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【STM32單片機學習】第四課：GPIO控制LED

2020-12-22 13:19:42 其他

【朱老師課程總結】

第一部分、章節目錄

第二部分、章節介紹

3.5.1.STM32的GPIO模塊資料手冊詳解1
本節講解STM32資料手冊中GPIO模塊相關的部分，主要是GPIO的各種模式及其配置方法，
3.5.2.STM32的GPIO模塊資料手冊詳解2
本節繼續講解STM32的資料手冊中GPIO部分，主要是GPIO配置的暫存器串列及暫存器位詳解，
3.5.3.原理圖分析與MDK工程建立
本節分析ARM3.0的GPIO控制LED相關的原理圖，并且建立MDK工程，簡單講一下啟動檔案，
3.5.4.寫代碼控制GPIO點亮熄滅LED1
本節撰寫代碼控制GPIO以點亮熄滅LED，主要內容是暫存器地址的確定以及使用C語言操作暫存器的編程技巧，
3.5.5.寫代碼控制GPIO點亮熄滅LED2
本節解決了時鐘模塊沒打開的問題，并且定義了宏來訪問暫存器，使我們的代碼更加規范，
3.5.6.STM32時鐘設定函式移植與講解1
本節移植STM32時鐘設定函式，并且結合前面課程講過的時鐘框圖對時鐘設定函式進行講解
3.5.7.STM32時鐘設定函式移植與講解2
本節接上節繼續移植時鐘部分的設定代碼，到了HSE時鐘穩定階段
3.5.8.STM32時鐘設定函式移植與講解3
本節完成時鐘設定的原始碼移植并且進行測驗，
3.5.9.STM32時鐘設定函式移植與講解4
本節使用除錯的方式尋找代碼中的問題，解決了超時計算的bug和if判斷中的bug，但是時鐘還是有問題不能作業
3.5.10.STM32時鐘設定函式移植與講解5
本節添加了FLASH ACR暫存器相關的操作代碼后，時鐘終于正常作業了，并且通過flash函式的閃爍速度對比可以明顯看出PLL啟動后主頻發生了改變，
3.5.11.在PZ6806L開發板上實作GPIO和時鐘編程控制
本節在PZ6806L開發板上移植實作GPIO的控制和時鐘模塊的編程，這種移植可以讓大家學會在不同硬體差異下編程的相同點和不同點，
3.5.12.在PZ6808L開發板上實作GPIO和時鐘編程控制1
本節在PZ6808L開發板上移植實作GPIO的控制和時鐘模塊的編程，讓大家看看在F4上編程和F1上有什么差異
3.5.13.在PZ6808L開發板上實作GPIO和時鐘編程控制2
本節接上節在PZ6808L開發板上移植實作GPIO的控制和時鐘模塊的編程.
3.5.14.STM32外設編程經驗總結
本節對整個課程進行總結，并對比了51單片機和stm32單片機外設編程的差別，告訴大家stm32學習的關鍵點和思路方法，

第三部分、隨堂記錄

3.5.1.STM32的GPIO模塊資料手冊詳解1

資料手冊第8章：通用和復用功能I/O(GPIO 和AFIO)

3.5.1.1、GPIO功能描述

(1)每個I/O埠(GPIOx)包含的暫存器

  • 兩個32位配置暫存器(GPIOx_CRL，GPIOx_CRH)
  • 兩個32位資料輸入/輸出暫存器(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)
  • 一個32位埠位置位/復位暫存器(GPIOx_BSRR) 置位：寫1，復位：寫0
  • 一個16位埠位復位暫存器(GPIOx_BRR) 也是32位暫存器，只不過高16位保留不用！
  • 一個32位埠配置鎖定暫存器(GPIOx_LCKR)

