STM32時(shí)鐘與GPIO分析 基于STM32的LED燈開(kāi)發(fā)

一、 STM32時(shí)鐘分析

寄存器 ：寄存器的功能是存儲(chǔ)二進(jìn)制代碼，它是由具有存儲(chǔ)功能的觸發(fā)器組合起來(lái)構(gòu)成的。一個(gè)觸發(fā)器可以存儲(chǔ)1位二進(jìn)制代碼，故存放n位二進(jìn)制代碼的寄存器，需用n個(gè)觸發(fā)器來(lái)構(gòu)成

在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，寄存器是CPU內(nèi)部的元件，包括通用寄存器、專(zhuān)用寄存器和 控制寄存器 。寄存器擁有非常高的讀寫(xiě)速度，所以在寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送非?？?。

控制寄存器 ：相當(dāng)一排可通過(guò)0/1進(jìn)行設(shè)置外設(shè)功能的開(kāi)關(guān)，程序中通過(guò)地址查找到對(duì)應(yīng)的寄存器，所以說(shuō)控制寄存器的地址是唯一。

芯片時(shí)鐘：芯片工作時(shí)，是需要脈沖，脈沖相當(dāng)于給芯片起振，可保證芯片的正常工作，類(lèi)似于人，心臟正常跳動(dòng)，人體生命特征才能正常。

1HZ：一秒產(chǎn)生1個(gè)脈沖

頻率換算單位：

1GHZ = 1000MHZ = 1000 000KHZ = 1000 000 000HZ

STM32時(shí)鐘源

時(shí)鐘源是可以產(chǎn)生器件。

注意：外部晶振產(chǎn)生的脈沖是精準(zhǔn)， RC振蕩時(shí)鐘產(chǎn)生的脈沖是不精準(zhǔn)

STM32主要總線時(shí)鐘頻率

Al解釋?zhuān)?/p>

在STM32微控制器中，有一些關(guān)鍵的概念需要了解：

1. SYSCLK（System Clock）：是微控制器系統(tǒng)中的主時(shí)鐘源，它驅(qū)動(dòng)著整個(gè)系統(tǒng)，包括CPU、外設(shè)等。SYSCLK的頻率決定了整個(gè)系統(tǒng)的工作速度。
2. HCLK（AHB Bus Clock）：是系統(tǒng)的主總線時(shí)鐘，它連接了CPU、內(nèi)存、外設(shè)等，用于數(shù)據(jù)傳輸和控制信號(hào)。
3. AHB1/AHB2（Advanced High-performance Bus）：是高性能總線，用于連接內(nèi)存和一些高性能外設(shè)，如DMA控制器、GPIO控制器等。AHB1和AHB2是兩個(gè)不同的總線，它們可以擁有不同的配置和頻率。
4. APB1（Advanced Peripheral Bus 1）：是高級(jí)外設(shè)總線，用于連接一些低速外設(shè)，如定時(shí)器、串口通信等。APB1總線上的外設(shè)可以以較低的頻率工作。
5. APB2（Advanced Peripheral Bus 2）：是高級(jí)外設(shè)總線，用于連接一些高速外設(shè)，如GPIO、SPI、I2C等。APB2總線上的外設(shè)可以以較高的頻率工作。

二、 GPIO分析

1、GPIO

GPIO: GPIO（英語(yǔ)：General-purpose input/output），通用型之輸入輸出的簡(jiǎn)稱(chēng)。

GPIO分組

STM32F407ZET6（芯片型號(hào)）

-  一共有7組IO口（PA  PB  PC  PD  PE  PF  PG）

-  每組IO口有16個(gè)IO引腳

-  一共16X7=112個(gè)IO引腳

外加2個(gè)PH0和PH1

一共114個(gè)IO口引腳（I:input O:output）

原理圖上GPIO連接與功能說(shuō)明

每組（PA PB PC PD PE PF PG）通用 I/O 端口包括：

?4 個(gè) 32 位配置寄存器（GPIOx_MODER、GPIOx_OTYPER、GPIOx_OSPEEDR 和 GPIOx_PUPDR）。

?2 個(gè) 32 位數(shù)據(jù)寄存器（GPIOx_IDR 和 GPIOx_ODR）。

?1 個(gè) 32 位置位/復(fù)位寄存器 (GPIOx_BSRR)、

?1 個(gè) 32 位鎖定寄存器(GPIOx_LCKR)

