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STM32F103 LED亮灭教程（版本1：寄存器地址控制）

实验目的：

1、了解stm32f103c8t6最小核心板的主要引脚接口；

2、掌握Keil 开发stm32程序的环境搭建和设置；

3、使用GPIO引脚，外接LED灯，编写程序让LED灯周期性亮灭。

STM32F10xxx参考手册链接：https://pan.baidu.com/s/10gACCMp8zm7OMX7J_mC4SQ
提取码：9962

1.了解STM32最小系统核心板的电路原理图，用Proteus 设计一个STM32最小系统板+LED流水灯实验原理图，仿真运行。

最小系统板的引脚原理图如下：

stm32最小系统板的电路原理图：

image-20240501221343546

Proteus仿真（利用PA4,PB10,PC15分别点亮绿灯、蓝灯、红灯）

keil新建工程：

选择stm32f103c8系列芯片

image-20240502133030381

勾选CORE和Startup

image-20240502133241944

选择ST-Link Debugger并点击setting进入设置

image-20240502133750093

勾选Reset and Run

image-20240502133940312

Proteus仿真如下：

请添加图片描述

2.STM32最小系统核心板(STM32F103C8T6)+面板板+3只_（或更多）红绿蓝LED 搭建电路，使用GPIOA、GPIOB、GPIOC这3个端口控制LED灯，轮流闪烁，间隔时长1秒。

2.1程序设计思路以及GPIOx端口的各寄存器地址和详细参数

程序设计思路：

1.开启GPIO的时钟

2.初始化GPIO口

3.利用高低电平和延时函数实现流水灯

2.1.1开启GPIO时钟

GPIO端口地址

RCC寄存器地址

image-20240503005656079

image-20240503005758224

因为RCC起始地址为：0x40021000

APB2外设时钟使能寄存器的偏移地址是0x18

所以实际地址为：0x40021000+0x18= 0x40021018

使能GPIOA、GPIOB、GPIOC时钟代码如下：

#define RCC_APB2ENR (*(unsigned int *)0x40021018)
// 打开时钟
RCC_APB2ENR |= (1<<3);  // 打开 GPIOB 时钟
RCC_APB2ENR |= (1<<4);  // 打开 GPIOC 时钟
RCC_APB2ENR |= (1<<2);  // 打开 GPIOA 时钟

2.1.2GPIO端口配置

GPIO的配置寄存器CRL和CRH
STM32的一组GPIO有16个IO口，比如GPIOA这一组，有GPIOA0~GPIOA15一共16个IO口。每一个IO口需要寄存器的4位用来配置工作模式。

那么一组GPIO就需要16×4=64位的寄存器来存放这一组GPIO的工作模式的配置，但STM32的寄存器都是32位的，所以只能使用2个32位的寄存器来存放了。CRL用来存放低八位的IO口（GPIOx0—GPIOx7）的配置，CRH用来存放高八位的IO口（GPIOx8—GPIOx15）的配置。

这两个寄存器的全称是：端口配置低寄存器(GPIOx_CRL) (x=A…E) 和 端口配置高寄存器(GPIOx_CRH) (x=A…E)

也就是每一组GPIO都有两个32位的寄存器是用来配置IO口的工作模式的。

我们都清楚STM32的GPIO有八种工作模式，4个二进制数可以组合出16种情况，而我们只需要8种就行了。至于4位数怎么组合是什么工作模式，我们看STM32的手册。

工作模式的配置

image-20240502194822611

image-20240502194842983

可以看出，4位中又分为了CNFy和MODEy（y表示这组GPIO的第几个IO口），现在我们分析这两个的作用：

MODEy：

00：输入模式(复位后的状态) 
01：输出模式，最大速度10MHz 
10：输出模式，最大速度2MHz 
11：输出模式，最大速度50MHz

可以看出MODEy是用来配置是输出还是输入模式的一般是使用00和11这两种情况。00是输入模式，11是输出模式。

CNFy：

在输入模式(MODE[1:0]=00)：
00：模拟输入模式
01：浮空输入模式(复位后的状态) 
10：上拉/下拉输入模式
11：保留 
在输出模式(MODE[1:0]>00)：
00：通用推挽输出模式
01：通用开漏输出模式
10：复用功能推挽输出模式
11：复用功能开漏输出模式

这些就是CNFy的配置，配置具体的工作模式。配合MODEy就可以配置出所有的工作模式了。

比如我需要配置上拉输入模式，那么4位寄存器的配置就是CNFy【10】MODEy【00】

具体的假如我要将PB1端口设置为推挽输出模式，就应该用到GPIOx_CRL，将除了PB1端口的其它位的CNFy[1:0]填入11(保留)MODEy[1:0]位也填入11,两个连起来就是1111（对应十六进制的F）,而CNF1[1:0]填入00(通用推挽) MODE1[1:0]填入11（输出模式50Mhz）即是0011，对应的十六进制为3

GPIOB_CRL&=0xffffff0f;//设置位清零	
GPIOB_CRL|=0x00000030;//通用推挽输出，频率50Mhz

所以设置PA4、PB1、PC15的代码为：

GPIOA_CRL &= 0xfff0ffff; //设置位 清零		
GPIOA_CRL|=0x00030000; //PA4推挽输出 频率50Mhz

GPIOB_CRL&=0xffffff0f;//设置位清零	
GPIOB_CRL|=0x00000030;//PB1通用推挽输出，频率50Mhz

GPIOC_CRH &= 0x0fffffff; //设置位 清零		
GPIOC_CRH|=0x30000000;  //PC15推挽输出 频率50Mhz

2.1.3流水灯实现（C语言寄存器）

#define GPIOB_BASE 0x40010C00
#define GPIOC_BASE 0x40011000
#define GPIOA_BASE 0x40010800

