STM32寄存器方式实现流水灯点亮

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实验资料

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提取码：o1hk

一、对寄存器的理解

1.通俗认识寄存器

首先我们来看一张图。
试想如果没有寄存器，要控制8个LED灯的亮灭那么我们需要8个开关一对一进行控制。扳到ON，控制灯的亮。扳到OFF，控制灯的灭。而单片机中控制的东西太多太多，用开关来控制的话，至少需要成百上千个开关，显然这是不明智的。
因此，我们引入“寄存器”，顾名思义，寄存器，应当是用来寄存东西的。而在单片机中的寄存器，就是用来寄存二进制数的。在上面的实例中，我们仅需一个8位寄存器就可以实现对这8个LED的控制。我们拨动开关相当于往寄存器里写数据，我们观察的开关的状态，相当于读取寄存器的数值。因此，一个8位寄存器，可以理解成8个小开关组成。
我们查阅资料可知，寄存器通常是由晶体管组成，它的体积微乎其微，非常适合在CPU中寄存数据。

2.深入了解寄存器

我们已经知道单片机中有很多寄存器。就相当于有很多组“开关”。那么我们如何来管理这些“开关”呢？因此，我们可以利用寄存器的符号（名字）和地址。

下图是与I/O口相关的寄存器：

**注意：STM32单片机中的寄存器是32位的。（有些寄存器没有用高16位寄存器，比如：端口输出数据寄存器）**但是，不管哪款单片机，道理都是相通的。

下表是STM32F10xxx的寄存地址分布情况：

STM32C8T6芯片共有48个引脚：

具体功能如下：

我们可以看出GPIOA/B都有从0到15，都是16个引脚。
在GPIO配置寄存器中，每个引脚的模式由4位进行配置，16个端口就需要64位。

（1）端口配置低寄存器（配置0到7引脚的寄存器）

①CNF:configure。配置对应端口的输入输出模式。
②MODE：配置对应端口的输出速度。

（2）端口配置高寄存器（配置8到15引脚）

思考：为什么GPIOx_CRH的起始地址会偏移了4个字节（32位），而GPIOx_CRL却没有？
这是因为GPIOx_CRH恰好接在GPIOx_CRL后面，GPIOx_CRL恰好占了32位。

3.GPIO口的功能描述

在STM32中，GPIO（通用输入输出）接口通常是与APB2（Advanced Peripheral Bus 2，即高级外设总线）关联，是APB2的外设。

二、配置寄存器点亮流水灯

1.配置寄存器

框起来的是要用的寄存器的地址。

（1）时钟设置

由上面我们知道，GPIO口是APB2总线的外设。故我们在手册中要去查找APB2的外设时钟使能寄存器进行设置。

观察到时钟配置是置1打开，置0关闭。

因为本次实验要同时用到三个端口，要配置三个时钟，那我就不客气了，我直接打开GPIOA、B、C三个口的时钟。

RCC->APB2ENR=0x0000001C; //配置三个端口的时钟

（2）配置端口寄存器的输入输出模式

以配置GPIOA2引脚为例

GPIOA->CRL=0x00000300;//配置GPIOA2的输入输出模式

（3）配置端口输出数据寄存器

ODR：OutputDataRegister

GPIOA->ODR=0x00000000; //低电平点亮

2.完整代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

int main()
{
	//配置三个口的时钟
	RCC->APB2ENR=0x0000001C; 				//给GPOIA、B、C口配置时钟
	
	//配置GPIOA2口的输出模式及输出电平
	GPIOA->CRL=0x00000300;					//使用GPIOA2引脚
	//GPIOA->ODR=0x00000000; 			    //GPIOA2引脚低电平点亮
	GPIOA->ODR=0x00000004; 				//GPIOA2引脚高电平熄灭
	
	//配置GPIOB12口的输出模式及输出电平
	GPIOB->CRH=0x00030000;		 			//使用GPIOB12引脚
	//GPIOB->ODR=0x00000000; 	 			//GPIOB12引脚低电平点亮
	GPIOB->ODR=0x00001000; 		 		//GPIOB12引脚高电平熄灭
	
	//配置GPIOC15口的输出模式及输出电平
	GPIOC->CRH=0x30000000;					//使用GPIOC15引脚
	//GPIOC->ODR=0x00000000; 				//GPIOC15引脚低电平点亮
	GPIOC->ODR=0x00008000;    			//GPIOc15引脚高电平熄灭
	
	while(1)
	{
		GPIOA->ODR=0x00000000; 			    //GPIOA2引脚低电平点亮
		Delay_s(1);
		GPIOA->ODR=0x00000004; 				//GPIOA2引脚高电平熄灭
		
