用STM32点个灯

一、前言

单片机型号：STM32F103C8T6
开发环境：Keil5

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二、分析

想要控制LED灯，当然是通过控制STM32芯片的I/O引脚电平的高低来实现。在STM32芯片上，I/O引脚可以被软件设置成各种不同的功能，如输入或输出，所以I/O引脚又被称为GPIO；芯片上的GPIO通常会分组，例如GPIOA、GPIOB、GPIOC等等。

于是，控制LED的步骤大概就可以分为如下几步：

• GPIO端口引脚多-----就要选定需要控制的特定引脚；
• GPIO功能如此丰富-----就要配置需要的特定功能；
• 控制LED的亮和灭-----就要设置GPIO输出电压的高低；

参考《STM32参考手册》，如下：

GPIO寄存器功能简要概括如下：

• 配置寄存器：选定GPIO的特定功能，最基本的如选择作为输入还是输出端口；
• 数据寄存器：保存了GPIO的输入电平或将要输出的电平；
• 位控制寄存器：设置某引脚的数据为1或0，控制输出的电平；
• 锁定寄存器：设置某锁定引脚后，就不能修改其配置；

但是我们使用库开发，基本不会通过直接操作寄存器来控制GPIO，《stm32f10x.h》这个文件把STM32的所有寄存器进行了地址映射，例如：

GPIOC_BASE代表GPIOC组寄存器的基地址

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三、编写代码

使用外设，一定要记得开启外设的时钟；

1、创建led文件，创建led.c和led.h在USER文件夹下

2、添加代码

连线：小灯一个引脚接STM32上的GPIOC13，一个引脚接STM32上的GND
效果：小灯循环亮-灭-亮-灭

led.h

#ifndef __LED_H
#define __LED_H

#include "stm32f10x.h"

void LED_GPIO_Config(void);

#endif 

led.c

#include "led.h"

void LED_GPIO_Config(void)
{
    
	//定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	//开启GPIOC的外设时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);
	
	//选择要控制的GPIOC引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
	
	//设置引脚模式：通用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	
	//设置引脚速率：50MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	
	//调用库函数，初始化GPIOC13
	GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);
}

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"

void Delay(int m,int n);	//延时函数

int main(void)
{
    
	LED_GPIO_Config();
	while(1)
	{
    
		//设置GPIOC13高电平（小灯亮）
		GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);
		
		//延时
		Delay(2000,500);
		
		//设置GPIOC13低电平（小灯灭）
		GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13)
		
		//延时
		Delay(2000,500);
	}
}

void Delay(int m,int n)	//粗糙延时函数
{
    
	int i,j;
	for(i=0;i<m;i++) {
    
		for(j=0;j<n;j++);
	}
}

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四、库接口分析

1、初始化结构体-----GPIO_InitTypeDef类型

typedef struct
{
    
	uint16_t GPIO_Pin;				//指定将要进行配置的GPIO引脚
	GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;	//指定GPIO引脚可输出的最高频率
	GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;		//指定GPIO引脚将要配置成的工作状态
}GPIO_InitTypeDef;

作用：整个结构包含了GPIO_Pin、GPIO_Speed、GPIO_Mode三个成员，我们只需要对这三个成员赋予不同的数值就可以对GPIO端口进行不同的配置，而这些可配置的数值，已经由ST的库文件封装成见名知意的枚举常量，这使得我们编写代码变得非常简便。

GPIO_Pin取值为：

#define GPIO_Pin_0
#define GPIO_Pin_1
......

GPIO_Speed取值为：

typedef enum
{
    
	GPIO_Speed_10MHz = 1,		//枚举常量，值为1，代表输出速率最高为10MHz
	GPIO_Speed_20MHz,			//对不赋值的枚举变量，自动加1，此常量值为2
	GPIO_Speed_50MHz			//常量值为3
}GPIOSpeed_TypeDef; 

GPIO_Mode取值为：

typedef enum
{
    
	GPIO_Mode_AIN = 0x0,				//模拟输入模式
	GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,		//浮空输入模式
	GPIO_Mode_IPD = 0x28,				//下拉输入模式
	GPIO_Mode_IPU = 0x48,				//上拉输入模式
	GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,			//开漏输出模式
	GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,			//通用推挽输出模式
	GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,				//复用功能开漏输出
	GPIO_Mode_AF_PP = 0x18				//复用功能推挽输出
}GPIOMode_TypeDef;

