STM32-GPIO模式+寄存器点灯

云深无际

发布于 2022-02-09 03:35:06

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使用寄存器点灯，再对引脚做一些功能和结构的说明。

选择

把我们的包装库写上

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printf（）需要点击这个

这里把中间文件的路径写好

写单片机的东西，一定要记住，我们是在写驱动！不是应用层，和结构强相关。

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 时，上方的二极管导通，当引脚电压低于VSS 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。尽管有这样的保护，并不意味着STM32 的引脚能直接外接大功率驱动器件，如直接驱动电机，强制驱动要么电机不转，要么导致芯片烧坏，必须要加大功率及隔离电路驱动。

GPIO 引脚线路经过两个保护二极管后，向上流向“输入模式”结构，向下流向“输出模式”结构。

先看输出模式部分，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。

所谓的推挽输出模式，是根据这两个MOS 管的工作方式来命名的。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，具体参考图推挽等效电路，它是推挽输出模式时的等效电路。

推挽输出模式一般应用在输出电平为0 和3.3 伏而且需要高速切换开关状态的场合。在STM32的应用中，除了必须用开漏模式的场合，我们都习惯使用推挽输出模式。

开漏输出一般应用在I2C、SMBUS 通讯等需要“线与”功能的总线电路中。除此之外，还用在电平不匹配的场合，如需要输出5 伏的高电平，就可以在外部接一个上拉电阻，上拉电源为5 伏，并且把GPIO 设置为开漏模式，当输出高阻态时，由上拉电阻和电源向外输出5 伏的电平，具体见图STM32_IO 对外输出5V 电平。

上拉了

前面提到的双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。

就是这样的

接下来看输入：

看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。

其实就是模拟到数字的转换。

你往回看

这是读取

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。

看，绕过了施密特触发器

GPIO就是输入和输出，复用，那么就是有如下的：

就是这样

输入(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。

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2MHz 10MHz 50MHz 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。

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。通过对GPIO 寄存器写入不同的参数，就可以改变GPIO 的工作模式，

第一个就是

这些是功能所在

在GPIO外设中，控制端口高低控制寄存器CRH和CRL 可以配置每个GPIO 的工作模式和工作的速度，每4 个位控制一个IO，CRH 控制端口的高八位，CRL 控制端口的低8 位。

4位一组，控制一个IO，模式+速度

控制的IO分高低位之分

怎么说呢？其实C是很高级的语言了，运行它需要一个底层的环境，也就是我们的启动文件的作用：

• 初始化堆栈指针SP;

• 初始化程序计数器指针PC;

• 设置堆、栈的大小;

• 初始化中断向量表;

• 配置外部SRAM 作为数据存储器（这个由用户配置，一般的开发板可没有外部SRAM）;

• 调用SystemIni() 函数配置STM32 的系统时钟。

• 设置C 库的分支入口“__main”（最终用来调用main 函数）;

就是配置好环境以后，有段复位后就立刻执行的代码，在这里。

开头的是程序注释，在汇编里面注释用的是“;”，相当于C 语言的“//”注释符

第二行是定义了一个子程序：Reset_Handler。PROC 是子程序定义伪指令。这里就相当于C 语言里定义了一个函数，函数名为Reset_Handler。

第三行EXPORT 表示Reset_Handler 这个子程序可供其他模块调用。相当于C 语言的函数声明。

关键字[WEAK] 表示弱定义，如果编译器发现在别处定义了同名的函数，则在链接时用别处的地址进行链接，如果其它地方没有定义，编译器也不报错，以此处地址进行链接。

第四行和第五行IMPORT 说明SystemInit 和__main 这两个标号在其他文件，在链接的时候需要到其他文件去寻找。相当于C 语言中，从其它文件引入函数声明。以便下面对外部函数进行调用。

SystemInit 需要由我们自己实现，即我们要编写一个具有该名称的函数，用来初始化STM32 芯片的时钟，一般包括初始化AHB、APB 等各总线的时钟，需要经过一系列的配置STM32 才能达到稳定运行的状态。其实这个函数在固件库里面有提供，官方已经为我们写好。

__main 其实不是我们定义的(不要与C 语言中的main 函数混淆)，这是一个C 库函数，当编译器编译时，只要遇到这个标号就会定义这个函数，该函数的主要功能是：负责初始化栈、堆，配置系统环境，并在函数的最后调用用户编写的main 函数，从此来到C 的世界。

第六行把SystemInit 的地址加载到寄存器R0。

第七行程序跳转到R0 中的地址执行程序，即执行SystemInit 函数的内容。

第八行把__main 的地址加载到寄存器R0。

第九行程序跳转到R0 中的地址执行程序，即执行__main 函数，执行完毕之后就去到我们熟知的C 世界，进入main 函数。

第十行表示子程序的结束。

需要在外部定义一个SystemInit 函数设置STM32 的时钟；STM32 上电后，会执行SystemInit 函数，最后执行C 语言中的main 函数。其实某种程度是这个启动文件和C文件产生了联系。

连接传感器的GPIO 引脚，是要通过读写寄存器来控制的，就这样空着手，如何控制寄存器。我们知道寄存器就是给一个已经分配好地址的特殊的内存空间取的一个别名（这是名字而已），这个特殊的内存空间可以通过指针来操作。在编程之前我们要先实现寄存器映射，有关寄存器映射的代码都统一写在stm32f10x.h 文件中。所以可以说写满了各种控制器。

这就是寄存器的映射

这是我们的控制代码

写个时钟

当不配置系统时钟时，STM32会把HSI 当作系统时钟，HSI=8M，由芯片内部的振荡器提供。

编译通过了

点灯一定是输出的活动，把PB0 配置为通用推挽输出，输出的速度为10M。

CRL，0-7号的IO

设置的时候，先清空，再写入（设置）

就是这样，写0001进去就行，0001b是二进制的意思。设置好了，然后就是具体的输出东西。

在输出模式时，对端口位设置/清除寄存器BSRR 寄存器、端口位清除寄存器BRR 和ODR 寄存器写入参数即可控制引脚的电平状态，其中操作BSRR 和BRR 最终影响的都是ODR 寄存器，然后再通过ODR 寄存器的输出来控制GPIO。为了一步到位，我们在这里直接操作ODR 寄存器来控制GPIO 的电平。