基于STM32單片機(jī)對(duì)跑馬燈的控制

基于學(xué)習(xí)STM32有一段時(shí)間了，特意寫(xiě)下一篇關(guān)于一個(gè)簡(jiǎn)單的跑馬燈

的例程，梳理思路，也希望我自己的理解能幫到一些學(xué)習(xí)STM32的初學(xué)者

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首先，GPIO的配置種類(lèi)有8種。分別為模擬輸入、浮空輸入，上拉輸入、下拉輸入、開(kāi)漏輸出、推挽輸出、復(fù)用開(kāi)漏輸出、復(fù)用推挽輸出。

下面將以實(shí)例的方式講解GPIO的設(shè)置及實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

事例1：跑馬燈實(shí)驗(yàn)

跑馬燈實(shí)驗(yàn)的功能：LED燈進(jìn)行有規(guī)律閃爍。（下面的LED燈的數(shù)量都為2個(gè)，所以關(guān)于寄存器的配置也將以?xún)山M的方式進(jìn)行講解）

首先要知道普通的IO就兩種功能一個(gè)為輸入，一個(gè)為輸出。然后再以輸入和輸出細(xì)分為以哪種模式輸出、以哪種模式輸入。要設(shè)置IO的模式這時(shí)就要使用到寄存器進(jìn)行設(shè)置，STM32的IO端口一般由7個(gè)寄存器來(lái)進(jìn)行控制。

分別為

（1）配置模式的2個(gè)32位的端口配置寄存器 CRL 和 CRH；

（2）2 個(gè) 32 位的數(shù)據(jù)寄存器 IDR 和 ODR；

（3）1 個(gè) 32 位的置位/復(fù)位寄存器BSRR；

（4）1個(gè) 16 位的復(fù)位寄存器 BRR；

（5）1 個(gè) 32 位的鎖存寄存器 LCKR；

而我們常用的 IO 端口寄存器只有 4 個(gè)：CRL、CRH、IDR、ODR。

首先，一般一個(gè)程序的開(kāi)始都會(huì)從入口main函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行，而一個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)之前都需要做一些準(zhǔn)備工作，當(dāng)然跑馬燈也不例外，在程序執(zhí)行前，IO需要初始化，而初始化要做的就是對(duì)程序需要用到的GPIO的寄存器進(jìn)行配置。然后設(shè)定輸出設(shè)備的初始狀態(tài)，即跑馬燈的初始狀態(tài)。一般程序在執(zhí)行前，輸出設(shè)備都會(huì)是處于關(guān)閉狀態(tài)。最后增加延時(shí)函數(shù)，讓LED燈在亮與滅之間有一段時(shí)間的狀態(tài)保留，不然時(shí)間過(guò)快，人類(lèi)的視覺(jué)根本捕抓它的狀態(tài)變化。

下面來(lái)講一下實(shí)現(xiàn)跑馬燈效果的IO要怎么配置。首先先說(shuō)一下使用LED來(lái)進(jìn)行跑馬功能的話只需要用到RCC-》APB2ENR、GPIOX-》CRL、GPIOX-》ODR三個(gè)寄存器（GPIOX中的X表示為GPIO的組別，例如GPIOB表示在GPIO的B組上，因?yàn)橐话?a target="_blank">單片機(jī)上的GPIO一般都會(huì)有很多組的，這樣也只是為了區(qū)分這些IO罷了）

CRL 和 CRH 控制著每個(gè) IO 口的模式及輸出速率。

這里需要注意的是在配置GPIO前，都需要先使能該GPIO的時(shí)鐘！（可能有人會(huì)問(wèn)“為什么一定要是使能時(shí)鐘呢？”答案是：GPIO也是外設(shè)的一種，然后外設(shè)是需要提供時(shí)鐘信號(hào)工作，以便于設(shè)置GPIO的數(shù)據(jù)傳輸速度的高速/低速輸出，所以有關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸都是在時(shí)鐘信號(hào)的基礎(chǔ)上的。51單片的IO口也有時(shí)鐘，只是為了方便，默認(rèn)開(kāi)啟的，ST的為了更好的控制功耗，電路上做的可以選擇開(kāi)關(guān)時(shí)鐘，降低功耗。補(bǔ)充網(wǎng)友的答案：“寄存器是基于觸發(fā)器的，觸發(fā)器的賦值是一定需要時(shí)鐘的，而寄存器的時(shí)鐘是由總線時(shí)鐘提供的，就是說(shuō)沒(méi)有總線時(shí)鐘的話，你給寄存器值它是不會(huì)讀入的”）

