stm32的「Hello World」——LED流水燈

02-01

（本文默認讀者已經掌握C語言基礎，如文中出現的位運算符操作就是所謂的基礎。另，文章看起來較長，其實以圖片居多喔）

LED流水燈堪稱stm32里「Hello World」級別的入門實驗。該怎麼概括這個所謂的「入門」呢？這麼說吧，流水燈實驗本身很簡單，無論是寄存器編程還是庫函數編程，其實就那麼幾句代碼，關鍵在於寫出這幾句代碼的過程是怎樣的。比如你需要查閱stm32參考手冊里的相關寄存器描述，你需要查看晶元的原理圖等。

而庫函數實現，說白了，就是對寄存器實現的封裝，查閱相關函數實現源碼便可知道其底層就是寄存器實現。所以很明顯，庫函數用起來更方便，無論從前期開發或是後期維護的角度都是。但從學習的角度，我們主要從寄存器實現的角度分析，懂得寄存器實現的原理，庫函數實現也就分分鐘的事了。

（本文實驗所採用的晶元型號為：STM32F103ZET6）

大概總結下實現流水燈效果的幾個步驟：

查閱開發板的晶元原理圖，得到控制LED燈的引腳；
新建工程，完成工程配置，開始編程；
開啟相應外設時鐘（需要查閱參考手冊里關於匯流排架構的結構圖和時鐘寄存器描述）；
配置引腳模式（需要查閱stm32參考手冊里配置寄存器的描述）；
控制輸出電平高低（需要查閱stm32參考手冊里輸出寄存器的描述）。

我們逐步來分析。

步驟1：

通過查閱晶元原理圖可得我們要控制的LED燈的引腳為：PB5(LED_R)、PF7(LED1)、PF8(LED2)，如圖2-1。

圖2-1

步驟2：

在Keil5或其他IDE里新建工程，完成工程配置，然後開始編程。

步驟3：

每個外設對應一個時鐘，想要某個外設工作，就必須把相應外設的時鐘打開。stm32的所有外設都由RCC寄存器來管理，我們查看參考手冊里的匯流排架構圖（stm32中文參考手冊里第二章）可得知所有的GPIO外設都掛載到APB2匯流排上，如圖2-2。

圖2-2

所以查閱參考手冊（中文參考手冊第六章）可得到控制APB2外設時鐘使能的寄存器為RCC_APB2ENR，其描述如下，如圖2-3。

圖2-3

可得圖2-3中的兩個紅圈即為我們需要開啟的外設（GPIOB、GPIOF）時鐘位，分別在第3位和第7位。具體代碼如下：

RCC->APB2ENR |= (1<<3) | (1<<7);t // 開啟GPIOB和GPIOF外設時鐘n

步驟4：

接下來需要配置GPIO引腳的輸出模式和輸出速度，這就用到了埠配置寄存器GPIOx_CRL或GPIOx_CRH。至於具體用哪個寄存器就得仔細看手冊了，CRL配置低8位引腳，CRH配置高8位引腳，這裡我們都有用到（PB0、PF7、PF8）。如圖2-4和圖2-5。

圖2-4

圖2-5

我們將其配置為通用推挽輸出模式（00）、最高速度10MHz（01）。

具體代碼如下：

/**n * @brief GPIOx_CRL和GPIOx_CRH寄存器配置函數n * @param GPIOx: x可以是A，B，C，D或者E，來選擇 GPIO 外設n * @param GPIO_num: 相應GPIO外設的引腳序號n * @retval 無n */nvoid GPIO_CR_L_H_Configuration(GPIO_TypeDef* GPIOx, int16_t GPIO_num){n if((GPIO_num >= 0) && (GPIO_num <= 7)){// 0~7引腳n // 清空控制GPIOx的GPIO_num引腳n GPIOx->CRL &= ~(0x0F << (4 * GPIO_num)); n // 配置GPIOx的GPIO_num引腳輸出模式為推挽輸出、最大速度為10MHzn GPIOx->CRL |= (1 << (4 * GPIO_num)); n }else{// 8~15引腳n GPIOx->CRH &= ~(0x0F << (4 * (GPIO_num - 8))); n GPIOx->CRH |= (1 << (4 * (GPIO_num - 8)));n }n}nnGPIO_CR_L_H_Configuration(GPIOB, 5);t//GPIOB5nGPIO_CR_L_H_Configuration(GPIOF, 7);t//GPIOF7ttttnGPIO_CR_L_H_Configuration(GPIOF, 8); //GPIOF8n n

