRL
STR R0,[R1]
;将PA0置1
MOV R0,#0x01
LDR R1,=GPIOA_ORD
STR R0,[R1]
;初始化GPIOB_CRL
LDR R0,=GPIOB_CRL
BIC R0,R0,#0x0fffffff;BIC 先把立即数取反，再按位与
LDR R1,=GPIOB_CRL
STR R0,[R1]
LDR R0,=GPIOB_CRL
ORR R0,#0x00000001
LDR R1,=GPIOB_CRL
STR R0,[R1]
;将PB0置1
MOV R0,#0x01
LDR R1,=GPIOA_ORD
STR R0,[R1]
;初始化GPIOC
LDR R0,=GPIOC_CRH
BIC R0,R0,#0x0fffffff
LDR R1,=GPIOC_CRH
STR R0,[R1]
LDR R0,=GPIOC_CRH
ORR R0,#0x01000000
LDR R1,=GPIOC_CRH
STR R0,[R1]
;将PC15置1
MOV R0,#0x8000
LDR R1,=GPIOC_ORD
STR R0,[R1]
POP {R0,R1,PC};将栈中之前存的R0，R1，LR的值返还给R0，R1，PC
LED_ON_A
PUSH {R0,R1, LR}
MOV R0,#0x00
LDR R1,=GPIOA_ORD
STR R0,[R1]
POP {R0,R1,PC}
LED_OFF_A
PUSH {R0,R1, LR}
MOV R0,#0x01
LDR R1,=GPIOA_ORD
STR R0,[R1]
POP {R0,R1,PC}
LED_ON_B;亮灯
PUSH {R0,R1, LR}
MOV R0,#0x00
LDR R1,=GPIOB_ORD
STR R0,[R1]
POP {R0,R1,PC}
LED_OFF_B;熄灯
PUSH {R0,R1, LR}
MOV R0,#0x01
LDR R1,=GPIOB_ORD
STR R0,[R1]
POP {R0,R1,PC}
LED_ON_C;亮灯
PUSH {R0,R1, LR}
MOV R0,#0x00
LDR R1,=GPIOC_ORD
STR R0,[R1]
POP {R0,R1,PC}
LED_OFF_C;熄灯
PUSH {R0,R1, LR}
MOV R0,#0x0100
LDR R1,=GPIOC_ORD
STR R0,[R1]
POP {R0,R1,PC}
Delay
PUSH {R0,R1, LR}
MOVS R0,#0
MOVS R1,#0
MOVS R2,#0
DelayLoop0
ADDS R0,R0,#1
CMP R0,#330
BCC DelayLoop0
MOVS R0,#0
ADDS R1,R1,#1
CMP R1,#330
BCC DelayLoop0
MOVS R0,#0
MOVS R1,#0
ADDS R2,R2,#1
CMP R2,#15
BCC DelayLoop0
POP {R0,R1,PC}
NOP
END
三、总结
1、学习和理解STM32F103系列芯片的地址映射和寄存器映射原理，GPIO端口的初始化设置三步骤
2、了解到烧录过程的基本情况
3、注意烧录是线路链接、面包板是否插稳、烧录选项是否选对
四、参考
https://blog.csdn.net/weixin_47554309/article/details/120810913
https://blog.csdn.net/qq_47281915/article/details/120812867
https://blog.csdn.net/geek_monkey/article/details/86293880