STM32F103开发

本节我们将会对STM32的硬件资源进行介绍，包括如下内容：

• 点亮LED；
• 检测按键按下和松开事件；
• 串口；
• 点亮128*128 TFT_LCD液晶屏；

一、点亮LED

1.1 电路原理图

LED电路原理图如下图所示：

其中：

• LED1连接到PA8`引脚，低电平点亮；
• LED2连接到PD2引脚，低电平点亮；

1.2 GPIO引脚介绍

STM32F103RTC6共有5组GPIO，分别为 GPIOA, GPIOB, GPIOC, GPIOD, 和 GPIOE。其中，GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD是常用的，GPIOE只有一部分引脚在某些型号的STM32F103系列中有效。

每组GPIO通常包含16个引脚。但并非所有引脚都在所有STM32F103型号中都有效，具体取决于具体芯片封装。

• GPIOA：16 个引脚（PA0 - PA15）；
• GPIOB：16 个引脚（PB0 - PB15）
• GPIOC：16 个引脚（PC0 - PC15）
• GPIOD：16 个引脚（PD0 - PD15）；
• GPIOE（在某些型号上有效）：16个引脚（PE0 - PE15）；

1.3 GPIO寄存器

在STM32F103RTC6中，GPIO引脚的配置和控制是通过寄存器来实现的。每个GPIO端口（如GPIOA、GPIOB 等）都有一组寄存器来控制引脚的方向、输出类型、上拉/下拉电阻、输入模式等。；

• 两个32位配置寄存器，GPIOx_CRH、GPIOx_CRL;
• 两个32位数据寄存器，GPIOx_IDR、GPIOx_ODR；
• 一个32位设置/清除寄存器，GPIOx_BSRR；
• 一个16位复位寄存器，GPIOx_BRR；
• 一个32位锁定寄存器，GPIOx_LCKR；

1.3.1 端口配置低寄存器（GPIOx_CRL）

GPIOx_CRL端口配置低8位寄存器（x=A~E），四位控制1个引脚，共控制8个引脚（0~7引脚）；

31:28	27:24	23:20	19:16	15:12	11:8	7:4	3:0
CNF7[1:0] MODE7[1:0]	...	....	....	....	....	.....	CNF0[1:0] MODE0[1:0]

其中：

	MODE[1:0]	CNF[1:0]
输入模式	0 0	0 0：模拟输入模式 0 1：浮空输入模式 1 0：上拉/下卡输入模式 1 1：保留
输出模式	0 1：最大速度10MHz 1 0：最大速度2MHz 1 1：最大速度50MHz	0 0：通用推挽输出模式 0 1：通用开漏输出模式 1 0：复用功能推挽输出模式 1 1：复用功能开漏输出模式

1.3.3 端口配置高寄存器（GPIOx_CRH）

GPIOx_CRH四位控制1个引脚（x=A~E），共控制8个引脚（8~15引脚）；同上不再重复介绍。

1.3.3 端口输入数据寄存器（GPIOx_IDR）

GPIOx_IDR端口输入数据寄存器（x=A~E）；

31~16	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
保留	IDR15	..	..	..	..	..	..	..	..	..	..	..	..	..	..	IDR0

31~16位始终读0，低16位为只读，并只能以16位的形式读出。

1.3.4 端口输出数据寄存器（GPIOx_ODR）

GPIOx_ODR端口输出数据寄存器（x=A~E）；

31~16	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
保留	ODR15	..	..	..	..	..	..	..	..	..	..	..	..	..	..	ODR0

31~16位始终读0，低16位可读可写，并只能以16位的形式操作。

1.3.5 端口设置/清除寄存器（GPIOx_BSRR）

GPIOx_BSRR端口设置/清除寄存器（x=A~E）；

31~16	15~0
BR15~BR0	BS15~BS0
0：对对应的ODRy位不产生影响 1：清除对应的ODRy位为0	0：对对应的ODRy位不产生影响 1：设置对应的ODRy位为1

