STM32F103C8T6实现流水灯
一、实验原理
1. STM32F103C8T6简介
- STM32F103C8T6是一款由意法半导体公司（ST）推出的基于Cortex-M3内核的32位微控制器，硬件采用LQFP48封装，属于ST公司微控制器中的STM32系列。
| 内核 | Cortex-M3 |
|---|---|
| Flash | 64K x 8bit |
| SRAM | 20K x 8bit |
| GPIO | 37个GPIO，分别为PA0-PA15、PB0-PB15、PC13-PC15、PD0-PD1 |
| ADC | 2个12bit ADC合计12路通道（外部通道：PA0到PA7+PB0到PB1，内部通道：） |
| Timers | 1. 4个16bit定时器/计数器，分别为TIM1、TIM2、TM4 TM1带死区插入，常用于产生PWM控制电机 |
| 通信串口 | 2IIC，2SPI，3USART，1CAN |
2. 地址映射
- 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
- 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
- GPIOB基址
- 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，可对应图2
#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
- 原因
因为耗电量，stm32功能强大，能做很多事，但与之同时带来的消耗也越严重，此做法降低了功耗，续航持久。 - 时钟控制名字叫做RCC，属于AHB总线。GPIOB属于APB2。
- GPIO
GPIO输入模式：输入浮空，输入上拉，输入下拉，模拟输入；
输出方式：开漏输出，开漏复用输出，推挽输出，推挽复用输出。
- 原因
- 输入输出模式
- 输入模式
浮空输入模式：浮空输入状态下，IO 的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定，如果在该引脚悬空的情况下，读取该端口的电平是不确定的。可做KEY按键识别。上下拉输入模式:内部设有上拉和下拉电阻，当外部电路为低电平，IO口设为下拉模式，当外部电路为低电平，IO口设为上拉模式。模拟输入：用作内部ADC输入或DAC输出，预防干扰。 - 输出模式
推挽输出模式：（最常用）
开漏输出模式：（不常用）
推挽、开漏复用模式：
- 输入模式
- 最大速率设置
- GPIO初始化步骤
- 使能GPIOx口的时钟
- 指明GPIOx口的哪一位，这一位的速度大小以及模式
- 调用GPIOx初始化函数进行初始化
- 调用GPIO-SetBits函数，进行相应位的置位
二、原理
- STM32开发板中包含较多寄存器，实现流水灯操作，需要对相应的引脚进行操作，对相应的引脚进行时钟使能配置、端口配置（高or低）寄存器配置、端口输出寄存器配置
- 配置时钟使能
- 配置端口配置其
- 配置端口输出寄存器
- 烧录程序
- 运行
- 流水灯操作的引脚位于GPIO端口：
AHB总线包含RCC时钟控制，GPIO是属于APB2的。需要使用的端口的复位和时间控制受RCC控制 - 寄存器起始地址表，查询RCC地址范围，控制的寄存器位于APB2中
- 外设时钟使能寄存器，设
偏移量为0x18，起始地址0x4002 1000，该寄存器地址为0x4002 1018 手册RCC_APB2ENR，位3是IOPBEN，名字是IO端口B时钟使能，就是我们想要的。把RCC_APB2ENR的位3赋值为1，就是开启GPIOB时钟
#define RCC_AP2ENR *((unsigned volatile int*)0x40021018) #时钟使能寄存器
RCC_AP2ENR|=1<<2;
- 端口配置寄存器(每四位配置一个端口)
- 确定引脚
- 端口配置低寄存器(CRL)
偏移地址0x00 - 端口配置高寄存器(CRH)
偏移地址0x04
- 相应端口配置器GPIOA_CRL地址为GPIOA的基址+上偏移量
设置推挽输出并设置最大速度为2Mhz
#define GPIOA_CRL *((unsigned volatile int*)0x40010800)
GPIOA_CRL=0x20000000; //PA7推挽输出，2Mhz
- 配置端口输出寄存器
点亮LED需要输出低电平，地址的偏移是0x0C，所以这个数据寄存器的地址就是0x4001 0C0C，把第8位写为0就行。默认就是0，高电压赋值为1
移位操作
#define GPIOA_ORD *((unsigned volatile int*)0x4001080C)
GPIOA_ORD|=1<<7; //设置初始灯为亮
- 实现流水灯只需增加灯的数量和增加一些延时
三、C语言实现流水灯
-
创建项目
-
选择STM32F103C8开发板
- 创建项目出现弹窗，
不勾选setup项，只勾选core项
- 创建项目出现弹窗，
-
在output里选择create hex file
-
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<<0; //PB0???
Delay_wxc(1000000);
GPIOA_ORD=0x1<<0; //PB0???
Delay_wxc(1000000);
GPIOB_ORD=0x0<<9; //PB9???
Delay_wxc(1000000);
GPIOB_ORD=0x1<<9; //PB9???
Delay_wxc(1000000);
GPIOC_ORD=0x0<<15; //PC15???
Delay_wxc(1000000);
GPIOC_ORD=0x1<<15; //PC15???
Delay_wxc(1000000);
}
}
- 添加驱动文件
- 右击文件夹，选择Add Existing Files to Group Source Group 1
- 选择All FIles，选择刚刚添加的启动文件，Add，Add之后Close
- 线路连接
- 对于
USB转TTL模块和stm32f103c8t6连接 -
线路图
- 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：
- 开始编译后的下载成功的提示如下
- 结果
四、汇编实现流水灯
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
- 新建一个工程，步骤和上面一个差不多，不过不选择startup，选了会有错误，烧录过程也是一致
- 程序烧录
- 结果
五、小结
- GPIO初始化步骤
- 使能GPIOx口的时钟
- 指明GPIOx口的哪一位，这一位的速度大小以及模式
- 调用GPIOx初始化函数进行初始化
- 调用GPIO-SetBits函数，进行相应位的置位
- 烧录过程注意过程
- 检查芯片上电是否正确
- 检查芯片串口脚是否接对；是否与usb-rs232接线正确
- 检查核心板上boot 开关是否设置到正确位置
- 有板子之后串口boot0置1 boot1置0 并要按下reset
六、参考
STM32F103C8T6单片机简介
STM32寄存器的简介、地址查找，与直接操作寄存器
stm32之重映射与地址映射
【嵌入式系统】存储器映射与寄存器映射原理