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1、STM32实现跑马灯实验共11页文档6.1 STM32 IO简介要练说，先练胆。说话胆小是幼儿语言发展的障碍。不少幼儿当众说话时显得胆怯：有的结巴重复，面红耳赤；有的声音极低，自讲自听；有的低头不语，扯衣服，扭身子。总之，说话时外部表现不自然。我抓住练胆这个关键，面向全体，偏向差生。一是和幼儿建立和谐的语言交流关系。每当和幼儿讲话时，我总是笑脸相迎，声音亲切，动作亲昵，消除幼儿畏惧心理，让他能主动的、无拘无束地和我交谈。二是注重培养幼儿敢于当众说话的习惯。或在课堂教学中，改变过去老师讲学生听的传统的教学模式，取消了先举手后发言的约束，多采取自由讨论和谈话的形式，给每个幼儿较多的当众说话的机会，

2、培养幼儿爱说话敢说话的兴趣，对一些说话有困难的幼儿，我总是认真地耐心地听，热情地帮助和鼓励他把话说完、说好，增强其说话的勇气和把话说好的信心。三是要提明确的说话要求，在说话训练中不断提高，我要求每个幼儿在说话时要仪态大方，口齿清楚，声音响亮，学会用眼神。对说得好的幼儿，即使是某一方面，我都抓住教育，提出表扬，并要其他幼儿模仿。长期坚持，不断训练，幼儿说话胆量也在不断提高。 本章将要实现的是控制ALIENTEK战舰STM32开发板上的两个LED实现一个类似跑马灯的效果，该实验的关键在于如何控制STM32的IO口输出。了解了STM32的IO口如何输出的，就可以实现跑马灯了。通过这一章的学习，你将初

3、步掌握STM32基本IO口的使用，而这是迈向STM32的第一步。死记硬背是一种传统的教学方式,在我国有悠久的历史。但随着素质教育的开展,死记硬背被作为一种僵化的、阻碍学生能力发展的教学方式,渐渐为人们所摒弃;而另一方面,老师们又为提高学生的语文素养煞费苦心。其实,只要应用得当,“死记硬背”与提高学生素质并不矛盾。相反,它恰是提高学生语文水平的重要前提和基础。 这一章节因为是第一个实验章节，所以我们在这一章将讲解一些知识为后面的实验做铺垫。为了小节标号与后面实验章节一样，这里我们不另起一节来讲。其实,任何一门学科都离不开死记硬背,关键是记忆有技巧,“死记”之后会“活用”。不记住那些基础知识,怎么

4、会向高层次进军?尤其是语文学科涉猎的范围很广,要真正提高学生的写作水平,单靠分析文章的写作技巧是远远不够的,必须从基础知识抓起,每天挤一点时间让学生“死记”名篇佳句、名言警句,以及丰富的词语、新颖的材料等。这样,就会在有限的时间、空间里给学生的脑海里注入无限的内容。日积月累,积少成多,从而收到水滴石穿,绳锯木断的功效。 在讲解STM32的GPIO之前，首先打开我们光盘的第一个固件库版本实验工程跑马灯实验工程（光盘目录为:“4，程序源码标准例程-V3.5库函数版本实验1跑马灯/USER/LED.Uv2”）,可以看到我们的实验工程目录：图6.1.1 跑马灯实验目录结构接下来我们逐一讲解一下我们的工

5、程目录下面的组以及重要文件。 组FWLib下面存放的是ST官方提供的固件库函数，里面的函数我们可以根据需要添加和删除，但是一定要注意在头文件stm32f10x_conf.h文件中注释掉删除的源文件对应的头文件，这里面的文件内容用户不需要修改。 组CORE下面存放的是固件库必须的核心文件和启动文件。这里面的文件用户不需要修改。 组SYSTEM是ALIENTEK提供的共用代码，这些代码的作用和讲解在第五章都有讲解，大家可以翻过去看下。 组HARDWARE下面存放的是每个实验的外设驱动代码，他的实现是通过调用FWLib下面的固件库文件实现的，比如led.c里面调用stm32f10x_gpio.c里面

