STM32裸機編程的基礎(chǔ)知識(5)

閃爍 LED

現(xiàn)在我們已經(jīng)搭建好了完整的構(gòu)建、燒寫的基礎(chǔ)設(shè)施，是時候讓固件做點兒有用的事情了。什么是有用的事情？當(dāng)然是閃爍 LED 了！Nucleo-F429ZI 開發(fā)板有 3 顆 LED，在開發(fā)板數(shù)據(jù)手冊的 6.5 節(jié)，我們可以看到板載 LED 連接的引腳：

• PB0: green LED
• PB7: blue LED
• PB14: red LED

再次修改 main.c 文件，添加上引腳定義，然后把藍(lán)色 LED 引腳設(shè)為輸出模式，開始無限循環(huán)。首先，把我們之前討論過的 GPIO 定義和模式設(shè)置拷貝過來，注意，現(xiàn)在又新加了一個 BIT(position) 工具宏：

#include < inttypes.h >
#include < stdbool.h >

#define BIT(x) (1UL < < (x))
#define PIN(bank, num) ((((bank) - 'A') < < 8) | (num))
#define PINNO(pin) (pin & 255)
#define PINBANK(pin) (pin > > 8)

struct gpio {
volatile uint32_t MODER, OTYPER, OSPEEDR, PUPDR, IDR, ODR, BSRR, LCKR, AFR[2];
};
#define GPIO(bank) ((struct gpio *) (0x40020000 + 0x400 * (bank)))

// Enum values are per datasheet: 0, 1, 2, 3
enum { GPIO_MODE_INPUT, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_MODE_AF, GPIO_MODE_ANALOG };

static inline void gpio_set_mode(uint16_t pin, uint8_t mode) {
struct gpio *gpio = GPIO(PINBANK(pin));  // GPIO bank
int n = PINNO(pin);                      // Pin number
gpio- >MODER &= ~(3U < < (n * 2));         // Clear existing setting
gpio- >MODER |= (mode & 3) < < (n * 2);    // Set new mode
}

某些微控制器在上電時會把所有外設(shè)都自動使能，然而，STM32 微控制器在上電時外設(shè)是默認(rèn)關(guān)閉的，以降低功耗。為了使能 GPIO 外設(shè)，我們需要通過 RCC 單元使能外設(shè)時鐘。在芯片數(shù)據(jù)手冊 7.3.10 節(jié)，可以找到 AHB1ENR 寄存器與此相關(guān)，還是先定義整個 RCC 單元：

struct rcc {
volatile uint32_t CR, PLLCFGR, CFGR, CIR, AHB1RSTR, AHB2RSTR, AHB3RSTR,
RESERVED0, APB1RSTR, APB2RSTR, RESERVED1[2], AHB1ENR, AHB2ENR, AHB3ENR,
RESERVED2, APB1ENR, APB2ENR, RESERVED3[2], AHB1LPENR, AHB2LPENR,
AHB3LPENR, RESERVED4, APB1LPENR, APB2LPENR, RESERVED5[2], BDCR, CSR,
RESERVED6[2], SSCGR, PLLI2SCFGR;
};
#define RCC ((struct rcc *) 0x40023800)

在 AHB1ENR 寄存器文檔中可以看到 0-8 位控制 GPIOA - GPIOI 的時鐘：

int main(void) {
uint16_t led = PIN('B', 7);            // Blue LED
RCC- >AHB1ENR |= BIT(PINBANK(led));     // Enable GPIO clock for LED
gpio_set_mode(led, GPIO_MODE_OUTPUT);  // Set blue LED to output mode
for (;;) asm volatile("nop");          // Infinite loop
return 0;
}

接下來需要做的就是找到如何開關(guān) GPIO 引腳，然后在主循環(huán)中點亮 LED，延時，熄滅 LED，延時。在芯片數(shù)據(jù)手冊 8.4.7 節(jié)，可以看到 BSRR 寄存器與設(shè)置電壓高低有關(guān)，低 16 位設(shè)置 ODR 寄存器輸出高，高 16 位設(shè)置 ODR 寄存器輸出低。為此定義一個 API 函數(shù)：

static inline void gpio_write(uint16_t pin, bool val) {
struct gpio *gpio = GPIO(PINBANK(pin));
gpio- >BSRR |= (1U < < PINNO(pin)) < < (val ? 0 : 16);
}

下一步我們需要實現(xiàn)一個延時函數(shù)，目前還不需要精確延時，所以定義一個 spin() 函數(shù)，執(zhí)行 NOP 指令給定的次數(shù)：

static inline void spin(volatile uint32_t count) {
while (count--) asm("nop");
}

最后，修改主循環(huán)來讓 LED 閃爍起來：

for (;;) {
gpio_write(pin, true);
spin(999999);
gpio_write(pin, false);
spin(999999);
}

執(zhí)行 make flash 來看藍(lán)色 LED 閃爍吧！

完整工程源碼可以在 step-1-blinky 文件夾找到。