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三.芯片啟動和時鐘系統

2022-07-02 11:07:00 【車水碼濃】

芯片啟動和時鐘系統

1.芯片啟動

首先stm32會根據啟動方式(參考手册2.4節)從啟動比特置加載啟動代碼到內存中，之後開始執行啟動代碼，一般啟動代碼使用官方提供的即可 ---------- xxx.s

啟動代碼的工作：

初始化堆棧空間，定義异常向量錶 調用SystemInit ----------- 系統初始化 初始化時鐘，調整异常向量錶 執行main ---------- 主函數

芯片要開始工作，必須初始化時鐘和內存，stm32的內存使用片內SRAM，可以直接使用，時鐘需要初始化，ARM芯片需要定義异常向量錶，執行C語言代碼必須初始化堆棧。

stm32f407推薦的主時鐘頻率 168MHz

2.產生原始頻率的硬件

(1)晶振

(2)RC(LC)振蕩電路

原始頻率不會很高，使用前必須昇頻，昇頻使用PLL(昇頻)電路

CPU時鐘系統的大體結構

3.stm32f407的原始時鐘

HSI RC -------------- 高速內部振蕩時鐘 16M HSE OSC ------------- 高速外部晶振 4~26M(8M) //以上兩個時鐘源可以直接作為系統主時鐘，也可以通過PLL昇頻後作為主時鐘 LSI RC --------------- 低速內部振蕩時鐘 32K ----- 看門狗 LSE OSC -------------- 低速外部晶振 32.768K ----- RTC

stm32f407的時鐘樹

PLL的輸出時鐘 = PLL輸入時鐘 X PLLN / PLLM / PLLP

168M = 8M X 336 / 8 / 2

4.將keil5的工程的系統時鐘配置為168MHz

（1）修改system_stm32f4xx.c的254行

#define PLL_M 8

（2）修改stm32f4xx.h的127行

//該文件是只讀屬性文件，要去文件系統中找到該文件，去掉只讀屬性 #define HSE_VALUE ((uint32_t)8000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */

練習：

將系統主頻配置為168M

修改PLL，調節系統主頻

#define PLL_N 336//168M #define PLL_N 432//216M 超頻 #define PLL_N 168//84M 降頻

系統總線時鐘頻率：

SYSCLK時鐘 ------------ 168MHz HCLK/AHB總線 ---------- 168MHz APB1時鐘 -------------- 42MHz APB2時鐘 -------------- 84MHz

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按鍵驅動

1.看原理圖

從原理圖可知：

按鍵松開 -------- 引脚高電平

按鍵按下 -------- 引脚低電平

按鍵對應的引脚：

S1 ----- PA0

S2 ----- PE2

S3 ----- PE3

S4 ----- PE4

如何讀取輸入引脚的電平

（1）讀取輸入數據寄存器(IDR)對應比特的值 1 ----- 輸入高電平 0 ----- 輸入低電平

（2）比特段操作 PAin(0)==0 ----- 輸入低電平 PAin(0)==1 ----- 輸入高電平

（3）庫函數 uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin); //傳入哪一組哪個脚,返回該引脚的電平

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練習：

完成其他三個按鍵的檢測程序，分別使用 寄存器 比特段 庫函數判斷

實現一下功能：

按下S2，D2亮 按下S3，D3亮 按下S4，D4亮

//key.c

#include <stm32f4xx.h>
#include <key.h>
void key_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    
    //1.開啟GPIOA的時鐘
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA|RCC_AHB1Periph_GPIOE,ENABLE);
    
    //2.GPIO初始化 PA0
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//輸入模式
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;//無上下拉
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;//PA0
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
    
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;//PE2 PE3 PE4
    GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);

//main.c

#include <stm32f4xx.h>
#include <led.h>
#include <sys.h>
#include <key.h>

int main()
{
	int key_flag = 0;
	
	//初始化
	led_init();
	key_init();
	
	while(1){
		if(S1==0){
			//延時消抖10ms
			delay(100);
			if(S1==0){
				//真實按鍵事件
				if(key_flag==0){//按下沒有松開
					D1 = ~D1;//取反
					key_flag = 1;
				}
			}
		}
		else{
			//延時消抖10ms
			delay(100);
			if(S1){
				key_flag = 0;
			}
		}
	}

}

//lcd.c

include <stm32f4xx.h>
#include <led.h>

void delay(unsigned int ms)
{
	int i,j;
	
	for(i=0;i<ms;i++)
		for(j=0;j<5000;j++);
}

void led_init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	
	//1.開啟GPIOE GPIOF的時鐘
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE|RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE);
	