6、的函数对led进行初始化，这里面的函数是讲解的重点。后面的实验中可以看到会引入多个源文件。 组USER下面存放的主要是用户代码。但是system_stm32f10x.c文件用户不需要修改，同时stm32f10x_it.c里面存放的是中断服务函数，这两个文件的作用在3.1节有讲解，大家可以翻过去看看。Main.c函数主要存放的是主函数了，这个大家应该很清楚。针对第步中怎么随意添加和删除固件库文件，这里我们稍微讲解一下。首先从上面的图中可以看到，stm32f10x_gpio.c源文件下面include了好几个头文件，其中有一个stm32f10x_conf.h，这个文件会被每个固件库源文件引用。我们

7、可以打开看看里面的内容：图6.1.2 stm32f10x_conf文件内容从图中可以看出，在头文件stm32f10x_conf.h文件中，我们包含了四个.h头文件，那是因为我们的FWLib组下面引入了相应的4个.c源文件。同时大家记住，后面三个源文件stm32f10x_rcc.c,stm32f10x_usart.c以及misc.c在每个实验基本都需要添加。在这个实验中，因为LED是关系到STM32的GPIO，所以我们增加了stm32f10x_gpio.c和头文件stm32f10x_gpio.h的引入。添加和删除固件库源文件的步骤是：1. 在stm32f10x_conf.h文件引入需要的.h头文

8、件。这些头文件在每个实验的目录STM32F10x_FWLibinc下面都有存放。2. 在FWLib下面加入步骤一中引入的.h头文件对应的源文件。记住最好一一对应，否则就有可能会报错。这些源文件在每个实验的STM32F10x_FWLibsrc目录下面都有存放。添加方法请参考3.3节的内容。最后我们讲解一下这些组之间的层次结构：图6.1.3 代码层次结构图从层次图中可以看出，我们的用户代码和HARDWARE下面的外设驱动代码再不需要直接操作寄存器，而是直接或间接操作官方提供的固件库函数。但是后面我们的为了让大家更全面方便的了解外设，我们会增加重要的外设寄存器的讲解，这样对底层知识更加了解，方便我们

9、深入学习固件库。准备内容我们就讲解到这里，接下来我们就要进入我们跑马灯实验的讲解部分了。这里需要说明一下，我们在讲解固件库之前会首先对重要寄存器进行一个讲解，这样是为了大家对寄存器有个初步的了解。大家学习固件库，并不需要记住每个寄存器的作用，而只是通过了解寄存器来对外设一些功能有个大致的了解，这样对以后的学习也很有帮助。首先要提一下，在固件库中，GPIO端口操作对应的库函数函数以及相关定义在文件stm32f10x_gpio.h和stm32f10x_gpio.c中。STM32的IO口相比51而言要复杂得多，所以使用起来也困难很多。首先STM32的IO口可以由软件配置成如下8种模式：1、输入浮空2

10、、输入上拉3、输入下拉4、模拟输入5、开漏输出6、推挽输出7、推挽式复用功能8、开漏复用功能每个IO口可以自由编程，但IO口寄存器必须要按32位字被访问。STM32的很多IO口都是5V兼容的，这些IO口在与5V电平的外设连接的时候很有优势，具体哪些IO口是5V兼容的，可以从该芯片的数据手册管脚描述章节查到（I/O Level标FT的就是5V电平兼容的）。STM32的每个IO端口都有7个寄存器来控制。他们分别是：配置模式的2个32位的端口配置寄存器CRL和CRH；2个32位的数据寄存器IDR和ODR；1个32位的置位/复位寄存器BSRR；一个16位的复位寄存器BRR；1个32位的锁存寄存器LCK

11、R。大家如果想要了解每个寄存器的详细使用方法，可以参考STM32中文参考手册V10P105P129。CRL和CRH控制着每个IO口的模式及输出速率。STM32的IO口位配置表如表6.1.4所示：表6.1.4STM32的IO口位配置表STM32输出模式配置如表6.1.5所示：表6.1.5 STM32输出模式配置表接下来我们看看端口低配置寄存器CRL的描述，如图6.1.6所示：图6.1.6端口低配置寄存器CRL各位描述该寄存器的复位值为0X4444 4444，从图6.1.4可以看到，复位值其实就是配置端口为浮空136 输入模式。从上图还可以得出：STM32的CRL控制着每组IO端口（AG）的低8位