?2 個(gè) 32 位復(fù)用功能選擇寄存器（GPIOx_AFRH 和 GPIOx_AFRL）。

GPIO工作方式（寄存器設(shè)置GPIO工作方式）

n4種輸入模式

q浮空輸入（沒(méi)有上下拉電阻）

q上拉輸入（有上拉電阻）

q下拉輸入（有下拉電阻）

q模擬輸入

n4種輸出模式

q開(kāi)漏輸出（帶上拉或者下拉）

q開(kāi)漏復(fù)用功能（帶上拉或者下拉）

q推挽式輸出（帶上拉或者下拉）

q推挽是復(fù)用功能（帶上拉或者下拉）

n4種最大輸出速度

q2MHZ

q25MHZ

q50MHZ

q100MHZ

注意點(diǎn)：

開(kāi)漏輸出只能輸出0（低電平），若想出輸出1（高電平），需要外部接上拉電阻（類(lèi)似到51單片機(jī)P0組）。

推挽式輸出可輸出0（低電平）或者1（高電平），這是常用模式

2、寄存器地址查找

寄存器地址 = 寄存組基地址+偏移地址

寄存器查看

三、 LED燈開(kāi)發(fā)

1、理解led燈原理圖

LED0連接在PF9

PF9輸出低電平（0），燈亮；PF9輸出高電平（1），燈滅；

2、打開(kāi)GPIOF組時(shí)鐘

//將第5位置1 使能GPIOF組時(shí)鐘
RCC_AHB1ENR |= (0x01< 5);

3、設(shè)置PF9燈為輸出模式 輸出推挽 上拉 速度（50MHZ）

4、通過(guò)GPIOF_BSRR控制LED燈亮與滅

LED舉例-1

一、led.h

#ifndef __LED_H
#define __LED_H


#include "stm32f4xx.h"





#define RCC_AHB1ENR   (*((unsigned int *)(0x40023800+0x30)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值


#define GPIOF_MODER   (*((unsigned int *)(0x40021400+0x00)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOF_OTYPER  (*((unsigned int *)(0x40021400+0x04)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOF_OSPEEDR (*((unsigned int *)(0x40021400+0x08)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOF_PUPDR   (*((unsigned int *)(0x40021400+0x0C)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOF_ODR     (*((unsigned int *)(0x40021400+0x14)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOF_BSRR    (*((unsigned int *)(0x40021400+0x18)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值










void Led_Init(void);


#endif

二、led.c

#include "led.h"




/*********************************
引腳說(shuō)明：


LED0 -- PF9


**********************************/
void Led_Init(void)
{
  //將第5位置1  使能GPIOF組時(shí)鐘
  RCC_AHB1ENR |= (0x01< 5);

  //設(shè)置GPIOF9為輸出模式
  GPIOF_MODER &= ~(0x01< 19);  //19位清0
  GPIOF_MODER |= (0x01< 18);  //18位置1


  //設(shè)置GPIOF9為輸出推挽
  GPIOF_OTYPER &= ~(0x01< 9);  //9位清0

  //設(shè)置GPIOF9為上拉
  GPIOF_PUPDR &= ~(0x01< 19);  //19位清0
  GPIOF_PUPDR |= (0x01< 18);  //18位置1  

  //設(shè)置GPIOF9輸出速度50MHZ
  GPIOF_OSPEEDR |= (0x01< 19);  //19位置1
  GPIOF_OSPEEDR &= ~(0x01< 18);  //18位清0
}

