STM32F1学习历程

第一章 初识STM32

1.STM32简介

STM32是ST公司开发的32位微控制器，从内核上可以分为Cortex-M0、M3、M4和M7这几种，每个内核又大概分为主流、高性能和低功耗。本系列我们学习的是STM32F1系列，F1代表的是基础型，基于Cortex-M3内核，主频为72MHZ，而F4代表了高性能，基于Cortex-M4内核，主频是180M。

2.STM32的命名方式简介

以STM32F103VET6为例

3.STM32 重要引脚分类

 具体的引脚功能可以查看STM32F1数据手册。

第二章 寄存器

2.1寄存器简介

寄存器本质上是一块有特定功能的内存单元，给有特定功能的内存单元取一个别名，这个别名就是我们经常说的寄存器。寄存器是位于中央处理器（CPU）内部的高速存储器，容量较小但速度非常快，用于临时存储和操作计算中的数据，可以通过寄存器的编号或名称直接访问寄存器。总而言之，寄存器是CPU内部的高速临时存储器，容量小但速度快，用于存储中间结果和指令和地址等。

2.2 STM32F1系统表达图

2.2.1驱动单元

 1）ICode,我们写好的程序编译之后都是一条条指令，存放在FLASH中， 内核要读取这些指令来执行程序就必须通过ICode总线，它几乎每时每刻都需要被使用，它是专门用来取指的。

2）DCode，这条总线是用来取得数据的，常量数据放在内部的FLASH中，而变量数据（不管是局部还是全局）放在内部的SRAM中。DMA总线也可以访问数据，所以为了避免访问冲突，在取数的时候需要经过一个总线矩阵来仲裁，决定哪个总线在取数。

3）System总线，系统总线主要是访问外设的寄存器，我们通常说的寄存器编程，即读写寄存器都是通过这根系统总线来完成的。

4）DMA总线，DMA总线也主要是用来传输数据，这个数据可以是在某个外设的数据寄存器，可以在SRAM，可以在内部的FLASH。它允许外设设备直接与主存储器进行数据交换，而无需通过中央处理器（CPU）进行介入。可以大大减轻CPU的负担。

2.2.2被动单元

1）FSMC,灵活的静态的存储器控制器,通过FSMC，我们可以扩展内存，如外部的SRAM，NANDFLASH和NORFLASH。但有一点我们要注意的是，FSMC只能扩展静态的内存， 即名称里面的S：static，不能是动态的内存，比如SDRAM就不能扩展。

2)  FLASH,内部的闪存，一般存放我们编写好的程序，可以通过ICode总线被内核取走。

3）SRAM，即我们通常说的RAM，程序的变量，堆栈等的开销都是基于内部的SRAM。内核通过DCode总线来访问它。

4）AHB，AHB总线又延伸出了APB1和APB2两条总线，其中APB1是低速的，APB2和AHB都是高速的，我们经常说的GPIO、串口、I2C、SPI这些外设就挂载在这两条总线上， 这个是我们学习STM32的重点，就是要学会编程这些外设去驱动外部的各种设备。

2.3 外设寄存器

在XX外设的地址范围内，分布着的就是该外设的寄存器。以GPIO端口位设置/清除寄存器为例来理解寄存器。

1）寄存器名称，X代表A-E,即GPIOA到FGPIOE都有一个这样的寄存器。

2）偏移地址，此地址是寄存器相对于基地址的偏移量。

3）寄存器位表，表上方的数字为位编号，中间为位名称，最下方为读写权限，其中w表示只写， r表示只读，rw表示可读写。

4）位功能说明，位功能是寄存器说明中最重要的部分，它详细介绍了寄存器每一个位的功能。

2.4修改寄存器位的操作方法

2.4.1把变量的某位清零

//定义一个变量 A= 1001 1111 b（二进制）
unsigned char A = 0x9f;

//对bit2 清零

A &= ~(1<<2);

//括号中的1左移两位，(1<<2)得二进制数：0000 0100 b
//按位取反，~(1<<2)得1111 1011 b
//假如A中原来的值为二进制数： A = 1001 1111 b
//所得的数与A作”位与&”运算，A = (1001 1111 b)&(1111 1011 b),
//经过运算后，A的值 A=1001 1011 b
// A的bit2 位被清零，而其它位不变。