12、的模式。每个IO端口的位占用CRL的4个位，高两位为CNF，低两位为MODE。这里我们可以记住几个常用的配置，比如0X0表示模拟输入模式（ADC用）、0X3表示推挽输出模式（做输出口用，50M速率）、0X8表示上/下拉输入模式（做输入口用）、0XB表示复用输出（使用IO口的第二功能，50M速率）。CRH的作用和CRL完全一样，只是CRL控制的是低8位输出口，而CRH控制的是高8位输出口。这里我们对CRH就不做详细介绍了。下面我们讲解一下怎样通过固件库设置GPIO的相关参数和输出。GPIO相关的函数和定义分布在固件库文件stm32f10x_gpio.c和头文件stm32f10x_gpio.h文件

13、中。在固件库开发中，操作寄存器CRH和CRL来配置IO口的模式和速度是通过GPIO初始化函数完成：void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)；这个函数有两个参数，第一个参数是用来指定GPIO，取值范围为GPIOAGPIOG。第二个参数为初始化参数结构体指针，结构体类型为GPIO_InitTypeDef。下面我们看看这个结构体的定义。首先我们打开我们光盘的跑马灯实验，然后找到FWLib组下面的stm32f10x_gpio.c文件，定位到GPIO_Init函数体处，双击入口参数类型GPIO_InitT

14、ypeDef后右键选择“Go to definition of ”可以查看结构体的定义：typedef structuint16_t GPIO_Pin; GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; GPIO_InitTypeDef;下面我们通过一个GPIO初始化实例来讲解这个结构体的成员变量的含义。通过初始化结构体初始化GPIO的常用格式是：GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;/LED0-PB.5 端口配置

15、GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; /推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;/速度50MHzGPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);/根据设定参数配置GPIO上面代码的意思是设置GPIOB的第5个端口为推挽输出模式，同时速度为50M。从上面初始化代码可以看出，结构体GPIO_InitStructure的第一个成员变量GPIO_Pin用来设置是要初始化哪个或者哪些IO口；第二个成员变量GPIO_Mode是用来设置对应IO端口的输出输

16、入模式，这些模式是上面我们讲解的8个模式，在MDK中是通过一个枚举类型定义的：typedef enum GPIO_Mode_AIN = 0x0,/模拟输入GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,/浮空输入GPIO_Mode_IPD = 0x28,/下拉输入GPIO_Mode_IPU = 0x48,/上拉输入GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,/开漏输出GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,/通用推挽输出GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,/复用开漏输出GPIO_Mode_AF_PP = 0x18/复用推挽 GPIOMode_TypeDef;第三

17、个参数是IO口速度设置，有三个可选值，在MDK中同样是通过枚举类型定义：typedef enumGPIO_Speed_10MHz = 1,GPIO_Speed_2MHz, GPIO_Speed_50MHzGPIOSpeed_TypeDef;这些入口参数的取值范围怎么定位，怎么快速定位到这些入口参数取值范围的枚举类型，在我们上面章节4.7的“快速组织代码”章节有讲解，不明白的朋友可以翻回去看一下，这里我们就不重复讲解，在后面的实验中，我们也不再去重复讲解怎么定位每个参数的取值范围的方法。IDR是一个端口输入数据寄存器，只用了低16位。该寄存器为只读寄存器，并且只能以16位的形式读出。该寄存器各位

18、的描述如图6.1.7所示：图6.1.7端口输入数据寄存器IDR各位描述要想知道某个IO口的电平状态，你只要读这个寄存器，再看某个位的状态就可以了。使用起来是比较简单的。在固件库中操作IDR寄存器读取IO端口数据是通过GPIO_ReadInputDataBit函数实现的：uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)比如我要读GPIOA.5的电平状态，那么方法是：GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_5);返回值是1(Bit_SET)或者0(Bit_RESET);OD

