STM32時鐘與GPIO分析 基于STM32的LED燈開發(fā)
一、 STM32時鐘分析
寄存器 ：寄存器的功能是存儲二進制代碼，它是由具有存儲功能的觸發(fā)器組合起來構成的。一個觸發(fā)器可以存儲1位二進制代碼，故存放n位二進制代碼的寄存器，需用n個觸發(fā)器來構成
在計算機領域，寄存器是CPU內(nèi)部的元件，包括通用寄存器、專用寄存器和 控制寄存器 。寄存器擁有非常高的讀寫速度，所以在寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送非常快。
控制寄存器 ：相當一排可通過0/1進行設置外設功能的開關，程序中通過地址查找到對應的寄存器，所以說控制寄存器的地址是唯一。
芯片時鐘：芯片工作時，是需要脈沖，脈沖相當于給芯片起振，可保證芯片的正常工作，類似于人，心臟正常跳動，人體生命特征才能正常。
1HZ：一秒產(chǎn)生1個脈沖
頻率換算單位：
1GHZ = 1000MHZ = 1000 000KHZ = 1000 000 000HZ
STM32時鐘源
時鐘源是可以產(chǎn)生器件。
| LSIRC 32KHZ | 32 kHz低速內(nèi)部RC (LSI RC) |
|---|---|
| LSEOSC 32.168KHZ | 32.768 kHz低速外部晶振（LSE晶振） |
| 16MHZ HSI RC | 16MHZ高速內(nèi)部RC (LSI RC) |
| 4-26MHZ HSE OSC | 4-26MHZ高速外部晶振（HSE 晶振）粵嵌開發(fā)板外部晶振為8MHZ |
注意：外部晶振產(chǎn)生的脈沖是精準， RC振蕩時鐘產(chǎn)生的脈沖是不精準
STM32主要總線時鐘頻率
| SYSCLK | 168MHZ |
|---|---|
| HCLK | 168MHZ |
| AHB1/AHB2 | 168MHZ |
| APB1 | 42MHZ |
| APB2 | 84MHZ |
Al解釋：
在STM32微控制器中，有一些關鍵的概念需要了解：
- SYSCLK（System Clock）：是微控制器系統(tǒng)中的主時鐘源，它驅(qū)動著整個系統(tǒng)，包括CPU、外設等。SYSCLK的頻率決定了整個系統(tǒng)的工作速度。
- HCLK（AHB Bus Clock）：是系統(tǒng)的主總線時鐘，它連接了CPU、內(nèi)存、外設等，用于數(shù)據(jù)傳輸和控制信號。
- 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，如DMA控制器、GPIO控制器等。AHB1和AHB2是兩個不同的總線，它們可以擁有不同的配置和頻率。
- APB1（Advanced Peripheral Bus 1）：是高級外設總線，用于連接一些低速外設，如定時器、串口通信等。APB1總線上的外設可以以較低的頻率工作。
- APB2（Advanced Peripheral Bus 2）：是高級外設總線，用于連接一些高速外設，如GPIO、SPI、I2C等。APB2總線上的外設可以以較高的頻率工作。
二、 GPIO分析
1、GPIO
GPIO: GPIO（英語：General-purpose input/output），通用型之輸入輸出的簡稱。
GPIO分組
STM32F407ZET6（芯片型號）
- 一共有7組IO口（PA PB PC PD PE PF PG）
- 每組IO口有16個IO引腳
- 一共16X7=112個IO引腳
外加2個PH0和PH1
一共114個IO口引腳（I:input O:output）
原理圖上GPIO連接與功能說明
每組（PA PB PC PD PE PF PG）通用 I/O 端口包括：
?4 個 32 位配置寄存器（GPIOx_MODER、GPIOx_OTYPER、GPIOx_OSPEEDR 和 GPIOx_PUPDR）。
?2 個 32 位數(shù)據(jù)寄存器（GPIOx_IDR 和 GPIOx_ODR）。
?1 個 32 位置位/復位寄存器 (GPIOx_BSRR)、
?1 個 32 位鎖定寄存器(GPIOx_LCKR)
?2 個 32 位復用功能選擇寄存器（GPIOx_AFRH 和 GPIOx_AFRL）。
GPIO工作方式（寄存器設置GPIO工作方式）
n4種輸入模式
q浮空輸入（沒有上下拉電阻）
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開漏輸出（帶上拉或者下拉）
q開漏復用功能（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：
開漏輸出只能輸出0（低電平），若想出輸出1（高電平），需要外部接上拉電阻（類似到51單片機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GPIOF組時鐘
//將第5位置1 使能GPIOF組時鐘
RCC_AHB1ENR |= (0x01< 5);
3、設置PF9燈為輸出模式 輸出推挽 上拉 速度（50MHZ）
4、通過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))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOF_MODER (*((unsigned int *)(0x40021400+0x00))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOF_OTYPER (*((unsigned int *)(0x40021400+0x04))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOF_OSPEEDR (*((unsigned int *)(0x40021400+0x08))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOF_PUPDR (*((unsigned int *)(0x40021400+0x0C))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOF_ODR (*((unsigned int *)(0x40021400+0x14))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOF_BSRR (*((unsigned int *)(0x40021400+0x18))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
void Led_Init(void);
#endif
二、led.c
#include "led.h"
/*********************************
引腳說明：
LED0 -- PF9
**********************************/
void Led_Init(void)
{
//將第5位置1 使能GPIOF組時鐘
