野火霸天虎 STM32F407 学习笔记_3 尝试寄存器映射方式点亮 LED 灯-编程知识

新建工程

寄存器方式

要命啊，一看名字我就不想试。寄存器新建不得麻烦死。

哎算了为了学习原理，干了。

我们尝试自己写一个寄存器的库函数来引用。

首先我们需要引用 st 官方启动文件 stmf4xx.s，具体用途后面章节再展开讲解。然后我们自己新建一个 stm32f4xx.h 文件来映射寄存器。不过只是把这个文件包含进项目，编译会报错：

.\Objects\led_reg.axf: Error: L6218E: Undefined symbol SystemInit (referred from startup_stm32f40xx.o).

进入启动文件后，可以看到这么一个函数：

; Reset handler
Reset_Handler    PROCEXPORT  Reset_Handler             [WEAK]IMPORT  SystemInitIMPORT  __mainLDR     R0, =SystemInitBLX     R0LDR     R0, =__mainBX      R0ENDP

import 的作用相当于 extern，所以没有找到这个函数的定义，需要我们自己去定义。这就是为什么简单引入了启动文件会报错。

而 __main 是当我们定义了 main() 函数后，编译器会自动链接一些c语言库定义好的函数，用于初始化堆栈并且调用我们的 main().

注意，如果想要生成 __main 函数，必须勾选下面这一项。

野火你讲的是真好啊。我之前草草学了学 stm32 单片机用法，比赛的时候自己想移植代码，改了启动文件也不好使，就是报错。原来是这个原因。

那么我们只需要定义这么一个函数，哪怕内容是空都无所谓。

最终我们定义的初步项目框架如下：

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stm32f4xx.h：内容为空，有这么个东西就行。

main.c：

#include "stm32f4xx.h"int main(){while(1){}
}void SystemInit(){}

好了，这个程序可以烧录到板子上的。烧录成功之后没有任何反应（因为本来程序也没做什么哈哈），但是这就是一个大进步了。

点灯——51单片机版

51单片机版就是引用 reg51.h 头文件，在其中声明了各个引脚的地址。我们只需要直接给引脚赋值即可。

调用代码：

#include "reg51.h"#ifdef 0 
void main(){PA0=0xFE;while(1){}
}
#endif

接下来我们需要定义 LED 灯的寄存器位置。阅读原理图如下：

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大致可以看出，板子上的这个 RGB LED 通过三个引脚来控制 RGB 亮度。输出低电平则导通点亮。

具体输出方式是通过 ODR 进行输出。查找 stm32f4xx 中文参考手册可见：

1698940158585

1698940257044

那么我们就要给 0x4002 1400 +14 的地址赋值，让 1<<6 1<<7 1<<8 的位分别赋值为低电平.

int main(){*(unsigned int *)(0x40021400+14)&=~(1<<6); while(1){}
}

然而这样也不亮。亮就怪了，stm32 寄存器是需要先做初始化配置的。

点灯——stm32 版

首先我们要设置 GPIO 模式。

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想点灯输出高低电平，是 01 通用输出模式。

*(unsigned int *)(0x40021400+0)&=~(3<<(6*2)); 
*(unsigned int *)(0x40021400+0)|=(1<<(6*2));

意思是先把 PF6 模式位置为00，然后赋值为01通用输出。

配置完模式之后，还需要配置时钟，stm32 每个外设都需要配置时钟。

前面提到过 GPIO 是在 AHB1.

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全部代码如下：

#include "stm32f4xx.h"int main(){//RCC*(unsigned int *)(0x40023800+0x30)|=(1<<5); //Mode*(unsigned int *)(0x40021400+0)&=~(3<<(6*2)); *(unsigned int *)(0x40021400+0)|=(1<<(6*2)); *(unsigned int *)(0x40021400+0x14)&=~(1<<6); while(1){}
}void SystemInit(){}

接下来，我们把这几个地址值提取出来，宏定义映射寄存器。

//stm32f4xx.h
/* 用来存放寄存器映射相关的代码 */
#define RCC_AHB1_ENR    *(unsigned int *)(0x40023800+0x30)
#define GPIOF_MODER     *(unsigned int *)(0x40021400+0)
#define GPIOF_ODR       *(unsigned int *)(0x40021400+0x14)//main.c
#include "stm32f4xx.h"int main(){//RCCRCC_AHB1_ENR|=(1<<5); //ModeGPIOF_MODER&=~(3<<(6*2)); GPIOF_MODER|=(1<<(6*2)); GPIOF_ODR&=~(1<<6); while(1){}
}void SystemInit(){}