2.4.2把变量的某几个连续位清零

//若把a中的二进制位分成2个一组
//即bit0、bit1为第0组，bit2、bit3为第1组，
//  bit4、bit5为第2组，bit6、bit7为第3组
//要对第1组的bit2、bit3清零

a &= ~(3<<2*1);

//括号中的3左移两位，(3<<2*1)得二进制数：0000 1100 b
//按位取反，~(3<<2*1)得1111 0011 b
//假如a中原来的值为二进制数： a = 1001 1111 b
//所得的数与a作”位与&”运算，a = (1001 1111 b)&(1111 0011 b),
//经过运算后，a的值 a=1001 0011 b
// a的第1组的bit2、bit3被清零，而其它位不变。

//&相同为1，相异为0

//上述(~(3<<2*1))中的(1)即为组编号;如清零第3组bit6、bit7此处应为3
//括号中的(2)为每组的位数，每组有2个二进制位;若分成4个一组，此处即为4
//括号中的(3)是组内所有位都为1时的值;若分成4个一组，此处即为二进制数“1111 b”

//例如对第2组bit4、bit5清零
a &= ~(3<<2*2);

2.4.3对变量的某几位进行赋值

//a = 1000 0011 b
//此时对清零后的第2组bit4、bit5设置成二进制数“01 b ”

a |= (1<<2*2);
//a = 1001 0011 b，成功设置了第2组的值，其它组不变
//| 一真则真
//此处先将(1<<2*2)左移两位得到 0001 0000，再和a相或|，得到a = 1001 0011 b

2.4.4对变量的某位取反

//a = 1001 0011 b
//把bit6取反，其它位不变

a ^=(1<<6);
//^相同为0，相异为1
//1<<6 == 0100 0000
//a = 1101 0011 b

第三章 如何使用Keil5 进行新建文件并编译

3.1新建工程

首先先新建一个文件夹，此处以 “LED” 为名，然后在该目录下新建2个文件夹，并且在"LED“中包含 startup_stm32f10x_hd.s、main.c、stm32f10x.h等文件，具体如下：

 然后打开KEIL5，新建一个工程，工程名根据喜好命名，我这里取LED-REG，直接保存在LED文件夹下。

 接着选择所需的CPU型号，在魔术棒选项下的Device中选择。

由于用寄存器控制STM32时我们不需要在线添加库文件，所以我们直接添加文件。

3.2 添加文件

添加文件的时候只需要在keil左侧任务栏对应的根文件夹双击添加即可，此处主要包括三个文件夹。

3.2.1 startup_stm32f10x_hd.

此文件是启动文件，系统上电后第一个运行的程序，由汇编编写，C编程用的比较少，可暂时不管，这个文件从固件库里面拷贝而来，由官方提供。

3.2.2 stm32f10x.h

用户手动新建，用于存放寄存器映射的代码，暂时为空。

3.2.3 main.c

用户手动新建，用于存放main函数，暂时为空。

3.3添加组文件夹

为了工程目录更加清晰，我们在本地电脑上新建一个“工程模板”文件夹，在它之下再新建6个文件夹，具体如下：

其中包含的文件及其作用如下：

3.4配置keil5 相关魔术棒

首先，为了能够使用printf函数，我们需要勾选Target中选中微库“ Use MicroLib”。

其次，Output选项卡中把输出文件夹定位到我们工程目录下的output文件夹， 如果想在编译的过程中生成hex文件，那么那Create HEX File选项勾上。

配置好了之后按照自己的下载器和开发板再进行配置相关的Debug等选项，就可以编译下载程序了。

第四章 使用寄存器点亮LED灯

4.1GPIO简介

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，从而实现与外部通讯、 控制以及数据采集的功能。其最基本的输出功能是由STM32控制引脚输出高、低电平，实现开关控制。而最基本的输入功能是检测外部输入电平，如把GPIO引脚连接到按键，通过电平高低区分按键是否被按下。