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2、初始化库函数-----GPIO_Init()

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)

GPIO_InitTypeDef可以理解为是一个包装好的配置包，GPIO_Init()则是让这个配置包生效的工具；

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3、开启外设时钟
在startup_stm32f10x_hd.s启动文件中，有一段启动代码：

解释：当芯片被复位时（包括上电复位），将开始运行这一段代码，运行过程是先调用SystemInit()函数，再进入C语言中的“_main”函数执行（与main函数不同，这是一个C标准库的初始化函数），执行这个函数后，最终跳转到用户文件中的“main”函数入口，开始运行主程序。

也就是说，在进入main函数之前调用了一个名为SystemInit()的函数，这个函数的定义在system_stm32f10x.c文件之中，它的作用是设置系统时钟SYSCLK。

3.5版本的库在启动文件中调用了SystemInit()，所以不必在main()函数中再次调用。但如果使用的是3.0版本的库则必须在main函数中调用SystemInit()，以设置系统时钟，因为在3.0版本的启动代码中并没有调用SystemInit()函数。

SYSCLK由SystemInit()配置好了，而GPIO所用的时钟PCLK2，我们采用默认值，也为72MHz。我们采用默认值可以不修改分频器，但外设时钟默认是处在关闭状态的。所以外设时钟一般会在初始化外设的时候设置为开启。开启和关闭外设时钟可以通过函数：

RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)

第一个参数为将要控制的挂载在APB2总线上的外设时钟；第二个参数为选择要开启还是关闭该时钟（ENABLE或FALSE）；

挂载在APB2上的外设：

• RCC_APB2Periph_AFIO
• RCC_APB2Periph_GPIOA
• RCC_APB2Periph_GPIOB
• RCC_APB2Periph_GPIOC
• RCC_APB2Periph_GPIOD
• RCC_APB2Periph_GPIOE
• RCC_APB2Periph_GPIOF
• RCC_APB2Periph_GPIOG
• RCC_APB2Periph_ADC1
• RCC_APB2Periph_ADC2
• RCC_APB2Periph_TIM1
• RCC_APB2Periph_SPI1
• RCC_APB2Periph_TIM8
• RCC_APB2Periph_USART1
• RCC_APB2Periph_ADC3
• RCC_APB2Periph_TIM15
• RCC_APB2Periph_TIM16
• RCC_APB2Periph_TIM17
• RCC_APB2Periph_TIM9
• RCC_APB2Periph_TIM10
• RCC_APB2Periph_TIM11

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4、控制I/O输出高、低电平
要控制GPIO引脚的电平高低，只要在GPIOx_BSRR寄存器相应的位写入控制参数就可以，当然ST库也为我们提供了这样的功能函数：

GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);		//输出高电平
GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);		//输出低电平

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5、位操作

• 将char型变量a的第七位（bit6）清零，其它位不变

a &= ~(1<<6);

第一步 1<<6：1左移6位，0000 0001 --> 0100 0000
第二步 ~(1<<6)：左移完的结果取反，0100 0000 --> 1011 1111
第三步 a &= ~(1<<6)：取反完的结果和a进行与操作，第七位为0，与操作该位必为0，其余位为1，保持原有不变；

• 将char型变量a的第七位（bit6）置1，其它位不变

a |= (1<<6);

第一步 1<<6：1左移6位，0000 0001 --> 0100 0000
第二步 a |= (1<<6)：左移完的结果和a进行或操作，第七位为1，或操作该位必为1，其余位为0，保持原有不变；

• 将char型变量a的第七位（bit6）取反，其它位不变

a ^= (1<<6);

第一步 1<<6：1左移6位，0000 0001 --> 0100 0000
第二步 a ^= (1<<6)：左移完的结果和a进行异或操作；
第七位为1，如果a是1，相同则第七位变为0；如果a是0，不同则第七位变为1；
其余位为0，如果a是1，不同则仍然为1；如果a是0，相同则仍然为0；