【STM32F10x系列】一：寄存器相關操作

并非所有處理器都有庫函數，而隻有在STM32才擁有庫函數以友善的調用庫函數去書寫代碼。真正操作處理器的本質還是寄存器，隻有了解如何利用寄存器去運作程式，去學習其他處理器就會比較容易上手了

程式在位址中跳轉，而位址以寄存器的方式進行分布。是以今天先嘗試使用位址來操作寄存器寫入程式。具體的位址分布可根據文檔《STM32F103xE資料手冊》及《STM32F10x參考手冊》進行查詢

預備知識

1、main()函數及編譯的預處理工作

  編譯器在編譯時總是從main.c入口函數開始運作（初學暫未能遇到從其他.c開始編譯的類型），然後去讀取在預處理階段（include）的其他.h檔案，将其他.h檔案中的宏、變量、函數等進行檢查觀測是否出現重複定義或者錯誤，最後将其内容掃描進.c檔案中運作。其他.h檔案中包含的函數一般寫入其對應的.c檔案中加以子產品化調用

2、volatile關鍵字

  volatile關鍵字告訴編譯器從寄存器位址取值而不是在緩存器裡取值，使用volatile關鍵字聲明變量的值，可以保證對特殊位址的穩定通路而不至于被改變

3、GPIO

GPIO标準：标準I/O口承受5V電壓；18MHz翻轉速度；每個GPIO口分為7個端口；可對位設定及清零

端口：每個端口配置兩個配置寄存器、兩個資料寄存器、一個置位/複位寄存器、一個複位寄存器、一個鎖定寄存器

端口位配置

4、GPIO庫函數

5、GPIO寄存器

有了以上的基礎，那麼先簡單的編寫一個點亮GPIOA端口1，2，3，4管腳的led燈程式吧

     ——首先在main.c檔案中包含stm32f10x.h頭檔案，這個檔案中包含了各種外設庫函數的定義，并且在.c檔案中寫下入口函數，具體如下

#include "stm32f10x.h"
int main(void)
{

}
           

注意一件有趣的事情是，在keil軟體中若最後一行代碼 } 後面沒有多加一行，就會出現如下錯誤：

user\led_exti.c(46): warning:  #1-D: last line of file ends without a newline

這隻是工程師設計軟體時候的設定，以後隻要記得寫完代碼後多回車一行即可

    ——關于GPIOx_CRL的配置

  通過上面的圖示可以看出，若需要配置GPIOA的1234管腳，那麼需要使用到端口配置低寄存器GPIOx_CRL

  需要解釋的是，每個端口都有16個管腳，其中0-7為低位，8-15為高位。

  可以看出編号為0123的位屬于PA0，4567的位屬于PA1，依次類推可找出需要設定的PA1/2/3/4

  因為按要求需要點亮GPIOA，則寄存器名：GPIOA_CRL。表中MODE和CNFx依次排列，MODE用于選擇輸入/輸出速率，CNFx用于選擇輸入/輸出工作模式。

絕大多數情況下使用推挽式輸出，遇到I2C總線使用開漏輸出

  是以在CNF中選擇00即可，而在速率選擇中暫選擇50MHz，也即是11。故在PA1管腳，也即是4567位上寫入0011，依次可推斷出其他管腳的值都是換算成十六進制的0x3。

  在寄存器中，一個位址的是由基位址＋偏移位址 組成，從《STM32F103xE資料手冊》（以下簡稱資料手冊）中可得知，PortA的位址映射在0x40010800-0x40010BFF中，這是基位址，另可知偏移位址為0x00。是以目前GPIOx_CRL的位址等于0x40010800H+0x00H，之後在此位址中寫入0011、0011的資料就可以實作管腳的初始化配置。

#define GPIO_CRL   (*(volatile unsigned long *)0x40010800)
           

注解：其中使用unsigned long類型取出寄存器位址0x40010800，然後外圍再套一個取位址符以将該位址取入GPIO_CRL這個變量名中

  ——關于GPIOx_ODR的配置

  GPIOx_ODR是端口輸出資料寄存器，其參數如下

  此寄存器16-31位是保留位。在0-15管腳中寫入1，則輸入高電平；寫入0，則輸入低電平。若設定的LED是共陰極觸發，則寫入1輸出高電平點亮，寫入0輸出低電平熄滅。可知ODR的偏移位址為0Ch，則寄存器GPIOx_ODR的位址為0x40010800H+0x0CH。

  其中GPIOx_BSRR也可實作端口位設定，不過暫時不管，其BRR為端口位清除。

  GPIOx_LCKR為端口配置鎖定寄存器，可以讓端口為寫入操作期間不可改變端口值，也暫時不需要考慮。

#define	GPIOA_ODR   (*(unsigned long *)0x4001080c)
           

—— 關于RCC寄存器的配置

  由系統的構架圖可以看出

  其中GPIOA是挂靠在APB2總線上的，而此時便需要另外一個寄存器——RCC寄存器，可以在資料手冊文檔中找到RCC在存儲器中的位址映射在0x40021000-0x400233FFH。關于RCC線上路中的時鐘控制，此節暫不詳談，可知其選擇為72MHz即可。

  具體RCC中包含了如下寄存器

該寄存器的端口位設定如下

若要開啟GPIOA端口使能，則需要将位2寫入1

  其中RCC_APB2ENR的寄存器偏移位址是0x18。是以可知寄存器RCC_APB2ENR的位址為0x40021000H+0x18H

#define RCCAPB2ENR (*(volatile unsigned long *)0x40021018)
           

——當我們整理好資料後，最終編寫出的程式即為

#include "stm32f10x.h"

#define RCCAPB2ENR (*(volatile unsigned long *)0x40021018)  
#define GPIO_CRL   (*(volatile unsigned long *)0x40010800)  
#define	GPIOA_ODR   (*(unsigned long *)0x4001080c)

void Delay(unsigned long N);

int main(void)
{
    RCCAPB2ENR |= (1<<2); //使能
    GPIOA_CRL &= 0xfff0000f; //清除端口位
    GPIOA_CRL |= 0x00033330; //将端口設定為推挽式輸出和50MHz速率
    GPIOA_ODR  &= ~((1<<1)|(1<<2)|(1<<3)|(1<<4)); //輸入低電平，燈熄滅
    
    
    while(1)
    {
    GPIOA_ODR &= ((1<<1)|(1<<2)|(1<<3)|(1<<4)); //點亮LED燈
    Delay(10000);
    }
}
void Delay(unsigned long N)
{
    while(N)
    { }
}