GPIO端口的每个位都可以由软件分别配置成多种模式：

─ 输入浮空
─ 输入上拉
─ 输入下拉
─ 模拟输入
─ 开漏输出
─ 推挽式输出
─ 推挽式复用功能
─ 开漏复用功能

每个I/O端口位可以自由编程，然而I/0端口寄存器必须按32位字被访问(不允许半字或字节访
问)。GPIOx_BSRR和GPIOx_BRR寄存器允许对任何GPIO寄存器的读/更改的独立访问；这
样，在读和更改访问之间产生IRQ时不会发生危险。

4.2 GPIO框图剖析

4.2.1 保护二极管及其上、下拉电阻

引脚的两个保护二级管可以防止引脚外部过高或过低的电压输入，当引脚电压高于VDD（VDD是指电路的正电源电压，也称为电源供电电压）时， 上方的二极管导通，当引脚电压低于VSS（VSS是指电路的负电源电压，也称为地或零电位）时，下方的二极管导通，防止不正常电压引入芯片导致芯片烧毁。即使如此，芯片引脚也不能直接外接大功率器件，必须要加大功率及隔离电路驱动。

4.2.2 P-MOS管和N-MOS管

输出模式的线路经过一个由P-MOS和N-MOS管组成的单元电路。 这个结构使GPIO具有了“推挽输出”和“开漏输出”两种模式。

推挽输出结构是由两个MOS或者三极管收到互补控制的信号控制，两个管子时钟一个在导通，一个在截止，推挽输出的最大特点是可以真正能真正的输出高电平和低电平，在两种电平下都具有驱动能力。

在该结构中输入高电平时，经过反向后，上方的P-MOS导通，下方的N-MOS关闭， 对外输出高电平；而在该结构中输入低电平时，经过反向后，N-MOS管导通，P-MOS关闭，对外输出低电平。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0伏，高电平为3.3伏。

推挽输出具有：输出高低电平和电源电压基本没有压差、高低电平驱动能力较强，一般数字芯片推挽输出IO口驱动电流最大可达20mA以及电平切换速度快的优点，但是其不支持线与。线与指的的两个推挽输出的输出接在一起，此时如果上面的输出1，下面的输出0的话可能造成短路。

而在开漏输出模式时，上方的P-MOS管完全不工作。如果我们控制输出为0，低电平，则P-MOS管关闭，N-MOS管导通，使输出接地， 若控制输出为1 (它无法直接输出高电平)时，则P-MOS管和N-MOS管都关闭，所以引脚既不输出高电平，也不输出低电平，为高阻态。它具有“线与”特性，也就是说，若有很多个开漏模式引脚连接到一起时， 只有当所有引脚都输出高阻态，才由上拉电阻提供高电平，此高电平的电压为外部上拉电阻所接的电源的电压。若其中一个引脚为低电平， 那线路就相当于短路接地，使得整条线路都为低电平，0伏。

由于开漏输出没有输出高电平的能力，所以在外部添加上拉电阻使其具有高电平驱动能力（驱动能力由上拉电阻决定）。

 4.2.3输出数据寄存器

双MOS管结构电路的输入信号，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。

4.2.4复用功能输出

“复用功能输出”中的“复用”是指STM32的其它片上外设对GPIO引脚进行控制，此时GPIO引脚用作该外设功能的一部分，算是第二用途。 从其它外设引出来的“复用功能输出信号”与GPIO本身的数据据寄存器都连接到双MOS管结构的输入中，通过图中的梯形结构作为开关切换选择。

4.2.5输入数据寄存器

GPIO结构框图的上半部分，GPIO引脚经过内部的上、下拉电阻，可以配置成上/下拉输入，然后再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。

4.2.6复用功能输入

与“复用功能输出”模式类似，在“复用功能输入模式”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。

4.2.7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，模拟信号直接输出到引脚。

4.3GPIO的工作模式

GPIO的8种工作模式大致可以分为三类：

 4.3.1输入模式（模拟、浮空、上拉、下拉）

在输入模式时，施密特触发器打开，输出被禁止，可通过输入数据寄存器GPIOx_IDR读取I/O状态。其中输入模式，可设置为上拉、 下拉、浮空和模拟输入四种。上拉和下拉输入很好理解，默认的电平由上拉或者下拉决定。浮空输入的电平是不确定的，完全由外部的输入决定， 一般接按键的时候用的是这个模式。模拟输入则用于ADC采集。

