代码收藏家技术教程 2023-10-16

STM32入门：三种编写跑马灯程序的方法详解

前言

本文分别通过库函数、寄存器以及位操作完成跑马灯实验，使用的开发板是正点原子的min核心板。

一、库函数

1.1 硬件连接

图1 LED 与 STM32 连接原理图

通过min板的原理图可以看出两个LED灯分别接到PD2和PA8引脚，并且LED灯是共阳极，当IO口输出高电平，LED灭；输出低电平，LED亮。

在实际的程序编程中我们需要用到GPIO文件也就是stm32f10x_gpio.h和stm32f10x_gpio.c，来操作对应IO口。同时我们需要设置时钟就要用到stm32f10x_rcc.c与其头文件进行时钟使能。

1.2 GPIO库函数介绍

重要函数

1个初始化函数：

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);

主要用途是用来初始化GPIO口的状态

第一个参数是一个结构体类型变量，指定哪组IO口，第二个同样是一个结构体类型变量，它共有三个变量，第一个指定哪个IO口，第二个指定速度，第三个指定Mode模式。

GPIO_Init函数初始化样例：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;        //LED0-->PB.5 端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//IO口速度为50MHz
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);            //根据设定参数初始化为GPIOB.5

2个读取输入电平函数：

uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, unit16_t GPIO_Pin);

作用：读取某个GPIO的输入电平。实际操作的是GPIOx_IDR寄存器。

例如：

GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5);//读取GPIOA.5的输入电平

uint16_t GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

作用：读取某个GPIO的输入电平。实际操作的是GPIOx_IDR寄存器。

例如：

GPIO_ReadInputData(GPIOA);//读取GPIOA组中所有io口输入电平

2个读取输出电平函数：

uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

上面两个函数的作用与读取输入电平大致相同，不同处在于这里读取的是某组或某个GPIO的输出电平。实际操作的是GPIO_ODR寄存器。

4个设置输出电平函数：

void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

作用：设置某个IO口输出为高电平（1）。实际操作BSRR寄存器。
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

作用：设置某个IO口输出为低电平（0）。实际操作BRR寄存器。
void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);
void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);

这两个函数不常用，也是用来设置IO口输出电平。

所有的函数都是在主函数中设置寄存器的值，例如SetBits使用了BSRR，ResetBit使用了BRR寄存器。

1.3 跑马灯程序

库函数——步骤：

使能IO口时钟。调用函数RCC_APB2PeriphColckCmd();

不同的IO组，调用的始终使能函数不一样。

初始化IO口模式。调用函数GPIO_Init();

操作IO口，输出高低电平。

GPIO_SetBits();

GPIO_ResetBits();

注意：操作IO口之前，必须使能对应的时钟位。

在项目中新建一个HAREWARE文件夹，在其中新建程序文件夹，创建对应c文件与头文件，例如led.h与LED.c，在led.h头文件中定义LED_Init函数。

注意这里需要将对应头文件路径加入项目中来。以下是本次程序LED.c的代码内容，实现两个LED灯初始化。

接下来在USER文件夹中编写main函数，

编写完后利用flymcu烧录至开发板中，两个LED灯将同时点亮，间隔500毫秒后又同时熄灭，循环往复。

二、寄存器

2.1 硬件连接

连接如库函数。

2.2 跑马灯程序

寄存器——步骤：

使能IO口时钟。配置寄存器RCC_APB2ENR；

初始化IO口模式。配置寄存器GPIOx_CRH/CRL；

操作IO口，输出高低电平。配置寄存器GPIOX_ODR或者BSRR/BRR。

2.2.1 使能IO口时钟

mini板的LED引脚分别为PA8和PD2，所以选择配置寄存器RCC_APB2ENR的位5和位2如上面原理图所示。

同样在项目中新建HAREWARE文件夹，其余操作步骤如库函数，在led.h头文件中定义LED_Init函数，首先我们需要操作RCC寄存器，它的定义在stm23f10x.h中，可以看到定义中使用RCC结构体指针定义了所有寄存器，在代码中我们将RCC指向APB2ENR来操作寄存器。

2.2.2 初始化IO口模式

接下来操作端口配置寄存器，我们需要用GPIOx结构体指针指向该寄存器，配置为通用推挽输出模式，最大速度50MHz，对应到寄存器的每一个位是0011B，实际代码中先将对应位清零再进行配置，调用GPIOx的ODR寄存器，拉高需要操作的相应位。

2.2.3 操作IO口

main.c里面把stm32f10x.h、delay.h、led.h头文件包含进来，主函数中调用delay_init和LED_Init初始化函数，随后进入while死循环，在死循环中同样可以直接用ODR寄存器对LED进行操作。

程序编写完毕后烧录至开发板实现跑马灯功能。

三、位操作

3.1 位操作基本原理

位操作原理：

把每个比特膨胀为一个32位的字，当访问这些字的时候就达到了访问比特的目的，比如说BSRR寄存器有32个位，那么可以映射到32个地址上，我们去访问（读-改-写）这32个地址就达到访问32个比特的目的。

哪些区域支持位操作：

由于位带区一个位对应32位的地址，所以位带区1MB对应别名区32MB。

映射关系：

位带区：支持位带操作的地址区

位带别名：对别名地址的访问最终作用到位带区的访问上

3.2 硬件连接

硬件连接与前两个方法相同。

3.3 跑马灯程序

具体的代码实现里面，实际上运用的就是映射关系，比如要操作PA，就会宏定义一个PAout()函数，他的原理实际上就是在操作ODR寄存器，相应的，PAin()函数就是操作IDR寄存器，所有方法的最终原理都是操作寄存器，这是永恒不变的。

//IO口地址映射
#define GPIOA_ODR_Addr    (GPIOA_BASE+12)    //0x4001080c

//IO口操作,针对单一IO口
#define PAout(n)    BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n)    //输出
#define PAin(n)     BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n)    //输入

位操作——步骤：

使能IO口时钟。调用函数RCC_APB2PeriphColckCmd();

初始化IO口模式。调用函数GPIO_Init();

操作IO口，输出高低电平。使用位带操作。

大体上位操作的步骤和库函数相同，其使用的模板与库函数相同。