		GPIOB->ODR=0x00000000; 	 			//GPIOB12引脚低电平点亮
		Delay_s(1);
		GPIOB->ODR=0x00001000; 		 		//GPIOB12引脚高电平熄灭
		
		GPIOC->ODR=0x00000000; 				//GPIOC15引脚低电平点亮
		Delay_s(1);
		GPIOC->ODR=0x00008000;    			//GPIOc15引脚高电平熄灭
	}
}

3.proteus仿真

4.STM32实际效果

2024年5月5日001

与预期结果一致。

三、将PC13的自带灯也引入流水灯

太简单了，仍然去手册里查找GPIOC13相应寄存器的值进行配置，加上几行代码不就OK了！

1.添加的代码

注意：这两者的端口输出模式须同时配置，不然前面配置的会被覆盖，导致只配置成功后面配置的。

	//配置GPIOC13口和GPIOC15口的输出模式及输出电平
	GPIOC->CRH=0x30300000;					//使用GPIOC13和15引脚
	//GPIOC->ODR=0x00000000; 				//GPIOC13和15引脚低电平点亮
	GPIOC->ODR=0x0000A000; 					//GPIOC13和15仍然保持高电平

		GPIOC->ODR=0x00008000; 				//GPIOC13引脚低电平点亮，GPIOC15仍然保持高电平
		Delay_s(1);
		GPIOC->ODR=0x0000A000;    			//GPIOC13和GPIOC15引脚高电平熄灭

2.完整代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

int main()
{
	//配置三个口的时钟
	RCC->APB2ENR=0x0000001C; 				//给GPOIA、B、C口配置时钟
	
	//配置GPIOA2口的输出模式及输出电平
	GPIOA->CRL=0x00000300;					//使用GPIOA2引脚
	//GPIOA->ODR=0x00000000; 			    //GPIOA2引脚低电平点亮
	GPIOA->ODR=0x00000004; 				//GPIOA2引脚高电平熄灭
	
	//配置GPIOB12口的输出模式及输出电平
	GPIOB->CRH=0x00030000;		 			//使用GPIOB12引脚
	//GPIOB->ODR=0x00000000; 	 			//GPIOB12引脚低电平点亮
	GPIOB->ODR=0x00001000; 		 		//GPIOB12引脚高电平熄灭
	
	//配置GPIOC13口和GPIOC15口的输出模式及输出电平
	GPIOC->CRH=0x30300000;					//使用GPIOC13和15引脚
	//GPIOC->ODR=0x00000000; 				//GPIOC13和15引脚低电平点亮
	GPIOC->ODR=0x0000A000; 					//GPIOC13和15仍然保持高电平
	
	
	
	
	while(1)
	{
		GPIOA->ODR=0x00000000; 			    //GPIOA2引脚低电平点亮
		Delay_s(1);
		GPIOA->ODR=0x00000004; 				//GPIOA2引脚高电平熄灭
		
		GPIOB->ODR=0x00000000; 	 			//GPIOB12引脚低电平点亮
		Delay_s(1);
		GPIOB->ODR=0x00001000; 		 		//GPIOB12引脚高电平熄灭
				
		GPIOC->ODR=0x00008000; 				//GPIOC13引脚低电平点亮，GPIOC15仍然保持高电平
		Delay_s(1);
		GPIOC->ODR=0x0000A000;    			//GPIOC13和GPIOC15引脚高电平熄灭
		
		GPIOC->ODR=0x00002000; 				//GPIOC15引脚低电平点亮，GPIOC13仍然保持高电平
		Delay_s(1);
		GPIOC->ODR=0x0000A000;    			//GPIOC13和GPIOC15引脚高电平熄灭
		
	}
}

3.proteus仿真

4.STM32实际效果

2024年5月2日002

与预期结果一致。

四、总结

做完实验之后，我发现通过使用寄存器的方式点亮流水灯是比较底层的方法，也是比较笨的方法。但是，它能让我们更深刻地理解，STM32单片机中寄存器大致有哪些，对应的位置又在哪。
通过本实验，一步一步自己配置要用的寄存器数据，其实挺有意思的。当在同时使用GPIOC15和PC15端口时，我一开始是一个一个端口去配置模式的，发现只有后面配置那个能亮，最后仔细检查发现这两者得同时配置，否则，后面配置的会覆盖前面配置的。
本人才疏学浅，仍然有一处不太明白，就是我Proteus仿真的时候，为啥灯亮灭得那么快？而在板子上实验的时候又是符合预期的。希望各位大佬不吝赐教。

五、参考资料

1.https://www.bilibili.com/video/BV1Lr4y137Yx/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=f8a9b6d51762562d444c27daa5c18d81
2.https://www.bilibili.com/video/BV1th411z7sn/?p=5&spm_id_from=333.880.my_history.page.click

作者：wodeshijiexialey