4.3.2输出模式（推挽、开漏）

在输出模式中，推挽模式时双MOS管以轮流方式工作，输出数据寄存器GPIOx_ODR可控制I/O输出高低电平。开漏模式时，只有N-MOS管工作， 输出数据寄存器可控制I/O输出高阻态或低电平。输出速度可配置，有2MHz10MHz50MHz的选项。此处的输出速度即I/O支持的高低电平状态最高切换频率， 支持的频率越高，功耗越大，如果功耗要求不严格，把速度设置成最大即可。在输出模式时施密特触发器是打开的，即输入可用，通过输入数据寄存器GPIOx_IDR可读取I/O的实际状态。

4.3.3复用功能（推挽、开漏）

复用功能模式中，输出使能，输出速度可配置，可工作在开漏及推挽模式，但是输出信号源于其它外设，输出数据寄存器GPIOx_ODR无效； 输入可用，通过输入数据寄存器可获取I/O实际状态，但一般直接用外设的寄存器来获取该数据信号。

GPIO的工作模式可以在端口配置高寄存器里面配置

 4.4寄存器实验：点亮LED灯

4.4.1硬件状态

本实验用到的引脚连接状态如图所示，只需要控制PB引脚的相关电平即可控制灯的亮灭。

 4.4.2配置相关寄存器

首先，配置GPIO端口配置低寄存器CRL，CRL中包含0-7号引脚，每个引脚占用4个寄存器位。此处我们配置PB0为通用推挽输出，速度为10M（类似可以设置配置PB1,PB5) 。 

然后，配置端口输出数据寄存器ODR。

 最后，设置完GPIO的引脚，控制电平输出，还需要开启时钟。由于STM32的 外设很多，为了降低功耗， 每个外设都对应着一个时钟，在芯片刚上电的时候这些时钟都是被关闭的，如果想要外设工作，必须把相应的时钟打开。所有的 GPIO都挂载到 APB2 总线上，具体的时钟由APB2外设时钟使能寄存器(RCC_ APB2ENR)来控制。

第五章 使用固件库点亮GPIO

5.1硬件设计

需要点亮的LED灯的原理图如下：

 只要我们控制GPIO引脚的电平输出状态，即可控制LED灯的亮灭。

5.2软件设计

软件设计的编程要点为：

1. 使能GPIO端口时钟；

2. 初始化GPIO目标引脚为推挽输出模式；

3. 编写简单测试程序，控制GPIO引脚输出高、低电平。

此处使用宏常量定义了三种不同的颜色

// R-红色
#define LED1_GPIO_PORT      GPIOB
#define LED1_GPIO_CLK       RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED1_GPIO_PIN       GPIO_Pin_5
// G-绿色
#define LED2_GPIO_PORT      GPIOB
#define LED2_GPIO_CLK       RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED2_GPIO_PIN       GPIO_Pin_0
// B-蓝色
#define LED3_GPIO_PORT      GPIOB
#define LED3_GPIO_CLK       RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED3_GPIO_PIN       GPIO_Pin_1

配置LED的GPIO_Config函数为：
 

void LED_GPIO_Config(void)
{
    
   GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;  //定义一个 GPIO_InitTypeDef 类型的结构体
	
   RCC_APB2PeriphClockCmd(LED_G_GPIO_CLK, ENABLE); //使能时钟外设
	
   GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LED_G_GPIO_PIN;     //选择GPIO端口，比如GPIOA,GPIOB
   GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //选择输出模式为 推挽输出
   GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //选择传输速度为 50 HZ 
	
   GPIO_Init(LED_G_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);  //GPIO函数初始化 ，两个参数，前者
   //是GPIO端口号，后者是 GPIO_InitTypeDef 类型的结构体，相当于将里面的参数初始化赋值。

