如何去实现一种STM32F103点亮LED流水灯的设计

1294 STM32F103 流水灯

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 STM32F103系列芯片的映射原理是什么？ GPIO端口的初始化设置步骤有哪些？如何去实现一种STM32F103点亮LED流水灯的设计？ 0
2022-2-11 07:12:34　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 20 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 18 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 17 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 16 个回答。邀请回答科源机电该类别下有 15 个回答。邀请回答 liutiefu 该类别下有 15 个回答。邀请回答 kghfh 该类别下有 14 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 13 个回答。邀请回答 dgfdf 该类别下有 13 个回答。邀请回答 723662364d 该类别下有 13 个回答。邀请回答一巷清苑该类别下有 13 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 12 个回答。邀请回答 YOYOOO 该类别下有 12 个回答。邀请回答 h1654155275.6473 该类别下有 12 个回答。邀请回答 hjhdf 该类别下有 12 个回答。邀请回答 efwedfd 该类别下有 12 个回答。邀请回答小华同学该类别下有 12 个回答。邀请回答 jsqueh 该类别下有 12 个回答。邀请回答红旧衫该类别下有 12 个回答。邀请回答早知该类别下有 12 个回答。邀请回答举报泡芙奶昔相关推荐 • 如何利用STM32F103去点亮一种流水灯呢 918 • 怎样通过STM32F103寄存器去点亮LED流水灯呢 886 • 如何去实现一种基于stm32f407vet6点亮led的设计 1704 • 如何去实现一种LED流水灯来回循环点亮的设计？ 1126 • 如何使用STM32F103系列芯片以寄存器的方式点亮LED流水灯 1715 • 如何利用STM32F103寄存器方式点亮LED流水灯？ 1793 • 流水灯的控制原理是什么？怎样去设计一种流水灯？ 2283 • 怎样在STM32F103开发板上去点亮第一个流水灯呢 950 • 如何利用STM32F103寄存器方式点亮LED流水灯？ 1072 • 如何对基于STM32F103R6的流水灯进行Proteus仿真呢 6124 1个回答

一. STM32F103系列芯片的映射原理

什么是寄存器？

寄存器是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。
（1）地址映射

为了保证CPU执行指令时可正确访问存储单元，需将用户程序中的逻辑地址转换为运行时由机器直接寻址的物理地址的过程。
芯片外接外部RAM和外部ROM的时候，RAM和ROM器件都是独立器件，并没有地址一说，或者说都只有自己的绝对地址，且从0x00开始。而对于CPU来说，0x00地址只能有1个，所以外接器件挂到CPU上时只能做地址映射，如RAM的地址为0x3000 0000, ROM地址为0x4000 0000, 这样CPU就做了统一编址。也就是说这些地址要统一分配使用，总共就只有4G，所以说内存（RAM）、端口（寄存器）和存储器（RAM）都被映射到改4G空间里面。

地址空间的分布：
如下图为地址映射的图解图

（2）寄存器映射

存储器本身不具有地址信息，它的地址是由芯片厂商或用户分配，给存储器分配地址的过程就称为存储器映射。

下图为存储器映射图

在存储器 Block2 这块区域，设计的是片上外设，它们以四个字节为一个单元，共32bit，每一个单元对应不同的功能，当我们控制这些单元时就可以驱动外设工作。我们可以找到每个单元的起始地址，然后通过 C 语言指针的操作方式来访问这些单元，如果每次都是通过这种地址的方式来访问，不仅不好记忆还容易出错，这时我们可以根据每个单元功能的不同，以功能为名给这个内存单元取一个别名，这个别名就是我们经常说的寄存器，这个给已经分配好地址的有特定功能的内存单元取别名的过程就叫寄存器映射。

GPIO 有很多个寄存器，每一个都有特定的功能。每个寄存器为 32bit，占四个字节，在该外设的基地址上按照顺序排列，寄存器的位置都以相对该外设基地址的偏移地址来描述，下面以 GPIOB 端口为例，来说明 GPIO 都有哪些寄存器