1.3.6 端口清除寄存器（GPIOx_BRR）

GPIOx_BRR端口清除寄存器（x=A~E）；

31~16	15~0
保留	BR15~BR0
	0：对对应的ODRy位不产生影响 1：清除对应的ODRy位为1

1.4 代码实现

1.4.1 GPIO初始化函数

 /******************************************************** ********************
* File Name          : gpio.c
* Author             : Zhengyang
* Description        : 初始化GPIO口portx：端口号PORTA~Epinx:引脚号PORT0~15gpio_cfg:输入输出模式配置bit：输出电平设置 高：HIGH  低：LOW
********************************************************************************/ 
void gpio_init(PORTx_PINx portx_pinx,GPIO_CFG gpio_cfg,BIT_ACTION bit)
{GPIO_TypeDef *GPIO;u8 portx = portx_pinx/16;                 //获取端口号u8 pinx = portx_pinx%16;	        	  //获取引脚号if(portx==0)GPIO=GPIOA;else if(portx==1)GPIO=GPIOB;else if(portx==2)GPIO=GPIOC;else if(portx==3)GPIO=GPIOD;elseGPIO=GPIOE;RCC->APB2ENR|=1<<(portx+2);	                   //外设时钟使能if(pinx<8){GPIO->CRL &=~(0x0F<<(pinx*4));             //该引脚模式配置四位清零GPIO->CRL|=gpio_cfg<<(4*pinx);             //端口配置寄存器CRL}else if(pinx>=8)    {GPIO->CRH &=~(0x0F<<((pinx-8)*4));             //该引脚模式配置四位清零GPIO->CRH|=gpio_cfg<<(4*(pinx-8));             //端口配置寄存器CRH}if((gpio_cfg&0x03)!=0x00)             				                //输出{if(pinx<8)GPIO->ODR|=bit<<pinx;		        //端口数据输出寄存器ODRelse								GPIO->ODR|=bit<<pinx;	   	        //端口数据输出寄存器	 }
} 

这里PORTx_PINx、GPIO_CFG、BIT_ACTION均是枚举类型；

/************************************* 端口配置 ************************************************************/
typedef  enum   			    //宏定义端口配置
{//这里的值不能改！！！GPI                     = 0x00,                       //定义管脚输入方向    GPO_SpeedMax_10         = 0x01,                       //定义管脚输出方向   最大速度10MHZGPO_SpeedMax_2          = 0x02,                       //定义管脚输出方向   最大速度2MHZGPO_SpeedMax_50         = 0x03,                       //定义管脚输出方向   最大速度50MHZ//输入模式可用GPI_DOWN    = 0x08|GPI,                       //输入下拉        PxODR需配置为0          GPI_UP      = 0x08|GPI,                       //输入上拉        PxODR需配置为1       		 复用功能时一般采用GPI_ANALOG  = 0x00|GPI,                       //模拟输入GPI_FLOAT   = 0x04|GPI ,                      //浮空输入//输出模式不能用GPO_PUSH_PULL     = 0x00,                     //通用推挽输出GPO_OPEN_DRAIN    = 0x04,                     //通用开漏输出GPO_MULPUSH_PULL  = 0x08,                     //复用推挽输出GPO_MULOPEN_DRAIN = 0x0C,                     //复用开漏输出//输出模式可用GPO_PUSH_PULL_50         =  GPO_SpeedMax_50| GPO_PUSH_PULL,                 //通用推挽输出，最大速度50MHZ   通用输出一般设置GPO_PUSH_PULL_10         =  GPO_SpeedMax_10| GPO_PUSH_PULL,                 //通用推挽输出，最大速度10MHZ   GPO_PUSH_PULL_2          =  GPO_SpeedMax_2 | GPO_PUSH_PULL,                 //通用推挽输出，最大速度2MHZGPO_MULPUSH_PULL_2       =  GPO_SpeedMax_2| GPO_MULPUSH_PULL,  				//复用推挽输出，最大速度2MHZGPO_MULPUSH_PULL_10      =  GPO_SpeedMax_10| GPO_MULPUSH_PULL, 				//复用推挽输出，最大速度10MHZGPO_MULPUSH_PULL_50      =  GPO_SpeedMax_50| GPO_MULPUSH_PULL               //复用推挽输出，最大速度50MHZ   复用功能 输出模式一般采用这样设置
}GPIO_CFG;/***************************************** 宏定义引脚号 *************************************************************/ 
typedef enum 
{PA0=0,PA1=1,PA2=2,PA3=3,PA4=4,PA5=5,......PE13=77,PE14=78,PE15=79} PORTx_PINx;typedef enum   					    //外部端口输出电平
{ LOW  = 0,HIGH = 1
} BIT_ACTION;