}

整个函数的执行流程如下：

1. 使用GPIO_InitTypeDef定义GPIO初始化结构体变量，以便下面用于存储GPIO配置。

2. 调用库函数RCC_APB2PeriphClockCmd来使能LED灯的GPIO端口时钟，该函数有两个输入参数，第一个参数用于指示要配置的时钟，如本例中的“RCC_APB2Periph_GPIOB”， 应用时我们可以使用“|”操作同时配置3个LED灯的时钟；函数的第二个参数用于设置状态，可输入“Disable”关闭或“Enable”使能时钟。

3. 向GPIO初始化结构体赋值，把引脚初始化成推挽输出模式，其中的GPIO_Pin使用宏“LEDx_GPIO_PIN”来赋值，使函数的实现方便移植。

4. 使用以上初始化结构体的配置，调用GPIO_Init函数向寄存器写入参数，完成GPIO的初始化， 这里的GPIO端口使用“LEDx_GPIO_PORT”宏来赋值，也是为了程序移植方便。

5. 使用同样的初始化结构体，只修改控制的引脚和端口，初始化其它LED灯使用的GPIO引脚。

6. 使用宏控制RGB灯默认关闭。

第六章 GPIO输入-按键检测

6.1硬件设计

由于按键的机械特性，通常在开关按下后不会立即断开或者接通，使得按键按下后会产生带波纹的信号，需要用软件或者硬件来消除滤波，本实验采用的是硬件消抖，利用电容的充放电的延时来实现，软件只需要检测引脚电平即可。

从按键的原理图可知，这些按键在没有被按下的时候，GPIO引脚的输入状态为低电平(按键所在的电路不通，引脚接地)，当按键按下时， GPIO引脚的输入状态为高电平(按键所在的电路导通，引脚接到电源)。只要我们检测引脚的输入电平，即可判断按键是否被按下。

6.2软件设计

本例的编程要点：

1. 使能GPIO端口时钟；

2. 初始化GPIO目标引脚为输入模式(浮空输入)；

3. 编写简单测试程序，检测按键的状态，实现按键控制LED灯

首先将开关引脚以宏常量表示：

//  引脚定义
#define    KEY1_GPIO_CLK     RCC_APB2Periph_GPIOA
#define    KEY1_GPIO_PORT    GPIOA
#define    KEY1_GPIO_PIN     GPIO_Pin_0

#define    KEY2_GPIO_CLK     RCC_APB2Periph_GPIOC
#define    KEY2_GPIO_PORT    GPIOC
#define    KEY2_GPIO_PIN     GPIO_Pin_13

然后编写开关控制函数

void Key_GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    /*开启按键端口的时钟*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd(KEY1_GPIO_CLK|KEY2_GPIO_CLK,ENABLE);

    //选择按键的引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY1_GPIO_PIN;
    // 设置按键的引脚为浮空输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    //使用结构体初始化按键
    GPIO_Init(KEY1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

    //选择按键的引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY2_GPIO_PIN;
    //设置按键的引脚为浮空输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    //使用结构体初始化按键
    GPIO_Init(KEY2_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

然后进行检测开关的状态（通过引脚电平来检测）

/** 按键按下标置宏
* 按键按下为高电平，设置 KEY_ON=1， KEY_OFF=0
* 若按键按下为低电平，把宏设置成KEY_ON=0 ，KEY_OFF=1 即可
*/
#define KEY_ON  1
#define KEY_OFF 0

/**
* @brief   检测是否有按键按下
* @param  GPIOx:具体的端口, x可以是（A...G）
* @param  GPIO_PIN:具体的端口位， 可以是GPIO_PIN_x（x可以是0...15）
* @retval  按键的状态
*     @arg KEY_ON:按键按下
*     @arg KEY_OFF:按键没按下
*/
uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
{
    /*检测是否有按键按下 */
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON ) {
        /*等待按键释放 */
        while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON);
        return  KEY_ON;
    } else
        return KEY_OFF;
}

函数 GPIO_ReadInputDataBit 读取的是GPIOX_IDR,读的是当 IO 口设置为输入状态时候的 IO 口电平状态值。

第七章 位带操作

7.1 位带简介

位操作就是可以单独的对一个比特位读和写， STM32没有这样的关键字，而是通过访问位带别名区来实现。在STM32中，有两个地方实现了位带，一个是SRAM区的最低1MB空间，另一个是外设区最低1MB空间。 这两个1MB的空间除了可以像正常的RAM一样操作外，他们还有自己的位带别名区，位带别名区把这1MB的空间的每一个位膨胀成一个32位的字， 当访问位带别名区的这些字时，就可以达到访问位带区某个比特位的目的。

