如何利用STM32F103去点亮一种流水灯呢

一、STM32寄存器简介及GPIO端口的初始化设置三步骤

1、STM32寄存器简介及找寻寄存器地址

    寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和地址。 存放数据的寄存器是最好理解的，如果你需要读取一个数据，直接到这个寄存器所在的地方来问问他，数据是多少就行了。问寄存器这个动作，叫做访问寄存器。不同的数据会存放在不同的寄存器，例如引脚PA2与PB8的高低电平数据（1或0）肯定放在不同的寄存器里，那么怎么区分不同的寄存器呢？通过地址，不同的寄存器有不同的地址，就像老张行李寄存处在101号店铺，老王行李寄存处在258号店铺。
　 指令、地址寄存器与数据寄存器类似，里边存放的都是0和1，毕竟单片机也只认识机器码，机器码都是0或1，只是特别的规定下，数据寄存器里面存放的0和1表示数据，指令寄存器里存放的表示指令。
     找寻寄存器地址需要查看数据手册，但是手册中没有直接给出所有的寄存器的地址，需要读者稍加计算。STM32给不同的寄存器分配了不同的地址，有点像划分了片区。在《STM32中文参考手册_V10》的第28页，有不同寄存器的地址范围。
    例如，我们想要读取PB3引脚的电平，分为以下几步：

•      找到GPIOB的基地址
  

     也就是找到GPIOB的小区。结论是，所有GPIOB相关的寄存器，都住在0x4001 0C00到0x4001 0FFF范围内。

•    找到端口输入寄存器的地址偏移
  

     找到存储数据的那个屋子，结论是0x4001 0C00+8 = 0x4001 0C08

•     找到知道数据的那个人  
  

      PB3的数据位于从右往左数第4个。
   而这个寄存器的位数是32位（虽然高16位没有用到），这就是32位的单片机的意思。每个寄存器都占据4字节，32位。而CPU的总线一次可以操作32位，所以比8位单片机厉害一点。
   经过这三步查找，我们可以做出以下结论：
   PB3的输入数据位于0x4001 0C08这个地址上，这个地址上存放数据的右起第4个位就是PB3引脚对应的高低电平。


2、GPIO端口初始化

   GPIO端口的初始化设置可以大致分三步骤：时钟配置、输入输出模式设置、最大速率设置。本次实验中的STM32的点灯则需要通过使能外设GPIO时钟，发出指令给外设GPIO，外设GPIO收到指令后，着手配置自己的寄存器，然后给IO口模式，让其实现各种功能。
其过程可表示为：CPU给指令—>GPIO收到指令—>配置内部寄存器—>配置IO口模式—>控制LED亮灭。
二、用STM32F103点亮流水灯

1、工程模板的建立

工程模板的建立对我们编写程序来说非常重要，但是我们自己来建立可能对入门者比较困难。我们可以在网上选择现成的工程模板文件，这些程序都是编写组织好的，将不同的功能文件做了区分，放在了不同的文件夹中，逻辑非常清晰。这里整理了许多压缩包有不同的功能，在此次实验中我们只需要下载1-2-1-STM32F103这个压缩包就好了。

2、程序编写

2.1 分析工程模板内的函数

打开压缩包里的工程，我们可以看到有许多已经编写好的功能程序。我们以后都在这里调用我们要用的功能。
                                         
之后我们只需要编写相应的程序加入到对应功能的文件夹中就好了。打开文件夹前面的加号可以看到文件夹里面的文件。
                             
可以观察到Startup文件夹中有启动文件，User文件夹里面有主函数，Basic文件夹里面有延时函数等功能函数。Hardware里面没有文件，我们需要编写我们需要的执行的程序加入里面。
2.2 程序的编写与添加

我们本次实验的目的是为了让三个LED灯间隔一秒钟一次亮起来，我们的思路是将灯一端全部接地，再在另外一端依次给入高电平，小灯就可以依次亮起来了，主要电路图可以如下所示：

此处我们小灯另一端接入的管脚分别为PA.0，PB.0，PC.0，流水灯的制作可以理解为三个管脚来回输出高低电平。
因为STM32点灯需要端口初始化，所以我们首先应该要将管脚初始化成我们所需要的样子。创建一个led.c文件来存放我们的初始化代码。
led.c:

#include "led.h"

void LED_Init(void){ //LED灯的接口初始化

GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //开启时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;  //初始化管脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;   //设置输出模式，推挽输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置输出速率
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //将该管脚初始值定义为低电平

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;  
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;   
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);  
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;  
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;   
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);  
GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_15);
}
这里的设置输出模式为推挽输出模式，其实还有几种其他的输出方式，但是我们流水灯用到的大电流输出需要用到的就是推挽输出，另外的输出如下：