    PS：BRR和BSRR復位功能相似、在STM32F103C8中每個GPIO埠包括16個引腳

(2)每個埠的每個位可以由軟體分別配置成多種輸入輸出模式，

  • 輸入浮空
  • 輸入上拉
  • 輸入下拉
  • 模擬輸入
  • 開漏輸出
  • 推挽式輸出
  • 推挽式復用功能
  • 開漏復用功能

詳細了解可以看這個檔案:GPIO輸入輸出模式詳解
(3)每個埠都可以配置三種最大輸出翻轉速度
在配置暫存器里設定即可

后面都是關于硬體設計的，只要做了解即可！

(4)外設的GPIO配置

3.5.2.STM32的GPIO模塊資料手冊詳解2

(1)GPIO暫存器描述
GPIO的暫存器基地址是0x40010800

  • 埠配置低暫存器 埠配置低暫存器(GPIOx_CRL) (x=A..E)
  • 埠配置高暫存器 埠配置高暫存器(GPIOx_CRH) (x=A..E)
    為什么會有兩個埠配置暫存器呢？因為一個埠配置暫存器只能配置8個引腳，兩個就可以配置一個埠！CNFx位和MODE位關聯
  • 埠輸入資料暫存器 埠輸入資料暫存器(GPIOx_IDR) (x=A..E)
  • 埠輸出資料暫存器 埠輸出資料暫存器(GPIOx_ODR) (x=A..E)
  • 埠位設定 埠位設定/ 清除暫存器(GPIOx_BSRR) (x=A..E)
    是對ODR位置位/復位
    如果BRy和BSy同時被置位，BSy有優先權，

  • 埠位清除暫存器 埠位清除暫存器(GPIOx_BRR) (x=A..E)

  • 埠配置鎖定暫存器 埠配置鎖定暫存器(GPIOx_LCKR) (x=A..E)

(2)復用
AFIO的起始地址：0x4001 0000

3.5.3.原理圖分析與MDK工程建立

3.5.3.1、硬體接線
(1)杜邦現連接P0埠到LED介面J19，這樣相當于8個LED分別對應PB8-PB15

  • PB8—LED0,PB9—LED1...

(2)LED是共陰，所以GPIO輸出0就亮，輸出1就滅！

3.5.3.2、MDK工程建立
(1)提取ST標準外設庫檔案

ST標準外設庫里面源代碼檔案我們只需要使用部分檔案，因此，提取需要使用的檔案及檔案夾到我們的工程中，

解壓“STM32F10x_StdPeriph_Lib”，可以看到在主目錄下面有四個檔案夾：

  • _htmresc：圖片檔案夾（不提取）
  • Libraries：庫檔案夾（提取大部分）
  • Project： 示例工程（提取少部分）
  • Utilities： 公共代碼、評估板代碼（不提取）

(2)新建檔案和檔案夾

除了上面提取的檔案之外，我們需要建立存放自己代碼的檔案和檔案夾，我這里主要新建三個檔案夾：

  • App: 應用部分代碼
  • Bsp: 底層部分代碼
  • Doc: 說明檔案

在新建的檔案夾下面還需要新建自己的源檔案，源檔案里面添加源代碼，
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(3)新建工程
建立工程的步驟是基礎，也比較簡單，下面一步一步教大家新建一個空的工程，
A.打開軟體,新建立工程（Project -> New uVision Project）

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B.選擇保存路徑，保存名稱

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C.選擇芯片型號

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D.基礎工程

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一個基礎的工程就完成了，但還不夠，還需要下面的步驟，

3.2 添加檔案

準確的來說，應該是添加組（檔案夾）和添加檔案，直接的說，就是將你自己的源代碼（前面提取的庫、新建的檔案等）添加到工程中，

這里的工程專案管理可根據自己的想法來定義（類似于自己分類、命名檔案夾和檔案），我這里按照常規的方式進行管理專案，

點擊“專案管理”快捷按鈕，或者Project -> Manage -> Project Items 進入“專案管理”界面，

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一步一步添加，直到最后完成

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3.3 配置工程

配置工程對于初學者來說，大部分內容只需要默認即可，這里只講述幾個常見的配置，能滿足基本的功能，

A.點擊“工程目標選項”進入配置（或Project -> Options for Target）

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B.輸出Hex檔案

很多朋友初學的朋友都會問怎么輸出Hex，只需要勾選上【Project -> Options for Target -> Output】“Create HEX File”即可，

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C.C/C++配置

這個選項的配置引數比較多，對于大型專案來說比較重要，但對于初學者來說，只需要簡單配置兩項就行，

第一處配置---預定義：

【這里以STM32F103大容量芯片為例】

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預定義STM32F10X_HD，等同于#define STM32F10X_HD.