7.2 外设位带区 

外设外带区的地址为：0X40000000~0X40100000，大小为1MB，这1MB的大小在103系列大/中/小容量型号的单片机中包含了片上外设的全部寄存器， 这些寄存器的地址为：0X40000000~0X40029FFF。外设位带区经过膨胀后的位带别名区地址为：0X42000000~0X43FFFFFF， 这个地址仍然在CM3 片上外设的地址空间中。

7.3 SRAM位带区

SRAM的位带区的地址为：0X2000 0000~X2010 0000，大小为1MB，经过膨胀后的位带别名区地址为：0X2200 0000~0X23FF FFFF， 大小为32MB。操作SRAM的比特位这个用得很少。

7.4 位带区和位带别名区地址转换

位带区的一个比特位膨胀到了位带别名区的4个字节，由于STM32的系统总线是32位的，所以按照4个字节的速度访问是最快的，所以膨胀成4个字节是最高效的。

对于片上外设位带区的某个比特，记它所在字节的地址为 A,位序号为 n(0<=n<=31)(n的范围根据具体寄存器能控制的位决定)，则该比特在别名区的地址为：

AliasAddr= =0x42000000+ (A-0x40000000)*8*4 +n*4

0X42000000是外设位带别名区的起始地址，0x40000000是外设位带区的起始地址，（A-0x40000000）表示该比特前面有多少个字节， 一个字节有8位，所以*8，一个位膨胀后是4个字节，所以*4，n表示该比特在A地址的序号，因为一个位经过膨胀后是四个字节，所以也*4。

对于SRAM位带区的某个比特，记它所在字节的地址为 A,位序号为 n(0<=n<=31)(n的范围根据具体寄存器能控制的位决定)，则该比特在别名区的地址为：

AliasAddr= =0x22000000+ (A-0x20000000)*8*4 +n*4

为了方便操作，我们可以把这两个公式合并成一个公式，把“位带地址+位序号”转换成别名区地址统一成一个宏。

// 把“位带地址+位序号”转换成别名地址的宏
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x00FFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

addr & 0xF0000000是为了区别SRAM还是外设，实际效果就是取出4或者2，如果是外设， 则取出的是4，+0X02000000之后就等于0X42000000，0X42000000是外设别名区的起始地址。 如果是SRAM，则取出的是2，+0X02000000之后就等于0X22000000，0X22000000是SRAM别名区的起始地址。

addr & 0x00FFFFFF 屏蔽了高三位，相当于减去0X20000000或者0X40000000，但是为什么是屏蔽高三位？ 因为外设的最高地址是：0X20100000，跟起始地址0X20000000相减的时候，总是低5位才有效， 所以干脆就把高三位屏蔽掉来达到减去起始地址的效果，具体屏蔽掉多少位跟最高地址有关。SRAM同理分析即可。 <<5相当于*8*4，<<2相当于*4。

 第八章 RCC时钟

8.1 时钟的分类及其主要作用

一共有三种不同的时钟源可以被用来驱动系统时钟（SYSCLK)

● HSI振荡器时钟
● HSE振荡器时钟
● PLL时钟

时钟的主要作用有：设置系统时钟SYSCLK、设置AHB分频因子（决定HCLK等于多少）、设置APB2分频因子（决定PCLK2等于多少）、 设置APB1分频因子（决定PCLK1等于多少）、设置各个外设的分频因子；控制AHB、APB2和APB1这三条总线时钟的开启、 控制每个外设的时钟的开启。

8.2 RCC时钟框图分析

、

8.2.1 系统时钟

1）HSE 高速外部时钟，可以由有源晶振或者无源晶振提供，频率从4-16MHZ不等。当使用有源晶振时， 时钟从OSC_IN引脚进入，OSC_OUT引脚悬空，当选用无源晶振时，时钟从OSC_IN和OSC_OUT进入，并且要配谐振电容。