   GPIO_Mode_AIN：模拟输入模式
GPIO_Mode_IN_FLOATING：浮空输入模式
GPIO_Mode_IPD：下拉输入模式
GPIO_Mode_IPU：上拉输入模式
GPIO_Mode_Out_OD：通用开漏输出模式
GPIO_Mode_Out_PP：通用推挽输出模式
GPIO_Mode_AF_OD：复用开漏输出模式
GPIO_Mode_AF_PP：复用推挽输出模式

至于为什么一定要将管脚初始值设置为低电平，可以将管脚输出想象成一个变量，如果没有一个定值的话，它的输出我们是不知道的，所以我们必须将它设置为一个我们知道的定值。（如果电路示意图跟我上面接法正好相反的话，就需要把初始值设置为高电平。
上面我们编写好了led.c文件，并在其中创建了一个LED_Init(void)初始化函数，我们在main文件中需要调用这个函数的时候就需要事先声明，所以我们创建一个头文件led.h用于声明我们这个函数名，再在main文件的头文件上加上#include "led.h"用于调用该头文件下的函数。
led.h:

#include "stm32f10x.h"
void LED_Init(void);//初始化
接下来我们需要将led.c和led.h文件导入到我们的工程中。
双击左边工程栏里的Hardware文件夹，然后找到我们刚保存的led.c文件的路径，再点击add即可。

然后我们需要在工程里的main.c函数下面和led.c函数导入led.h头文件对所需要的函数进行初始化。
首先打开User底下的main.c函数，右击选择魔法棒。

进入后先点击C/C++，然后点击Include Paths后面的三个小点：

接着在弹出来的窗口里面选择添加，然后再选择led.h函数保存的文件夹路径就ok了。


到此，我们的硬件(LED)算是编写完成，但是我们的main函数还是空空如也。所以接下来我们就要对我们的main函数进行编写了。要实现流水灯，我们就要让我们定义的输出管脚的输出在高低电平之间反复横跳，所以我们要对其进行赋值，具体操作代码如下：

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"


int main (void){//主程序
RCC_Configuration(); //时钟设置
LED_Init();
while(1){
  GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //这个就是将IO口设置为高电平就是3.3V
  delay_ms(500);
    GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//这个就是将IO口设置为低电平就是0V
    delay_ms(500);     
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0); //这个就是将IO口设置为高电平就是3.3V
    delay_ms(500);
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//这个就是将IO口设置为低电平就是0V
    delay_ms(500);   
    GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_15); //这个就是将IO口设置为高电平就是3.3V
    delay_ms(500);
GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_15);//这个就是将IO口设置为低电平就是0V
    delay_ms(500);  
}
}
GPIO_SetBits(GPIOX,GPIO_Pin_x)，这个函数的意思是将该管脚置为高电平，也就是我之前提到过的赋值为1，Reset则表示赋值为0。
在将程序烧录进板子之前，我们可以在keil上仿真看看波形，以便于我们及时纠错。
2.3 Keil仿真

在开始仿真之前我们需要对keil进行一系列的配置，点击“仙女棒”，然后在Debug选项中选择软件仿真（use simulator），并且将下面的设置改成你对应的芯片即可。

然后我们编译运行程序，并进入调试页面。在调试界面点击下图按钮选择逻辑分析仪。


然后点击setup，我们就可以设置我们想看的管脚号了。

点击运行仿真，然后就可以看到仿真波形了。

3、烧录程序

我们在keil中仿真好的程序最终要烧录到STM32F103C8T6(STM32最小系统核心板)中去执行，这时我们就需要用到专门的烧录硬件和软件了，硬件是USB转TTL，用于我们的PC和板子连接，软件是Fly MCU和CH340驱动直接在CSDN上搜索就可以下载到，安装好就可以了。
3.1 关于USB-TTL与板子之间的连线方法

现在我们仔细观察我们的USB-TTL和板子，可以看到我们USB-TTL身上有五个管脚，分别是5V电源管脚、3.3V电源管脚、TXD（数据传送）管脚、RXD（数据接收）管脚、GND管脚。我们要实现PC与板子相连接就要让对应管脚连接起来，即板子的TXD接USB-TTL的RX，RXD接TX。
总结来说：
PA9---RXD                               GND---GND
PA10---TXD                              3V3---3V3
其次LED灯正极就如我们上面所说的连接A0、B0、C15管脚，负极共地，连接完后如下图所示：


3.2 开发板BOOT设置

我们此时注意到板子上有两个跳线帽，分别在BOOT0和BOOT1上，我们要烧录程序之前必须改变模式BOOT0和BOOT1模式为系统存储器模式。务必将boot0设为1，boot1设为0，利用跳线帽实现。

3.3 驱动及烧录程序

在安装好CH340驱动以后，我们可以在我们的设备管理器中找到对应连接的设备。

现在只需要我们打开FlyMCU进行一定的配置后，就可以进行烧录了。配置如下图：

点击开始编程进行烧录，烧录完成后提示命令执行完毕，一切正常。