1.4.2 PXout/PxIn

定义GPIO输入输出宏：

/********************** 位运算符优先级低于算术运算符 <<  &  | ~  所以位运算符必须加括号	 ***********************/
#define  Bit_Band(Addr,Bit_Num)     *((volatile unsigned long *)((Addr&0xF0000000)+0x02000000+((Addr&0xfffff)<<5)+(Bit_Num<<2)))/********************************************** I/O 地址映射 **************************************************/
#define GPIOA_IDR         (GPIOA_BASE + 0x08)       //0x40010808
#define GPIOA_ODR         (GPIOA_BASE + 0x0C) 		//0x4001080C
#define GPIOB_IDR         (GPIOB_BASE + 0x08) 		//0x40010C08
#define GPIOB_ODR         (GPIOB_BASE + 0x0C)  		//0x40010C0C
#define GPIOC_IDR         (GPIOC_BASE + 0x08) 		//0x40011008
#define GPIOC_ODR         (GPIOC_BASE + 0x0C) 		//0x4001100C
#define GPIOD_IDR         (GPIOD_BASE + 0x08) 		//0x40011408
#define GPIOD_ODR         (GPIOD_BASE + 0x0C) 		//0x4001180C
#define GPIOE_IDR         (GPIOE_BASE + 0x08) 		//0x40011808
#define GPIOE_ODR         (GPIOE_BASE + 0x0C)  		//0x4001180C/********************************************** 宏定义输入输出	 ************************************************/
#define  PAout(Bit_Num)		                    Bit_Band(GPIOA_ODR,Bit_Num)	  //输出  1位输出
#define  PAin(Bit_Num)							Bit_Band(GPIOA_IDR,Bit_Num)	  //输入
#define  PBout(Bit_Num)		                    Bit_Band(GPIOB_ODR,Bit_Num)
#define  PBin(Bit_Num)							Bit_Band(GPIOB_IDR,Bit_Num)
#define  PCout(Bit_Num)		                    Bit_Band(GPIOC_ODR,Bit_Num)
#define  PCin(Bit_Num)							Bit_Band(GPIOC_IDR,Bit_Num)
#define  PDout(Bit_Num)		                    Bit_Band(GPIOD_ODR,Bit_Num)
#define  PDin(Bit_Num)							Bit_Band(GPIOD_IDR,Bit_Num)
#define  PEout(Bit_Num)		                    Bit_Band(GPIOE_ODR,Bit_Num)
#define  PEout(Bit_Num)		                    Bit_Band(GPIOE_ODR,Bit_Num)

这里利用到了STM32的位段功能，Cortex-M3储存器包含两个位段（bit-band）区，将别名寄存器的每个字映射到位段寄存器的一个位。

映射公式（外设寄存器和SRAM可被映射）：

\[bit\_word\_addr = bit\_band\_base + (byte\_offset \times 32) +(bit\_number * 4) \]

其中：

• bit_word_addr：别名寄存器中的地址映射到某一个目标位；
• bit_band_base：别名区的起始地址；
• byte_offset：目标位的字节在位段的序号；
• bit_number：目标位所在位置（0~31）；

例如：SRAM中某一变量地址为0x20000300字节中的位2；

\[0x22006008 = 0x22000000 + ((0x20000300 - 0x20000000) \times 8 + 2) \times 4% \]

1.4.3 点亮LED

如需点亮LED，我们只需要在main函数添加如下代码：

gpio_init(PD2,GPO_SpeedMax_50,HIGH);	             // PD2接入LED2 
gpio_init(PA8,GPO_SpeedMax_50,HIGH);                 // PA8接入LED1 
while(1)
{	    PAout(8) = 0;PDout(2) = 1;delay_ms(1500);PAout(8) = 1;PDout(2) = 0;delay_ms(1500);
}		 

这里我们简单介绍一下PAout、PDout宏的实现；

1.4.3 烧录

编译完成后通过ISP烧录到开发版，我们可以看到LED1、LED2交替点亮，时间间隔为1.5s。

二、检测按键

三、串口

三、点亮TFT

四、源码下载

源码下载路径：