代码收藏家 STM32/51单片机编程入门指南：LED灯点亮实例
目录
一、Proteus电路仿真软件上的C51程序设计及仿真
1.原理图绘制
2.Keil5上的51程序编写
3.仿真
二、安装mdk5软件和stm32包，完成一个stm32的简单程序
1.mdk5软件中编写程序
2.stm32仿真程序调试
三、STM32F103系列芯片的地址映射和寄存器映射原理，GPIO端口的初始化设置的一般步骤
1.STM32F103系列芯片的地址映射和寄存器映射原理
（1)寄存器的概念
（2）映射原理
（3）GPIO端口的初始化设置的一般步骤
2.嵌入式C程序代码对内存(RAM)中的各变量的修改操作与对外部设备的操作比较
（1）相同
（2）不同
3.51单片机的LED点灯编程比STM32简单的原因
（1）体系结构的简单性
（2）内存限制
（3）社区支持和资料：
（4）开发环境和工具：
四、register和volatile 关键字的作用
1.register
2.volatile
本文操作所需软件：Keil5、proteus以及stm32包。
如题，通过上述软件和配件包来完成在stm32和stm51上的入门操作——点亮led灯。本文只给出基本的代码，过程示意图及大概流程描述，无具体安装软件方法和步骤，有需要请移步别的链接进行详细学习。
一、Proteus电路仿真软件上的C51程序设计及仿真
1.原理图绘制
步骤：
2.Keil5上的51程序编写
步骤：
//51单片机编程常用的头文件
#include <reg51.h>
#include <intrins.h>
//延迟函数
void delay_ms(int a)
{
int i,j;
for(i=0;i<a;i++)
{
for(j=0;j<1000;j++) _nop_();
}
}
void main(void)
{
while(1)
{
P0=0xfe;
delay_ms(50);
P0=0xfd;
delay_ms(50);
P0=0xfb;
delay_ms(50);
P0=0xf7;
delay_ms(50);
P0=0xef;
delay_ms(50);
P0=0xdf;
delay_ms(50);
P0=0xbf;
delay_ms(50);
P0=0x7f;
delay_ms(50);
}
}
3.仿真
回到proteus软件的原理图中，双击AT89C51芯片，在弹出的窗口ProgramFile一项选择刚刚创立的hex后缀文件。OK。
开始仿真。
1695648623094
完成。
二、安装mdk5软件和stm32包，完成一个stm32的简单程序
1.mdk5软件中编写程序
步骤：
//宏定义，用于存放stm32寄存器映射
#define PERIPH_BASE ((unsigned int)0x40000000)//AHB
#define APB2PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x10000)
#define GPIOA_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x0800)
//GPIOA_BASE=0x40000000+0x10000+0x0800=0x40010800，该地址为GPIOA的基地址
#define GPIOB_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x0C00)
//GPIOB_BASE=0x40000000+0x10000+0x0C00=0x40010C00，该地址为GPIOB的基地址
#define GPIOC_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x1000)
//GPIOC_BASE=0x40000000+0x10000+0x1000=0x40011000，该地址为GPIOC的基地址
#define GPIOD_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x1400)
//GPIOD_BASE=0x40000000+0x10000+0x1400=0x40011400，该地址为GPIOD的基地址
#define GPIOE_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x1800)
//GPIOE_BASE=0x40000000+0x10000+0x0800=0x40011800，该地址为GPIOE的基地址
#define GPIOF_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x1C00)
//GPIOF_BASE=0x40000000+0x10000+0x0800=0x40011C00，该地址为GPIOF的基地址
#define GPIOG_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x2000)
//GPIOG_BASE=0x40000000+0x10000+0x0800=0x40012000，该地址为GPIOG的基地址
#define GPIOA_ODR_Addr (GPIOA_BASE+12) //0x4001080C
#define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+12) //0x40010C0C
#define GPIOC_ODR_Addr (GPIOC_BASE+12) //0x4001100C
#define GPIOD_ODR_Addr (GPIOD_BASE+12) //0x4001140C
#define GPIOE_ODR_Addr (GPIOE_BASE+12) //0x4001180C
#define GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE+12) //0x40011A0C
#define GPIOG_ODR_Addr (GPIOG_BASE+12) //0x40011E0C
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
#define LED0 MEM_ADDR(BITBAND(GPIOA_ODR_Addr,8))
//#define LED0 *((volatile unsigned long *)(0x422101a0)) //PA8
//定义typedef类型别名
typedef struct
{
volatile unsigned int CR;
volatile unsigned int CFGR;
volatile unsigned int CIR;
volatile unsigned int APB2RSTR;
volatile unsigned int APB1RSTR;
volatile unsigned int AHBENR;
volatile unsigned int APB2ENR;
volatile unsigned int APB1ENR;
volatile unsigned int BDCR;
volatile unsigned int CSR;
} RCC_TypeDef;
#define RCC ((RCC_TypeDef *)0x40021000)
//定义typedef类型别名
typedef struct
{
volatile unsigned int CRL;
volatile unsigned int CRH;
volatile unsigned int IDR;
volatile unsigned int ODR;
volatile unsigned int BSRR;
volatile unsigned int BRR;
volatile unsigned int LCKR;
} GPIO_TypeDef;
//GPIOA指向地址GPIOA_BASE,GPIOA_BASE地址存放的数据类型为GPIO_TypeDef
#define GPIOA ((GPIO_TypeDef *)GPIOA_BASE)
void LEDInit( void )
{
RCC->APB2ENR|=1<<2; //GPIOA 时钟开启
GPIOA->CRH&=0XFFFFFFF0;
GPIOA->CRH|=0X00000003;
}
//粗略延时
void Delay_ms( volatile unsigned int t)
{
unsigned int i,n;
for (n=0;n<t;n++)