三、main.c

#include "stm32f4xx.h"
#include "led.h"




// 延時(shí)函數(shù)
void delay(int n)
{
  int i,j;

  for(i=0; i< n; i++)
    for(j=0; j< 30000; j++);


}






int main(void)
{
  Led_Init();

  while(1)
  {
    //BSRR 25位置1  ODR輸出0  燈亮
    GPIOF_BSRR |= (0x01< 25);
    delay(1000);

    //BSRR 9位置1  ODR輸出1  燈滅
    GPIOF_BSRR |= (0x01< 9);
    delay(1000);

  }
  return 0;
}

四、作業(yè)拓展

上拉電阻和下拉電阻二者共同的作用是：避免電壓的“懸浮”，造成電路的不穩(wěn)定。

1、概念：將一個(gè)不確定的信號(hào)，通過(guò)一個(gè)電阻與電源VCC相連，固定在高電平；通過(guò)一個(gè)電阻與電源GND相連，固定在低電平

2、上拉是對(duì)器件注入電流，灌電流；下拉是對(duì)引腳進(jìn)行分流，拉電流；

3、當(dāng)一個(gè)接有上拉電阻的IO端口設(shè)置為輸入狀態(tài)時(shí)，它的常態(tài)為高電平。

LED流水燈舉例-2

一、led.h

#ifndef __LED_H
#define __LED_H


#include "stm32f4xx.h"





#define RCC_AHB1ENR   (*((unsigned int *)(0x40023800+0x30)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值


#define GPIOF_MODER   (*((unsigned int *)(0x40021400+0x00)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOF_OTYPER  (*((unsigned int *)(0x40021400+0x04)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOF_OSPEEDR (*((unsigned int *)(0x40021400+0x08)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOF_PUPDR   (*((unsigned int *)(0x40021400+0x0C)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOF_ODR     (*((unsigned int *)(0x40021400+0x14)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOF_BSRR    (*((unsigned int *)(0x40021400+0x18)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值


#define GPIOE_MODER   (*((unsigned int *)(0x40021000+0x00)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOE_OTYPER  (*((unsigned int *)(0x40021000+0x04)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOE_OSPEEDR (*((unsigned int *)(0x40021000+0x08)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOE_PUPDR   (*((unsigned int *)(0x40021000+0x0C)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOE_ODR     (*((unsigned int *)(0x40021000+0x14)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值
#define GPIOE_BSRR    (*((unsigned int *)(0x40021000+0x18)))  //值強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)為地址，通過(guò)地址解引用，訪問(wèn)地址空間的值






void Led_Init(void);








void Led0(void);
void Led1(void);
void Led2(void);
void Led3(void);
void Beep(void);


#endif

二、led.c

#include "led.h"






void Led_Init(void)
{
  //將第5位置1  使能GPIOF組時(shí)鐘
  RCC_AHB1ENR |= (0x01< _AHB1ENR |= (0x01< *********************************
引腳說(shuō)明：


LED0 -- PF9


**********************************/
void Led0()
{
  //設(shè)置GPIOF9為輸出模式 
  GPIOF_MODER &= ~(0x01< MODER |= (0x01< _OTYPER &= ~(0x01< PUPDR &= ~(0x01< _PUPDR |= (0x01< OSPEEDR |= (0x01< _OSPEEDR &= ~(0x01< *********************************
引腳說(shuō)明：


LED1 -- PF10


**********************************/
void Led1()
{
  //設(shè)置GPIOF10為輸出模式
  GPIOF_MODER &= ~(0x01< MODER |= (0x01< _OTYPER &= ~(0x01< PUPDR &= ~(0x01< _PUPDR |= (0x01< OSPEEDR |= (0x01< _OSPEEDR &= ~(0x01< *********************************
引腳說(shuō)明：