RCC_AHB1ENR |= (0x01< 5);
//設置GPIOF9為輸出模式
GPIOF_MODER &= ~(0x01< 19); //19位清0
GPIOF_MODER |= (0x01< 18); //18位置1
//設置GPIOF9為輸出推挽
GPIOF_OTYPER &= ~(0x01< 9); //9位清0
//設置GPIOF9為上拉
GPIOF_PUPDR &= ~(0x01< 19); //19位清0
GPIOF_PUPDR |= (0x01< 18); //18位置1
//設置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：將一個不確定的信號，通過一個電阻與電源VCC相連，固定在高電平；通過一個電阻與電源GND相連，固定在低電平
2、上拉是對器件注入電流，灌電流；下拉是對引腳進行分流，拉電流；
3、當一個接有上拉電阻的IO端口設置為輸入狀態(tài)時，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))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOF_MODER (*((unsigned int *)(0x40021400+0x00))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOF_OTYPER (*((unsigned int *)(0x40021400+0x04))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOF_OSPEEDR (*((unsigned int *)(0x40021400+0x08))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOF_PUPDR (*((unsigned int *)(0x40021400+0x0C))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOF_ODR (*((unsigned int *)(0x40021400+0x14))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOF_BSRR (*((unsigned int *)(0x40021400+0x18))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOE_MODER (*((unsigned int *)(0x40021000+0x00))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOE_OTYPER (*((unsigned int *)(0x40021000+0x04))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOE_OSPEEDR (*((unsigned int *)(0x40021000+0x08))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOE_PUPDR (*((unsigned int *)(0x40021000+0x0C))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOE_ODR (*((unsigned int *)(0x40021000+0x14))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
#define GPIOE_BSRR (*((unsigned int *)(0x40021000+0x18))) //值強制類型轉為地址，通過地址解引用，訪問地址空間的值
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組時鐘
RCC_AHB1ENR |= (0x01< _AHB1ENR |= (0x01< *********************************
引腳說明：
LED0 -- PF9
**********************************/
void Led0()
{
//設置GPIOF9為輸出模式
GPIOF_MODER &= ~(0x01< MODER |= (0x01< _OTYPER &= ~(0x01< PUPDR &= ~(0x01< _PUPDR |= (0x01< OSPEEDR |= (0x01< _OSPEEDR &= ~(0x01< *********************************
引腳說明：
LED1 -- PF10
**********************************/
void Led1()
{
//設置GPIOF10為輸出模式
GPIOF_MODER &= ~(0x01< MODER |= (0x01< _OTYPER &= ~(0x01< PUPDR &= ~(0x01< _PUPDR |= (0x01< OSPEEDR |= (0x01< _OSPEEDR &= ~(0x01< *********************************
引腳說明：
LED2 -- PE13
**********************************/
void Led2()
{
//將第4位置1 使能GPIOE組時鐘
RCC_AHB1ENR |= (0x01< MODER &= ~(0x01< _MODER |= (0x01< OSPEEDR |= (0x01< _OSPEEDR &= ~(0x01< PUPDR &= ~(0x01< _PUPDR |= (0x01< OTYPER &= ~(0x01< *******************************
引腳說明：
LED3 -- PE14
**********************************/
void Led3()
{
//設置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
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"
/*********************************
引腳說明：
Beep -- PF8
**********************************/
void Beep_Init(void)
{
//將第5位置1 使能GPIOF組時鐘
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
GPIOF_BSRR |= (0x01< 24);
delay(1000);
}
return 0;
}
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