HSE最常使用的就是8M的无源晶振。当确定PLL时钟来源的时候，HSE可以不分频或者2分频， 这个由时钟配置寄存器CFGR的位17：PLLXTPRE（PLLXTPRE为HSE分频器作为PLL输入）设置，我们设置为HSE不分频。

2）PLL时钟源 ，从时钟框图可以看出，PLL时钟源可以来自HSE或者是HSI/2,具体用哪个由时钟配置寄存器CFGR的位16：PLLSRC (PLLSRC为PLL输入时钟源) 设置。 HSI是内部高速的时钟信号，频率为8M，由于采用的是RC振荡器，根据温度和环境的情况频率会有漂移，一般不作为PLL的时钟来源。这里我们选HSE作为PLL的时钟来源。

3）PLL时钟PLLCLK，此时钟是通过设置PLL的倍频因子来设置，倍频因子可以是:[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16]， 具体设置成多少，由时钟配置寄存器CFGR的位21-18：PLLMUL[3:0] （PLLMUL为PLL倍频系数）设置。我们这里设置为9倍频， 因为上一步我们设置PLL的时钟来源为HSE=8M，所以经过PLL倍频之后的PLL时钟：PLLCLK = 8M *9 = 72M。 72M是ST官方推荐的稳定运行时钟，如果你想超频的话，增大倍频因子即可，最高为128M。 我们这里设置PLL时钟：PLLCLK = 8M *9 = 72M。

4）SYSCLK系统时钟，从框图可知，系统时钟来源可以是：HSI、PLLCLK、HSE，具体的时钟配置寄存器CFGR的位1-0：SW[1:0]设置。 我们这里设置系统时钟：SYSCLK = PLLCLK = 72M。

5）AHB总线时钟HCLK，系统时钟SYSCLK经过AHB预分频器分频之后得到时钟叫APB总线时钟，即HCLK，分频因子可以是:[1,2,4，8，16，64，128，256，512]， 具体的由时钟配置寄存器CFGR的位7-4  ：HPRE[3:0]设置。片上大部分外设的时钟都是经过HCLK分频得到， 至于AHB总线上的外设的时钟设置为多少，得等到我们使用该外设的时候才设置， 我们这里只需粗线条的设置好APB的时钟即可。我们这里设置为1分频，即HCLK=SYSCLK=72M。

6）APB2总线时钟PCLK2,APB2总线时钟PCLK2由HCLK经过高速APB2预分频器得到，分频因子可以是:[1,2,4，8，16]，具体由时钟配置寄存器CFGR的位13-11：PPRE2[2:0]决定。 PCLK2属于高速的总线时钟，片上高速的外设就挂载到这条总线上，比如全部的GPIO、USART1、SPI1等。至于APB2总线上的外设的时钟设置为多少， 得等到我们使用该外设的时候才设置，我们这里只需粗线条的设置好APB2的时钟即可。我们这里设置为1分频，即PCLK2 = HCLK = 72M。

7）APB1总线时钟PCLK1,APB1总线时钟PCLK1由HCLK经过低速APB预分频器得到，分频因子可以是:[1,2,4，8，16]，具体的由时钟配置寄存器CFGR的位10-8：PRRE1[2:0]决定。 PCLK1属于低速的总线时钟，最高为36M，片上低速的外设就挂载到这条总线上，比如USART2/3/4/5、SPI2/3，I2C1/2等。 至于APB1总线上的外设的时钟设置为多少，得等到我们使用该外设的时候才设置，我们这里只需粗线条的设置好APB1的时钟即可。 我们这里设置为2分频，即PCLK1 = HCLK/2 = 36M。

8.2.2 其他时钟

1）USB时钟，USB时钟是由PLLCLK经过USB预分频器得到，分频因子可以是：[1,1.5]，具体的由时钟配置寄存器CFGR的位22：USBPRE配置。 USB的时钟最高是48M，根据分频因子反推过来算，PLLCLK只能是48M或者是72M。一般我们设置PLLCLK=72M，USBCLK=48M。 USB对时钟要求比较高，所以PLLCLK只能是由HSE倍频得到，不能使用HSI倍频。