步驟5：

配置好引腳模式後，可以控制引腳輸出電平的高低了，這就需要用到nGPIOx_ODR n

埠輸出數據寄存器了（也可以使用BSRR/BRR寄存器控制，有興趣可以自行查看參考手冊里相關寄存器描述）。查閱手冊，GPIOx_ODR寄存器描述如圖2-6。

圖2-6

由圖可知，其只有低16位有效，並且每一位對應一個IO，則圖中的紅圈位為我們要操作的位。以PB5(LED_R)為例，具體代碼如下：

/* GPIOB5(LED_R 紅) */nGPIOB->ODR &= ~(1<<5);ttt// 低電平亮nDelay(0x2FFFFF); // 延時nGPIOB->ODR |= (1<<5);ttt// 高電平滅 n

至此，流水燈實驗已經分析得差不多了，最終實現了一個循環亮滅的流水燈效果。至於庫函數實現流水燈，只要你理解了以上的寄存器實現，庫函數實現就是手到擒來的事了，這裡就不再分析了。

下面貼出實驗結果。

GPIO流水燈實驗結果—在線播放—優酷網，視頻高清在線觀看 http://v.youku.com/v_show/id_XMTgxNTM4NTI2OA==.html

流量不夠的童鞋可以看照片（雖然視頻只有4秒）：

附：寄存器實現流水燈完整源碼

#include "stm32f10x.h"nnvoid Delay(__IO u32 nCount); nvoid GPIO_CR_L_H_Configuration(GPIO_TypeDef* GPIOx, int16_t GPIO_num);nnint main(void){n RCC->APB2ENR |= (1<<3) | (1<<7);t // 開啟GPIOB和GPIOF外設時鐘n GPIO_CR_L_H_Configuration(GPIOB, 5); // GPIOB5n GPIO_CR_L_H_Configuration(GPIOF, 7); // GPIOF7ttttn GPIO_CR_L_H_Configuration(GPIOF, 8); // GPIOF7n // 將相應外設位置高電平，以關閉所有LED燈n GPIOB->ODR |= (1<<5);ttn GPIOF->ODR |= (1<<7) | (1<<8);ntn while(1){n /* GPIOB5(LED_R 紅) */ntGPIOB->ODR &= ~(1<<5);ttt// 低電平亮ntDelay(0x2FFFFF); // 延時ntGPIOB->ODR |= (1<<5);ttt// 高電平滅 nttnt/* GPIOF7(LED1) */ntGPIOF->ODR &= ~(1<<7);ntDelay(0x2FFFFF);ntGPIOF->ODR |= (1<<7);tnnt/* GPIOF8(LED2) */ntGPIOF->ODR &= ~(1<<8);ntDelay(0x2FFFFF);ntGPIOF->ODR |= (1<<8);n }n}nn/**n * @brief GPIOx_CRL和GPIOx_CRH寄存器配置函數n * @param GPIOx: x可以是A，B，C，D或者E，來選擇 GPIO 外設n * @param GPIO_num: 相應GPIO外設的引腳序號n * @retval 無n */nvoid GPIO_CR_L_H_Configuration(GPIO_TypeDef* GPIOx, int16_t GPIO_num){n if((GPIO_num >= 0) && (GPIO_num <= 7)){// 0~7引腳n // 清空控制GPIOx的GPIO_num引腳n GPIOx->CRL &= ~(0x0F << (4 * GPIO_num)); n // 配置GPIOx的GPIO_num引腳輸出模式為推挽輸出、最大速度為10MHzn GPIOx->CRL |= (1 << (4 * GPIO_num)); n }else{// 8~15引腳n GPIOx->CRH &= ~(0x0F << (4 * (GPIO_num - 8))); n GPIOx->CRH |= (1 << (4 * (GPIO_num - 8)));n }n}nn/* 簡易延時函數 */nvoid Delay(__IO uint32_t nCount){n for(; nCount != 0; nCount--);n}n

註：本文所有圖片除最後的結果照片，其他均截圖自《STM32F10x-中文參考手冊》

--------------------------------------------------------------------

文章首發於知乎，轉載請私信，並註明原文出處。