二. GPIO端口的初始化设置步骤

（1）GPIO介绍

GPIO 是通用输入输出端口的简称，简单来说就是 STM32 可控制的引脚，STM32 芯片的 GPIO 引脚与外部设备连接起来，从而实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能。
STM32 芯片的 GPIO 被分成很多组，每组有 16 个引脚，如型号为STM32F103VET6 型号的芯片有 GPIOA、GPIOB、GPIOC至 GPIOE共 5组 GPIO，芯片一共 100个引脚，其中 GPIO就占了一大部分，所有的 GPIO 引脚都有基本的输入输出功能。
如下图为GPIO结构图
GPIO模式

[tr]分类工作模式[/tr]

输入类	模拟/浮空/上拉/下拉
输出类	推挽/开漏
复用类	推挽/开漏

（2）时钟配置

stm32的时钟是由内部或外部振荡器产生的“频率”，而被人们形象的称为“系统时钟”。最大为72MHz换成周期T为：1/72MHz≈13.9ns

为什么要用时钟
因为 STM32 本身非常复杂，外设非常的多，但是并不是所有外设都需要系统时钟这么高的频率，比如看门狗以及 RTC 只需要几十 k 的时钟即可。同一个电路，时钟越快功耗越大，同时抗电磁干扰能力也会越弱，所以对于较为复杂的 MCU 一般都是采取多时钟源的方法来解决这些问题。
STM32 有5个时钟源:HSI、HSE、LSI、LSE、PLL

HSI是高速内部时钟，RC振荡器，频率为16MHz，精度不高。可以直接作为系统时钟或者用作PLL时钟输入。
HSE是高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围为4MHz~26MHz。(此处以25M为例)
LSI是低速内部时钟，RC振荡器，频率为32kHz，提供低功耗时钟。主要供独立看门狗和自动唤醒单元使用。
LSE是低速外部时钟，接频率为32.768kHz的石英晶体。RTC
PLL为锁相环倍频输出。

（3）输入输出模式设置

输入输出模式

[tr]输入模式含义[/tr]

输入浮空（GPIO_Mode_IN_FLOATING）	浮空就是逻辑器件与引脚即不接高电平，也不接低电平
输入上拉(GPIO_Mode_IPU)	将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平
输入下拉(GPIO_Mode_IPD)	就是把电压拉低，拉到GND
模拟输入(GPIO_Mode_AIN)	模拟输入是指传统方式的输入，数字输入是输入PCM数字信号，即0,1的二进制数字信号，通过数模转换，转换成模拟信号，经前级放大进入功率放大器，功率放大器还是模拟的

[tr]输出模式含义[/tr]

开漏输出(GPIO_Mode_Out_OD)	输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平状态需要上拉电阻才行，适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强（一般20mA以内）
开漏复用功能(GPIO_Mode_AF_OD)	可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用IO口使用）
推挽式输出(GPIO_Mode_Out_PP)	可以输出高，低电平，连接数字器件;推挽结构一般是指两个三级管分别受到互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源低定
推挽式复用功能(GPIO_Mode_AF_PP)	可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（并非作为通用IO口使用）

（4）速率设置

GPIO的输出速率：GPIO电平每秒切换的最大次数

输出速率主要体现I/O驱动电路的输出反应能力，通过选择不同的输出驱动速率，实现最佳的噪声与和功耗控制。选择输出驱动速率越高，噪声也越大，相应的芯片功耗也会越大。

三. 实例——LED流水灯

内容：以 STM32最小系统核心板(STM32F103C8T6)+面包板+3只红绿黄LED搭建电路，使用GPIOB、GPIOC、GPIOA这3个端口控制LED灯轮流闪烁，间隔时长1秒

（1）设计思路

要控制三个LED灯输出，需要设置三个GPIO端口分别为LED灯提供输出，本文采取A7、B9、C15三个GPIO端口
流水灯要轮流输出，则需要定时改变三个GPIO口的输出电平状态，我采取GPIO端口输出低电平时，LED灯亮，并且三个端口同时输出状态下只有一个端口的输出状态为低电平
通过调节时钟设置，使得低电平输出时间为1s

（2）生成.hex文件