然后設(shè)置兩個(gè)LED的GPIO的模式，因?yàn)長(zhǎng)ED是輸出設(shè)備，所以GPIO將設(shè)置成輸出模式，其中配置模式要用到的寄存器為配置寄存器CRL和CRH。其中CRH為高位寄存器，CRL為低位寄存器。（有人可能有疑問(wèn)為什么用的是32位的寄存器為什么還要為兩個(gè)寄存器來(lái)管理呢？難道是32位還不夠配置嗎？答案是：是的，不夠用。配置寄存器對(duì)一個(gè)GPIO的配置要用4個(gè)位來(lái)完成。一組GPIO有16個(gè)引腳，一個(gè)引腳要4位的話，那么16個(gè)引腳就要16*4=64，那么就要2個(gè)32位的寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以就干脆把高八位給一個(gè)寄存器，低八位給另外一個(gè)寄存器，這就出現(xiàn)了CRL和CRH。也許有人還會(huì)有疑問(wèn)說(shuō)為什么一定要用4位來(lái)對(duì)一個(gè)引腳的配置呢？答案是肯定的，因?yàn)榍懊嬲f(shuō)了，對(duì)GPIO的配置首先配置為輸入模式或者輸出模式，然后再對(duì)輸入、輸出配置為哪種輸出，哪種輸入，是推挽輸出呢，還是開(kāi)漏輸入呢，這都是需要至少2個(gè)位來(lái)進(jìn)行配置，而且輸入、輸出模式各有4種模式，共8中，這樣要以最少的資源來(lái)實(shí)現(xiàn)的話，用00、01、10、11這種2個(gè)位來(lái)實(shí)現(xiàn)是最省資源的，所以2*2=4，所以對(duì)于1個(gè)GPIO的模式的配置至少也就要4位了。）

接著就是查看LED的GPIO的引腳接在IC哪個(gè)引腳上。怎么查看LED的引腳到底接在哪呢？這個(gè)要看開(kāi)發(fā)板的原理圖，不同的板子來(lái)說(shuō)或者對(duì)于不同的商家來(lái)說(shuō)在GPIO的引腳接線上會(huì)有不同，以我的開(kāi)發(fā)板的原理圖可以發(fā)現(xiàn)LED燈的GPIO分別接在了GPIOB的pin5和GPIOE的pin5上，根據(jù)電路性質(zhì)，一般會(huì)將LED設(shè)置為推挽輸出模式（可能這時(shí)就會(huì)有人問(wèn)了，為什么就是推挽呢？為什么不是開(kāi)漏呢？我的理解是：這是有電路性質(zhì)決定的，推挽顧名思義就是灌電流與拉電流都可以輸出，通俗地講就是輸出高低電平。而開(kāi)漏是一直輸出低電平，當(dāng)你要輸出高電平的時(shí)候需要加上拉）

通過(guò)查閱寄存器的數(shù)據(jù)手冊(cè)可知，00位通用推挽模式，那么

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GPIOB-》CRL |= 3 《《 20;//設(shè)置模數(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率

GPIOB-》CRL &=~（3 《《 22）;//設(shè)置GPIO模式

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這樣就把GPIOB組的pin5設(shè)置成了通用推挽模式，前面說(shuō)了一個(gè)引腳需要4個(gè)位來(lái)配置，查看寄存器數(shù)據(jù)手冊(cè)可看到，前面2個(gè)位是設(shè)置通用推挽模式的，后面2個(gè)位是基于這種模式的數(shù)據(jù)傳輸速率，在這里我們懸著的是“最大速度50MHz”，而GPIOB-》CRL|=3《《20;就是設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸速率為最大速度50MHz，GPIOB-》CRL&=~（3《《22）;為設(shè)置GPIOB的pin5為通用推挽模式。