2）ADC时钟，ADC时钟由PCLK2经过ADC预分频器得到，分频因子可以是[2,4,6,8]，具体的由时钟配置寄存器CFGR的位15-14：ADCPRE[1:0]决定。 很奇怪的是怎么没有1分频。ADC时钟最高只能是14M，如果采样周期设置成最短的1.5个周期的话，ADC的转换时间可以达到最短的1us。 如果真要达到最短的转换时间1us的话，那ADC的时钟就得是14M，反推PCLK2的时钟只能是：28M、56M、84M、112M， 鉴于PCLK2最高是72M，所以只能取28M和56M。

3）MCO时钟，MCO是microcontroller clock output的缩写，是微控制器时钟输出引脚，在STM32 F1系列中 由 PA8复用所得， 主要作用是可以对外提供时钟，相当于一个有源晶振。MCO的时钟来源可以是：PLLCLK/2、HSI、HSE、SYSCLK， 具体选哪个由时钟配置寄存器CFGR的位26-24：MCO[2:0]决定。除了对外提供时钟这个作用之外， 我们还可以通过示波器监控MCO引脚的时钟输出来验证我们的系统时钟配置是否正确。

8.3 编程实验

8.3.1 编程要点

1、开启HSE/HSI ，并等待 HSE/HSI 稳定

2、设置 AHB、APB2、APB1的预分频因子

3、设置PLL的时钟来源，和PLL的倍频因子，设置各种频率主要就是在这里设置

4、开启PLL，并等待PLL稳定

5、把PLLCK切换为系统时钟SYSCLK

6、读取时钟切换状态位，确保PLLCLK被选为系统时钟

8.3.2 核心代码

void HSE_SetSysClock(uint32_t pllmul)
{
    __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStartUpStatus = 0;
    // 这个_IO 是指静态 这个 _IO 是指静态 volatile uint32_t 是指32位的无符号
    // 整形变量uint32_t 是指32位的无符号整形变量；

    // 把RCC外设初始化成复位状态
    RCC_DeInit();

    //使能HSE，开启外部晶振，野火STM32F103系列开发板用的是8M
    RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

    // 等待 HSE 启动稳定
    HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

    // 只有 HSE 稳定之后则继续往下执行
    if (HSEStartUpStatus == SUCCESS) {
//-----------------------------------------------------------------//
        // 这两句是操作FLASH闪存用到的，如果不操作FLASH，这两个注释掉也没影响
        // 使能FLASH 预存取缓冲区
        FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

        // SYSCLK周期与闪存访问时间的比例设置，这里统一设置成2
        // 设置成2的时候，SYSCLK低于48M也可以工作，如果设置成0或者1的时候，
        // 如果配置的SYSCLK超出了范围的话，则会进入硬件错误，程序就死了
        // 0：0 < SYSCLK <= 24M
        // 1：24< SYSCLK <= 48M
        // 2：48< SYSCLK <= 72M
        FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
//-----------------------------------------------------------------//

        // AHB预分频因子设置为1分频，HCLK = SYSCLK
        RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

        // APB2预分频因子设置为1分频，PCLK2 = HCLK
        RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

        // APB1预分频因子设置为1分频，PCLK1 = HCLK/2
        RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

//-----------------设置各种频率主要就是在这里设置-------------------//
        // 设置PLL时钟来源为HSE，设置PLL倍频因子
        // PLLCLK = 8MHz * pllmul
        RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, pllmul);
//-------------------------------------------------------------//

        // 开启PLL
        RCC_PLLCmd(ENABLE);

        // 等待 PLL稳定
        while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET) {
        }

        // 当PLL稳定之后，把PLL时钟切换为系统时钟SYSCLK
        RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

        // 读取时钟切换状态位，确保PLLCLK被选为系统时钟
        while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08) {
        }
    } else {
        // 如果HSE开启失败，那么程序就会来到这里，用户可在这里添加出错的代码处理
        // 当HSE开启失败或者故障的时候，单片机会自动把HSI设置为系统时钟，
        // HSI是内部的高速时钟，8MHZ
        while (1) {
        }
    }
}