有些工程還預定義USE_STDPERIPH_DRIVER，由于都是使用“標準外設庫”，我個人習慣把USE_STDPERIPH_DRIVER，定義在stm32f10x.h檔案里面，所以在這里就看不到我定義的這一項了，

第二處配置---包含路徑：

由于我們前面工程中有很多檔案夾，因此需要添加對應的路徑，這樣編譯器才能找得到，

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一步一步添加，直到最后完成

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D.選擇下載除錯工具

這個選項根據自己的下載除錯器來選擇（比如：ST-Link）

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E.下載復位并運行設定

有些初學的朋友說“為什么我下載程式之后，需要按一下復位鍵才能運行？”，只需要在工程中勾選上“Reset and Run”就可實作，下載完程式馬上運行了，

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至此，一個新建立的工程就算完成了（當然，我新建的檔案是添加了正確的源代碼），只需要編譯，接上下載器就可以下載運行了，


3.5.4_5.寫代碼控制GPIO點亮熄滅LED1_2

3.5.4.1、暫存器資訊確認
(1)STM32 PortB的起始地址是：0x40010C00
(2)有可能涉及到的GPIO的地址：
暫存器名 偏移量 暫存器地址
GPIOB_CRL 0x00 0x40010C00
GPIOB_CRH 0x04 0x40010C04 *
GPIOB_IDR 0x08 0x40010C08
GPIOB_ODR 0x0C 0x40010C0C *
GPIOB_BSRR 0x10 0x40010C10 ?
GPIOB_BRR 0x14 0x40010C14 ?

3.5.4.2、C語言操作暫存器
(1)ARM是記憶體與IO統一編址的，所以ARM中的所有外設都是通過暫存器的方式來操作的
(2)每個暫存器都有地址，C語言通過這些地址來操作這些暫存器位，用到的C語言技巧主要是C語言的位操作和C語言指標，
(3)常見面試題：用C語言向記憶體地址0x30000004寫入16
*(unsigned int *)0x30000004 = 16; 或者：
unsigned int *p = (unsigned int *)0x30000004; *p = 16;
(4)向CRH暫存器寫內容，將GPIO8-GPIO15配置為輸出模式
通用推挽輸出
CRH = 0x33333333


3.5.6_7.STM32時鐘設定函式移植與講解1_2

3.5.6.1、時鐘模塊回顧
(1)一個疑惑：前面代碼并沒有設定時鐘為什么能夠運行
(2)時鐘框圖
3.5.6.2、時鐘設定示例代碼分析
(1)相關暫存器及定義
(2)代碼詳解
RCC->CR 就相當于是rRCC_APB2ENR


3.5.6.3、時鐘代碼移植


3.5.8_9_10.STM32時鐘設定函式移植與講解3_4_5

3.5.11.STM32外設編程經驗總結

3.5.14.1、STM32和51或其他簡單單片機的相同
(1)開關環境都是Keil
(2)都是看原理圖和資料手冊
(3)都是用C語言
3.5.14.2、STM32和51或其他簡單單片機的不同
(1)工程會更復雜，會用到Keil的一些高級設定
(2)原理圖和資料手冊比簡單單片機更復雜（復雜不是難）
(3)STM32會用到C語言的更多高級特性
3.5.14.3、外設編程思路
(1)都是套路
(2)會出現問題，這時候就需要除錯能力（不一定非要除錯器）
(3)注意熟悉和體會這種套路，后面引入庫函式就是從這里講起的


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