	//2.GPIO初始化 PF9 PF10 PE13 PE14
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//輸出模式
	GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽輸出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//高速
	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;//無上下拉
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;//PF9 PF10
	GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStruct);
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14;//PE13 PE14
	GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
	
	//3.LED默認關閉
	GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10);
	GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14);
}

//lcd.h

#ifndef _LED_H_
#define _LED_H_

#define D1 PFout(9)
#define D2 PFout(10)
#define D3 PEout(13)
#define D4 PEout(14)

void delay(unsigned int ms);
void led_init(void);

#endif

//key.h

#ifndef _KEY_H_
#define _KEY_H_

#define S1 PAin(0)
#define S2 PEin(2)
#define S3 PEin(3)
#define S4 PEin(4)

void key_init(void);

#endif

 //sys.h                                                該文件由系統定義

#ifndef __SYS_H_
#define __SYS_H_ 
#include "stm32f4xx.h" 

//IO口操作宏定義
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2)) 
#define MEM_ADDR(addr)  *((volatile unsigned long  *)(addr)) 
#define BIT_ADDR(addr, bitnum)   MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum)) 
//IO口地址映射
#define GPIOA_ODR_Addr    (GPIOA_BASE+20) //0x40020014
#define GPIOB_ODR_Addr    (GPIOB_BASE+20) //0x40020414 
#define GPIOC_ODR_Addr    (GPIOC_BASE+20) //0x40020814 
#define GPIOD_ODR_Addr    (GPIOD_BASE+20) //0x40020C14 
#define GPIOE_ODR_Addr    (GPIOE_BASE+20) //0x40021014 
#define GPIOF_ODR_Addr    (GPIOF_BASE+20) //0x40021414    20 = 0x14
#define GPIOG_ODR_Addr    (GPIOG_BASE+20) //0x40021814   
#define GPIOH_ODR_Addr    (GPIOH_BASE+20) //0x40021C14    
#define GPIOI_ODR_Addr    (GPIOI_BASE+20) //0x40022014     

#define GPIOA_IDR_Addr    (GPIOA_BASE+16) //0x40020010    16 = 0x10
#define GPIOB_IDR_Addr    (GPIOB_BASE+16) //0x40020410 
#define GPIOC_IDR_Addr    (GPIOC_BASE+16) //0x40020810 
#define GPIOD_IDR_Addr    (GPIOD_BASE+16) //0x40020C10 
#define GPIOE_IDR_Addr    (GPIOE_BASE+16) //0x40021010 
#define GPIOF_IDR_Addr    (GPIOF_BASE+16) //0x40021410 
#define GPIOG_IDR_Addr    (GPIOG_BASE+16) //0x40021810 
#define GPIOH_IDR_Addr    (GPIOH_BASE+16) //0x40021C10 
#define GPIOI_IDR_Addr    (GPIOI_BASE+16) //0x40022010 
 
//IO口操作,只對單一的IO口!
//確保n的值小於16!
#define PAout(n)   BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n)  //輸出 
#define PAin(n)    BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n)  //輸入 

#define PBout(n)   BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n)  //輸出 
#define PBin(n)    BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n)  //輸入 

#define PCout(n)   BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n)  //輸出 
#define PCin(n)    BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n)  //輸入 

#define PDout(n)   BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n)  //輸出 
#define PDin(n)    BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n)  //輸入 

#define PEout(n)   BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n)  //輸出 
#define PEin(n)    BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n)  //輸入

#define PFout(n)   BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n)  //輸出 
#define PFin(n)    BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n)  //輸入

#define PGout(n)   BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n)  //輸出 
#define PGin(n)    BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n)  //輸入

#define PHout(n)   BIT_ADDR(GPIOH_ODR_Addr,n)  //輸出 
#define PHin(n)    BIT_ADDR(GPIOH_IDR_Addr,n)  //輸入

#define PIout(n)   BIT_ADDR(GPIOI_ODR_Addr,n)  //輸出 
#define PIin(n)    BIT_ADDR(GPIOI_IDR_Addr,n)  //輸入


#endif

3.按鍵消抖————延時消抖

以上按鍵程序不管是否有按鍵事件發生，都會占用CPU來進行判斷，這種方式叫做輪詢，效率比較低，CPU提供了效率更高的方式 --------- 中斷。

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