点灯——流水灯闪烁

利用软件延时实现 RGB 流水灯闪烁。很简单，前面已经看了3个 LED 通道 PF678 了。

#include "stm32f4xx.h"void delay_ms(int time);int main(){//RCCRCC_AHB1_ENR|=(1<<5); //ModeGPIOF_MODER&=~(3<<(6*2)); GPIOF_MODER|=(1<<(6*2)); GPIOF_MODER&=~(3<<(7*2)); GPIOF_MODER|=(1<<(7*2)); GPIOF_MODER&=~(3<<(8*2));   GPIOF_MODER|=(1<<(8*2)); while(1){GPIOF_ODR|=(7<<6);GPIOF_ODR&=~(1<<6);delay_ms(1000);GPIOF_ODR|=(7<<6);GPIOF_ODR&=~(1<<7); delay_ms(1000);GPIOF_ODR|=(7<<6);GPIOF_ODR&=~(1<<8);delay_ms(1000);}
}void SystemInit(){}//毫秒级的延时
void delay_ms(int time)
{    int i=0;  while(time--){i=4000;while(i--) ;    }
}

点灯——GPIO 具体功能框图对应

GPIO：通用输入输出引脚。我们可以通过编程来输出或者读取数据。大部分 GPIO 是已经连接、定义好了一些功能（比如上面尝试过的 PF6 LED），有的引脚有多个功能支持重新映射。

STM32 GPIO 除了 adc 是 3.3v，其他 GPIO 都是 5v 容忍。

GPIO 框图（重点）如下：

先从输出开始看。最右侧的 IO 引脚是连接在芯片周围一圈的144个引脚之一。除了 IO 引脚，此图中其他所有部分都是封装在芯片内部我们看不到的。

往左有两个保护二极管。当电压大于 5V，电流会往上 VDD_FT 走。当电压为负电压，电流会由 VSS 往 IO 引脚走。

上下拉电阻：比武外接一个低电平工作的设备，但是我们不希望一上电外设就工作，可以设置上拉电阻，稳定一段时间。

GPIO 输出的数据来源：复位寄存器 BSRR，或者 ODR 设置（图中的3下路部分）。复位寄存器高16位复位（写1置0）低16位置位（写1置1），置位优先级更高。

配置 GPIO 模式（输入/输出，选择哪一路）通过前面用过的 MODER 配置。

输出模式（图中输出控制部分）配置端口输出类型寄存器 OTYPER，比如推挽输出，开漏输出。

推挽输出：有直接驱动能力，输出0就是低电平，输出1就输出可以工作的高电平。原理是采用了一个放大的电路？

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输入（INT）为高电平时，反向后 PMOS 导通，输出高电平。输入为低电平时，反向后 NMOS 导通，输出低电平。我们可以用一个小电流去驱动出来一个大电流。

开漏输出：自己本身没有输出高电平的手段。低电平可以接地，高电平没有 PMOS 管，是浮空状态。需要外接一个电阻。

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stm32 输出 5V 电压的方法就是开漏输出外接电阻。通过接两个三极管的方式反向。

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框图中的模拟部分输入输出则不用配置这些模式信息，直接由外设接到保护二极管再接到输出引脚。

框图中的输入部分经过保护电压后，还需要施密特触发器调整一下。比如原来电压的数值并非精确的0或 3.3V，施密特触发器将高于 1.8V 的全部视作1，低于的全部视作0后输入芯片。模拟部分则不需要经过施密特触发器。

因此配置 GPIO 输出的步骤如下：

GPIO 功能，通用输出、复用功能、模拟输入等 MODER；
输出推挽 or 开漏 OTYPER；
输出速度 OSPEEDR；
上下拉电阻是否需要开启 PUPDR；
具体输出内容 BSRR or ODR.

输入部分后面输入实验介绍~

按整个流程重新串一遍代码，如下：（其实和前面差不多，就是重新按照流程串了一遍）

/* 用来存放寄存器映射相关的代码 */
#define RCC_BASE    (unsigned int *)    0x40023800
#define GPIOF_BASE  (unsigned int *)    0x40021400#define RCC_AHB1ENR         *(RCC_BASE+0x30)#define GPIOF_MODER         *(GPIOF_BASE+0x00)
#define GPIOF_OSPEEDR       *(GPIOF_BASE+0x08)
#define GPIOF_PUPDR         *(GPIOF_BASE+0x0C)
#define GPIOF_ODR           *(GPIOF_BASE+0x14)
#define GPIOF_BSRR          *(GPIOF_BASE+0x18)//main.c
#include "stm32f4xx.h"int main()
{RCC_AHB1ENR |= (1<<5);GPIOF_MODER &= ~(3<<(6*2));GPIOF_MODER |= (1<<(6*2));while (1){}
}void SystemInit()
{
}