基于STM32單片機對跑馬燈的控制

基于學習STM32有一段時間了，特意寫下一篇關于一個簡單的跑馬燈

的例程，梳理思路，也希望我自己的理解能幫到一些學習STM32的初學者

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首先，GPIO的配置種類有8種。分別為模擬輸入、浮空輸入，上拉輸入、下拉輸入、開漏輸出、推挽輸出、復用開漏輸出、復用推挽輸出。

下面將以實例的方式講解GPIO的設置及實現過程。

事例1：跑馬燈實驗

跑馬燈實驗的功能：LED燈進行有規律閃爍。（下面的LED燈的數量都為2個，所以關于寄存器的配置也將以兩組的方式進行講解）

首先要知道普通的IO就兩種功能一個為輸入，一個為輸出。然后再以輸入和輸出細分為以哪種模式輸出、以哪種模式輸入。要設置IO的模式這時就要使用到寄存器進行設置，STM32的IO端口一般由7個寄存器來進行控制。

分別為

（1）配置模式的2個32位的端口配置寄存器 CRL 和 CRH；

（2）2 個 32 位的數據寄存器 IDR 和 ODR；

（3）1 個 32 位的置位/復位寄存器BSRR；

（4）1個 16 位的復位寄存器 BRR；

（5）1 個 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：CRL、CRH、IDR、ODR。

首先，一般一個程序的開始都會從入口main函數開始執行，而一個功能的實現之前都需要做一些準備工作，當然跑馬燈也不例外，在程序執行前，IO需要初始化，而初始化要做的就是對程序需要用到的GPIO的寄存器進行配置。然后設定輸出設備的初始狀態，即跑馬燈的初始狀態。一般程序在執行前，輸出設備都會是處于關閉狀態。最后增加延時函數，讓LED燈在亮與滅之間有一段時間的狀態保留，不然時間過快，人類的視覺根本捕抓它的狀態變化。

下面來講一下實現跑馬燈效果的IO要怎么配置。首先先說一下使用LED來進行跑馬功能的話只需要用到RCC-》APB2ENR、GPIOX-》CRL、GPIOX-》ODR三個寄存器（GPIOX中的X表示為GPIO的組別，例如GPIOB表示在GPIO的B組上，因為一般單片機上的GPIO一般都會有很多組的，這樣也只是為了區分這些IO罷了）

CRL 和 CRH 控制著每個 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的時鐘！（可能有人會問“為什么一定要是使能時鐘呢？”答案是：GPIO也是外設的一種，然后外設是需要提供時鐘信號工作，以便于設置GPIO的數據傳輸速度的高速/低速輸出，所以有關數據的傳輸都是在時鐘信號的基礎上的。51單片的IO口也有時鐘，只是為了方便，默認開啟的，ST的為了更好的控制功耗，電路上做的可以選擇開關時鐘，降低功耗。補充網友的答案：“寄存器是基于觸發器的，觸發器的賦值是一定需要時鐘的，而寄存器的時鐘是由總線時鐘提供的，就是說沒有總線時鐘的話，你給寄存器值它是不會讀入的”）

然后設置兩個LED的GPIO的模式，因為LED是輸出設備，所以GPIO將設置成輸出模式，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。（有人可能有疑問為什么用的是32位的寄存器為什么還要為兩個寄存器來管理呢？難道是32位還不夠配置嗎？答案是：是的，不夠用。配置寄存器對一個GPIO的配置要用4個位來完成。一組GPIO有16個引腳，一個引腳要4位的話，那么16個引腳就要16*4=64，那么就要2個32位的寄存器來實現，所以就干脆把高八位給一個寄存器，低八位給另外一個寄存器，這就出現了CRL和CRH。也許有人還會有疑問說為什么一定要用4位來對一個引腳的配置呢？答案是肯定的，因為前面說了，對GPIO的配置首先配置為輸入模式或者輸出模式，然后再對輸入、輸出配置為哪種輸出，哪種輸入，是推挽輸出呢，還是開漏輸入呢，這都是需要至少2個位來進行配置，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實現的話，用00、01、10、11這種2個位來實現是最省資源的，所以2*2=4，所以對于1個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哪個引腳上。怎么查看LED的引腳到底接在哪呢？這個要看開發板的原理圖，不同的板子來說或者對于不同的商家來說在GPIO的引腳接線上會有不同，以我的開發板的原理圖可以發現LED燈的GPIO分別接在了GPIOB的pin5和GPIOE的pin5上，根據電路性質，一般會將LED設置為推挽輸出模式（可能這時就會有人問了，為什么就是推挽呢？為什么不是開漏呢？我的理解是：這是有電路性質決定的，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。而開漏是一直輸出低電平，當你要輸出高電平的時候需要加上拉）

通過查閱寄存器的數據手冊可知，00位通用推挽模式，那么

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GPIOB-》CRL |= 3 《《 20;//設置模數數據傳輸速率

GPIOB-》CRL &=~（3 《《 22）;//設置GPIO模式

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

最后就是設置LED的初始狀態了，再說之前先說一下ODR寄存器。

ODR是一個端口輸出數據寄存器，也只用了低16位。該寄存器為可讀寫，從該寄存器讀出來的數據可以用于判斷當前IO 口的輸出狀態。而向該寄存器寫數據，則可以控制某個 IO 口的輸出電平。

所以在配置LED初始化的時候就需要調用這個寄存器設置LED的初始狀態。

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GPIOE-》ODR|=1《《5;//設置LED的初始化狀態為1（1為到電平，亮滅有其電路決定，我的開發板由于接了上拉，使得低電平才是有效的，即0為LED燈亮，1為LED燈滅）

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這樣初始化函數就完成了。

具體初始化代碼如下：

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

#include “stm32f10x.h”

#include “led.h”

void led_Init（void）