LED2 -- PE13


**********************************/
void Led2()
{
  //將第4位置1  使能GPIOE組時(shí)鐘
  RCC_AHB1ENR |= (0x01< MODER &= ~(0x01< _MODER |= (0x01< OSPEEDR |= (0x01< _OSPEEDR &= ~(0x01< PUPDR &= ~(0x01< _PUPDR |= (0x01< OTYPER &= ~(0x01< *******************************
引腳說(shuō)明：


LED3 -- PE14


**********************************/
void Led3()
{
  //設(shè)置GPIOE14為輸出模式
  GPIOE_MODER &= ~(0x01< MODER |= (0x01< _OSPEEDR |= (0x01< OSPEEDR &= ~(0x01< _PUPDR &= ~(0x01< PUPDR |= (0x01< _OTYPER &= ~(0x01< 

三、main.c

#include "stm32f4xx.h"
#include "led.h"




void delay(int n)
{
  int i,j;

  for(i=0; i< n; i++)
    for(j=0; j< 30000; j++);


}




int main(void)
{
  Led_Init();
  while(1)
  {
    //BSRR 25位置1  ODR輸出0  Led0燈亮
    GPIOF_BSRR |= (0x01< 25);
    delay(1000);

    //BSRR 9位置1  ODR輸出1  燈滅
    GPIOF_BSRR |= (0x01< 9);
    //delay(1000);

    //BSRR 26位置1  ODR輸出0  Led1燈亮
    GPIOF_BSRR |= (0x01< 26);
    delay(1000);

    //BSRR 10位置1  ODR輸出1  燈滅
    GPIOF_BSRR |= (0x01< 10);
    //delay(1000);

    //BSRR 29位置1  ODR輸出0  Led2燈亮
    GPIOE_BSRR |= (0x01< 29);
    delay(1000);

    //BSRR 13位置1  ODR輸出1  燈滅
    GPIOE_BSRR |= (0x01< 13);
    //delay(1000);

    //BSRR 30位置1  ODR輸出0  Led3燈亮
    GPIOE_BSRR |= (0x01< 30);
    delay(1000);

    //BSRR 14位置1  ODR輸出1  燈滅
    GPIOE_BSRR |= (0x01< 14);
    //delay(1000);

    //BSRR 24位置1  ODR輸出0  蜂鳴器響
    GPIOE_BSRR |= (0x01< 30);
    delay(1000);

    //BSRR 8位置1  ODR輸出1  蜂鳴器關(guān)
    GPIOE_BSRR |= (0x01< 14);

    //BSRR 24位置1  ODR輸出0  蜂鳴器響
    GPIOF_BSRR |= (0x01< 8);

    delay(100);

  }


  return 0;
}

LED流水燈和蜂鳴器舉例-3

一、beep.h

#ifndef __BEEP_H
#define __BEEP_H


#include "stm32f4xx.h"
#include "led.h"






void Beep_Init(void);


#endif

二、beep.c

#include "beep.h"




/*********************************
引腳說(shuō)明：


Beep -- PF8


**********************************/




void Beep_Init(void)
{
  //將第5位置1  使能GPIOF組時(shí)鐘
  RCC_AHB1ENR |= (0x01< _MODER &= ~(0x03< MODER |= (0x01< _OTYPER &= ~(0x01< PUPDR &= ~(0x03< _OSPEEDR |= (0x01< OSPEEDR |= (0x01< 

三、main.c

#include "stm32f4xx.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"


void delay(int n)
{
  int i,j;

  for(i=0; i< n; i++)
    for(j=0; j< 30000; j++);


}




int main(void)
{
  Beep_Init();

  while(1)
  {
    //BSRR 24位置1  ODR輸出0  蜂鳴器響
    GPIOF_BSRR |= (0x01< 8);

    delay(100);

    //BSRR 8位置1  ODR輸出1  蜂鳴器關(guān)
    GPIOF_BSRR |= (0x01< 24);
    delay(1000);
  }


  return 0;
}