#define RCC_APB2ENR (*(unsigned int *)0x40021018)
 
#define GPIOB_CRL (*(unsigned int *)0x40010C00)
#define GPIOC_CRH (*(unsigned int *)0x40011004)
#define GPIOA_CRL (*(unsigned int *)0x40010800)
 
#define GPIOB_ODR (*(unsigned int *)0x40010C0C)
#define GPIOC_ODR (*(unsigned int *)0x4001100C)
#define GPIOA_ODR (*(unsigned int *)0x4001080C)

void Delay_ms(volatile  unsigned  int);
void A_LED_LIGHT(void);
void B_LED_LIGHT(void);
void C_LED_LIGHT(void);
void Delay_ms( volatile  unsigned  int  t)//毫秒级延时
{
     unsigned  int  i;
     while(t--)
         for (i=0;i<800;i++);
}
 
void A_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ODR=0x1<<4;		//PA4低电平
	GPIOB_ODR=0x0<<1;		//PB1高电平
	GPIOC_ODR=0x0<<15;		//PC15高电平
}
void B_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ODR=0x0<<4;		//PA4高电平
	GPIOB_ODR=0x1<<1;		//PB1低电平
	GPIOC_ODR=0x0<<15;		//PC15高电平
}
void C_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ODR=0x0<<4;		//PA4高电平
	GPIOB_ODR=0x0<<1;		//PB1高电平
	GPIOC_ODR=0x1<<15;		//PC15低电平	
}
 
int main(){
	// 开启时钟
	RCC_APB2ENR |= (1<<3); // 开启 GPIOB 时钟
	RCC_APB2ENR |= (1<<4); // 开启 GPIOC 时钟
	RCC_APB2ENR |= (1<<2); // 开启 GPIOA 时钟
	
	
//初始化GPIO	
GPIOA_CRL &= 0xfff0ffff; //设置位 清零		
GPIOA_CRL|=0x00030000; //PA4推挽输出 频率50Mhz

GPIOB_CRL&=0xffffff0f;//设置位清零	
GPIOB_CRL|=0x00000030;//PB1通用推挽输出，频率50Mhz

GPIOC_CRH &= 0x0fffffff; //设置位 清零		
GPIOC_CRH|=0x30000000;  //PC15推挽输出 频率50Mhz
 
	// 3个LED初始化为不亮（即高点位）
	GPIOA_ODR |= (1<<4);  
    GPIOB_ODR |= (1<<1); 
    GPIOC_ODR |= (1<<15); 

	while(1){
        B_LED_LIGHT();
		Delay_ms(10000);//延时1s
        
        C_LED_LIGHT();
		Delay_ms(10000);
 
		A_LED_LIGHT();
		Delay_ms(10000);
	}
}

现象如下：
请添加图片描述

2.3修改码让PC13控制的LED也加入流水灯

接线图不变，配置GPIOC的代码如下：

#define GPIOB_BASE 0x40010C00
#define GPIOC_BASE 0x40011000
#define GPIOA_BASE 0x40010800

#define RCC_APB2ENR (*(unsigned int *)0x40021018)
 
#define GPIOB_CRL (*(unsigned int *)0x40010C00)
#define GPIOC_CRH (*(unsigned int *)0x40011004)
#define GPIOA_CRL (*(unsigned int *)0x40010800)
 
#define GPIOB_ODR (*(unsigned int *)0x40010C0C)
#define GPIOC_ODR (*(unsigned int *)0x4001100C)
#define GPIOA_ODR (*(unsigned int *)0x4001080C)

void Delay_ms(volatile  unsigned  int);
void A_LED_LIGHT(void);
void B_LED_LIGHT(void);
void C_LED_LIGHT(void);
void Delay_ms( volatile  unsigned  int  t)
{
     unsigned  int  i;
     while(t--)
         for (i=0;i<800;i++);
}
 
void A_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ODR=0x1<<4;		
	GPIOB_ODR=0x0<<1;		
	GPIOC_ODR=0x1<<13;		
}
void B_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ODR=0x0<<4;		
	GPIOB_ODR=0x1<<1;		
	GPIOC_ODR=0x1<<13;		
}
void C_LED_LIGHT(){
	GPIOA_ODR=0x0<<4;		
	GPIOB_ODR=0x0<<1;		
	GPIOC_ODR=0x0<<13;		
}
 
int main(){

RCC_APB2ENR |= (1<<3); 
RCC_APB2ENR |= (1<<4); 
RCC_APB2ENR |= (1<<2); 
	
GPIOA_CRL &= 0xfff0ffff; 	
GPIOA_CRL|=0x00030000;

GPIOB_CRL&=0xffffff0f;	
GPIOB_CRL|=0x00000030;

GPIOC_CRH &= 0xff0fffff;		
GPIOC_CRH|=0x00300000;  
 
	GPIOA_ODR |= (1<<4);  
    GPIOB_ODR |= (1<<1); 
    GPIOC_ODR |= (1<<13); 

	while(1){
        B_LED_LIGHT();
		Delay_ms(10000);
        
        C_LED_LIGHT();
		Delay_ms(10000);
 
		A_LED_LIGHT();
		Delay_ms(10000);
	}
}

现象如下：

请添加图片描述

总结

用寄存器进行编程需要依靠STM32F103参考手册去查找地址，编程方式比较原始，麻烦，但是能让我们懂得一些底层原理，帮助我们更好地理解和学习stm32

参考资料：

1.STM32 GPIO的配置寄存器（CRL、CRH）快速学习_gpioa->crh-CSDN博客

2.STM32F103的流水灯点亮版本1(寄存器地址操作)_pc13推挽输出-CSDN博客

3.【寻址方式】基地址与偏移地址的详细解释-CSDN博客

作者：落笔太慌张～

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