for (i=0;i<800;i++);
}
int main(void)
{
LEDInit();
while (1)
{
LED0=0;//LED熄灭
Delay_ms(500);//延时时间
LED0=1;//LED亮
Delay_ms(500);//延时时间
}
}
2.stm32仿真程序调试
如图，点击红色放大镜进入调试状态。
缺少配件无法连接电脑进行实验，所以此处不做演示。
三、STM32F103系列芯片的地址映射和寄存器映射原理，GPIO端口的初始化设置的一般步骤
1.STM32F103系列芯片的地址映射和寄存器映射原理
（1)寄存器的概念
寄存器是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果，是一种常用的时序逻辑电路，但这种时序逻辑电路只包含存储电路。
寄存器的存储电路是由锁存器或触发器构成的，因为一个锁存器或触发器能存储1位二进制数，所以由N个锁存器或触发器可以构成N位寄存器。寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存储容量的高速存储部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。
在计算机领域，寄存器是CPU内部的元件，包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。寄存器拥有非常高的读写速度，所以在寄存器之间的数据传送非常快。
（2）映射原理
地址映射是指将外设的地址空间映射到处理器的地址空间，使得处理器可以通过读写相应的地址来访问外设。在STM32F103系列芯片中，使用的是基于内存映射的地址映射方法。
STM32F103系列芯片的地址空间被划分为不同的区域，包括内存区域和外设区域。内存区域包括代码存储器（Flash）和数据存储器（SRAM），用于存储程序代码和数据。外设区域包括各种外设模块，如通用输入输出（GPIO）、定时器（Timer）、串行通信接口（UART/SPI/I2C）等。
在地址映射中，每个外设模块都被映射到特定的地址范围。通过读写这些地址，可以对外设进行控制和数据传输。具体的地址映射信息可以在芯片的参考手册中找到，该手册提供了外设寄存器的地址范围及其功能的详细说明。
例如，GPIO端口A的地址范围可能被映射到0x4001 0800 – 0x4001 0BFF之间的地址空间。通过读写这个地址范围内的寄存器，可以对GPIO端口A的引脚配置和状态进行操作。例如，可以设置引脚为输入或输出模式、读取或写入引脚状态等。
对于寄存器映射原理，STM32F103系列芯片中的外设控制和状态寄存器都被映射到特定的地址。这些寄存器可以直接通过读写操作来控制和监视外设的行为。寄存器的位字段提供了与特定功能相关联的具体控制和配置选项。
在编程中，可以使用C语言或汇编语言来访问这些寄存器。通过读取和写入寄存器的值，可以配置外设的各种参数，以满足特定应用的需求。
int main(void)
{
unsigned int *pRCC_APB2ENR = (unsigned int *)0x40021018;
unsigned int *pGPIOB_CRH = (unsigned int *)0x40010c04;
unsigned int *pGPIOB_ODR = (unsigned int *)0x40010c0c;
*pRCC_APB2ENR = 0x00000008;
*pGPIOB_CRH = 0x44444443;
*pGPIOB_ODR = 0x00000000;
return 0;
}
（3）GPIO端口的初始化设置的一般步骤
步骤如下：
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
第一步：使能GPIOA的时钟：
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
第二步：设置GPIOA参数：输出OR输入，工作模式，端口翻转速率
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_6| GPIO_Pin_7| GPIO_Pin_8; //设定要操作的管脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //设置为推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // IO口速度为50MHz
第三步：调用GPIOA口初始化函数，进行初始化。
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //根据设定参数初始化GPIOA
第四步：调用GPIO-SetBits函数，进行相应为的置位。
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //输出高
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
第一步：使能GPIOA，GPIOE的时钟：
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);
第二步：设置GPIOA,GPIOE参数：输出OR输入，工作模式，端口翻转速率
第三步：调用GPIOA口初始化函数，进行初始化。
第四步：调用GPIO-SetBits函数，进行相应为的置位。
把第二、三、四步合并分别设置GPIOA和GPIOE
先设置GPIOA
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4; // 第四个口，PA4
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //设置为推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // IO口速度为50MHz
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO-InitST); //根据设定参数初始化GPIOA
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4); //输出高
再设置GPIOE
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3; // 第三个口，PE3
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //设置为推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // IO口速度为50MHz
GPIO_Init(GPIOE,&GPIO-InitST); //根据设定参数初始化GPIOE
GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_3); //输出高2.嵌入式C程序代码对内存(RAM)中的各变量的修改操作与对外部设备的操作比较
（1）相同
（2）不同
3.51单片机的LED点灯编程比STM32简单的原因
51单片机的编程相对简单，但它们的性能和功能有限。STM32微控制器提供了更多的性能和功能，适用于复杂的应用程序。因此，在选择单片机时，需要根据项目需求来决定使用哪种类型的微控制器。简单的LED点灯任务可能适合51单片机，而更复杂的应用可能需要使用STM32或其他高性能微控制器。
（1）体系结构的简单性
（2）内存限制
（3）社区支持和资料：
（4）开发环境和工具：
四、register和volatile 关键字的作用
在嵌入式C程序中，"register"和"volatile"是两个重要的变量修饰符，用于对变量的行为进行修饰和控制。
1.register
int main() {
register unsigned int i; // 使用register修饰符声明一个无符号整数变量
for (i = 0; i < 1000; i++) {
// 执行一些操作
}
return 0;
}
2.volatile
volatile unsigned int* const GPIO_PORT = (unsigned int*)0x40001000; // GPIO端口寄存器的地址
int main() {
*GPIO_PORT = 0xFF; // 向GPIO端口写入值
// 延时或执行其他操作
unsigned int value = *GPIO_PORT; // 从GPIO端口读取值
// 继续执行其他操作
return 0;
}