最后就是設(shè)置LED的初始狀態(tài)了，再說(shuō)之前先說(shuō)一下ODR寄存器。

ODR是一個(gè)端口輸出數(shù)據(jù)寄存器，也只用了低16位。該寄存器為可讀寫(xiě)，從該寄存器讀出來(lái)的數(shù)據(jù)可以用于判斷當(dāng)前IO 口的輸出狀態(tài)。而向該寄存器寫(xiě)數(shù)據(jù)，則可以控制某個(gè) IO 口的輸出電平。

所以在配置LED初始化的時(shí)候就需要調(diào)用這個(gè)寄存器設(shè)置LED的初始狀態(tài)。

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GPIOE-》ODR|=1《《5;//設(shè)置LED的初始化狀態(tài)為1（1為到電平，亮滅有其電路決定，我的開(kāi)發(fā)板由于接了上拉，使得低電平才是有效的，即0為L(zhǎng)ED燈亮，1為L(zhǎng)ED燈滅）

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這樣初始化函數(shù)就完成了。

具體初始化代碼如下：

//=======================led.c===============================//

#include “stm32f10x.h”

#include “l(fā)ed.h”

void led_Init（void）

{

RCC -》APB2ENR |= 1 《《 3;//使能 PORTB 時(shí)鐘

RCC -》APB2ENR |= 1 《《 6;//使能 PORTE 時(shí)鐘

GPIOB -》CRL |= 3 《《 20;

GPIOB -》CRL &=~ （3 《《 22）;//PB.5 推挽輸出

GPIOB -》ODR |= 1 《《 5;//PB.5 輸出高

GPIOE -》CRL |= 3 《《 20;

GPIOE -》CRL &= ~（3 《《 22）;//PE.5 推挽輸出

GPIOE -》ODR |= 1 《《 5;//PE.5 輸出高

}

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其頭文件如下：

//=========================led.h=============================//

#ifndef __LED_H_

#define __LED_H_

extern void led_Init（void）;

#endif

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接下來(lái)說(shuō)一下初始化好了，主函數(shù)要怎么寫(xiě)。

第一需要的是點(diǎn)亮LED的語(yǔ)句，在初始化中有提到，設(shè)置LED初始化狀態(tài)即：GPIOB -》ODR |= 1 《《 5;//PB.5 輸出高

那么同時(shí)也能使用這句來(lái)進(jìn)行LED的亮滅控制。代碼如下：

//==========================main.c============================//

#include “stm32f10x.h”

#include “l(fā)ed.h”

int main（void）

{

int i=0;

led_Init（）;//LED初始化

while（1）

{

GPIOB -》ODR &= ~ （1 《《 5）;//PB.5輸出低電平，即點(diǎn)亮LED

GPIOE -》ODR &= ~（1 《《 5）;//PB.5輸出低電平，即點(diǎn)亮LED

for（i=0;i《1000000;i++）;//延時(shí)

GPIOB -》ODR |= 1 《《 5;//PE.5輸出高電平，即滅掉LED

GPIOE -》ODR |= 1 《《 5;//PB.5輸出高電平，即滅掉LED

for（i=0;i《1000000;i++）;//延時(shí)

}

}

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整個(gè)跑馬燈的工程就只需這三個(gè)文件，就能簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)跑馬的功能，如果你想要延時(shí)的時(shí)間是規(guī)律的，那么你就要去使用定時(shí)器了。因?yàn)槎〞r(shí)器定時(shí)的時(shí)間是準(zhǔn)時(shí)的，軟件延時(shí)第一消耗CPU的資源，然后時(shí)間也不夠精確，所以一般在對(duì)時(shí)間要求沒(méi)有很精確的要求是才會(huì)使用軟件延時(shí)的做法。