19、R是一个端口输出数据寄存器，也只用了低16位。该寄存器为可读写，从该寄存器读出来的数据可以用于判断当前IO口的输出状态。而向该寄存器写数据，则可以控制某个IO口的输出电平。该寄存器的各位描述如图6.1.8所示：图6.1.8端口输出数据寄存器ODR各位描述在固件库中设置ODR寄存器的值来控制IO口的输出状态是通过函数GPIO_Write来实现的：void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);该函数一般用来往一次性一个GPIO的多个端口设值。BSRR寄存器是端口位设置/清除寄存器。该寄存器和ODR寄存器具有类似的作用，都可以用来设置G

20、PIO端口的输出位是1还是0。下面我们看看该寄存器的描述如下图：图6.1.9端口位设置/清除寄存器BSRR各位描述该寄存器通过举例子可以很清楚了解它的使用方法。例如你要设置GPIOA的第1个端口值为1，那么你只需要往寄存器BSRR的低16位对应位写1即可：GPIOA-BSRR=1BSRR=1LED文件夹下面，保存为led.c。在该文件中输入如下代码：#include led.h/初始化PB5和PE5为输出口.并使能这两个口的时钟/LED IO初始化void LED_Init(void)GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClock

21、Cmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);/使能PB,PE端口时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;/LED0-PB.5推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; /推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);/PB.5

22、输出高GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;/LED1-PE.5推挽输出GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5); /PE.5 输出高该代码里面就包含了一个函数void LED_Init(void)，该函数的功能就是用来实现配置PB5和PE5为推挽输出。这里需要注意的是：在配置STM32外设的时候，任何时候都要先使能该外设的时钟！GPIO是挂载在APB2总线上的外设，在固件库中对挂载在APB2总线上的外设时钟使能是通过函数RCC_APB2PeriphClo

23、ckCmd()来实现的。对于这个入口参数设置，在我们前面的“快速组织代码”章节已经讲解很清楚了。看看我们的代码：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);/使能GPIOB,GPIOE端口时钟这行代码的作用是使能APB2总线上的GPIOB和GPIOE的时钟。在配置完时钟之后，LED_Init配置了GPIOB.5和GPIOE.5的模式为推挽输出，并且默认输出1。这样就完成了对这两个IO口的初始化。函数代码是：GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;/L

24、ED0-GPIOB.5 端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; /推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;/IO口速度为50MHzGPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);/初始化GPIOB.5GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);/GPIOB.5 输出高GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;/LED1-GPIOE.5推挽输出GPIO_Init(GPIOE, &G

25、PIO_InitStructure);/初始化GPIOE.5GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5); /GPIOE.5 输出高这里需要说明的是，因为GPIOB和GPIOE的IO口的初始化参数都是设置在结构体变量GPIO_InitStructure中，因为两个IO口的模式和速度都一样，所以我们只用初始化一次，在GPIOE.5的初始化的时候就不需要再重复初始化速度和模式了。最后一行代码：GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5);的作用是在初始化中将GPIOE.5输出设置为高。保存led.c代码，然后我们按同样的方法，新建一个led.h文件，也保存在LED文

26、件夹下面。在led.h中输入如下代码：#ifndef _LED_H#define _LED_H#include sys.h/LED端口定义#define LED0 PBout(5)/ DS0#define LED1 PEout(5)/ DS1void LED_Init(void);/初始化#endif这段代码里面最关键就是2个宏定义：#define LED0 PBout(5)/ DS0#define LED1 PEout(5)/ DS1这里使用的是位带操作来实现操作某个IO口的1个位的，关于位带操作前面第五章5.2.1已经有介绍，这里不再多说。需要说明的是，这里同样可以使用固件库操作来实现IO口操作。如下：GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);/设置GPIOB.5输出1,等同LED0=1;GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);/设置GPIOB.5输出0,等同LED0=0;有兴趣的朋友不妨修改我们的位带操作为库函数直接操作，这样也有利于学习。将led.h也保存一下。接着，我们在Manage Components管理里面新建一个HARDWARE的组，并把led.c加入到这个组里面，如图6.3.2所示：图6.3.2 给工程新增HARDWARE组单击OK，回到工程，然后你会发现在Project