STM32：构建库函数

库的封装

在自己编写库的过程中，可以有多种封装办法。在这里，主要根据GPIOB的库封装来介绍

注意库一般都是写在头文件中

1.第一种：普通封装

普通封装就是根据地址，一个一个使用宏定义来封装，在头文件stm32f10x.h中来定义：

/*片上外设基地址 */
#define  PERIPH_BASE               ((unsigned int)0x40000000)
/*APB1 总线基地址 */
#define  APB1PERIPH_BASE           PERIPH_BASE
/*APB2 总线基地址 */
#define  APB2PERIPH_BASE          (PERIPH_BASE + 0x10000)
/*AHB 总线基地址 */
#define  AHBPERIPH_BASE           (PERIPH_BASE + 0x20000)

/*RCC外设基地址 */
#define  RCC_BASE                (AHBPERIPH_BASE + 0x1000)
/*GPIOB 总线基地址 */
#define  GPIOB_BASE              (APB2PERIPH_BASE + 0x0C00)


#define  RCC_APB2ENR            *(unsigned int*)(RCC_BASE + 0x18)
/*GPIOB 外设声明*/	
#define  GPIOB_CRL              *(unsigned int*)(GPIOB_BASE + 0x00)
#define  GPIOB_CRH              *(unsigned int*)(GPIOB_BASE + 0x04)
#define  GPIOB_IDR              *(unsigned int*)(GPIOB_BASE + 0x08)
#define  GPIOB_ODR              *(unsigned int*)(GPIOB_BASE + 0x0C)
#define  GPIOB_BSRR             *(unsigned int*)(GPIOB_BASE + 0x10)
#define  GPIOB_BRR              *(unsigned int*)(GPIOB_BASE + 0x14)
#define  GPIOB_LCKR             *(unsigned int*)(GPIOB_BASE + 0x18)

2.第二种：结构体封装

在第一种普通封装里面的GPIO外设声明中，可以发现声明的寄存器都是各相差4个字节，这里还是在头文件stm32f10x.h中来操作，由此我们还可以用结构体来封装：

#define  PERIPH_BASE               ((unsigned int)0x40000000)
/*APB1 总线基地址 */
#define  APB1PERIPH_BASE           PERIPH_BASE
/*APB2 总线基地址 */
#define  APB2PERIPH_BASE          (PERIPH_BASE + 0x10000)
/*AHB 总线基地址 */
#define  AHBPERIPH_BASE           (PERIPH_BASE + 0x20000)

/*RCC外设基地址 */
#define  RCC_BASE                (AHBPERIPH_BASE + 0x1000)
/*GPIOB 总线基地址 */
#define  GPIOB_BASE              (APB2PERIPH_BASE + 0x0C00)


#define  RCC_APB2ENR            *(unsigned int*)(RCC_BASE + 0x18)

/*GPIOB 外设声明*/	
typedef unsigned int      uint32_t;
typedef unsigned short    uint16_t;

typedef struct
{
	uint32_t CRL;
	uint32_t CRH;
	uint32_t IDR;
	uint32_t ODR;
	uint32_t BSRR;
	uint32_t BRR;
	uint32_t LCKR;
}GPIO_TypeDef;

//强制类型转换，把GPIO基地转换为结构体类型的指针
#define GPIOB   ((GPIO_TypeDef*)GPIOB_BASE)

3.模块化编程，函数调用

GPIO输出低电平，可以用一个通用的函数的方式来实现。就是模块化编程的思想，这里可以建设驱动库文件，来存放宏定义，针对外设写的函数。在这里，包括.h文件和.c文件。

在这里我们还是写针对GPIOB的端口的置位和复位函数

1.头文件，头文件定义为stm3210x_goip.h，头文件用来放函数的声明和各种宏定义，如下所示：

2.源文件.c文件，用来存放函数，定义为stm3210x_goip.c，如下所示：

3.main函数：

#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"

int main (void)
{
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//GPIOB口端口0置1
	GPIO_ResetBits( GPIOB,GPIO_Pin_0 );//GPIOB口端口0清零
}

4.写库，完善初始化部分

完善GPIO的初始化部分，这一部分，可以说是和官方固件库最为接近的库。使用GPIO接口只需调用一个函数即可。这一部分涉及到了c语言的一些结构体定义。

1.在头文件stm3210x_goip.h中，这里的头文件在第三小节的头文件中加了后面的代码：

//限制结构体里面的成员只能取某个特定的值：枚举定义
//限制速率，enum里面是逗号
typedef enum
{ 
  GPIO_Speed_10MHz = 1,         // 10MHZ        (01)b
  GPIO_Speed_2MHz,              // 2MHZ         (10)b，enum后面的值都自动加一
  GPIO_Speed_50MHz              // 50MHZ        (11)b，没有必要再配置2，3
}GPIOSpeed_TypeDef;
//限制模式，GPIO的八种工作模式，在上一篇中说过
typedef enum
{ GPIO_Mode_AIN = 0x0,           // 模拟输入     (0000 0000)b
  GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,  // 浮空输入     (0000 0100)b
  GPIO_Mode_IPD = 0x28,          // 下拉输入     (0010 1000)b，上拉下拉还与BRR，BSRR有关
  GPIO_Mode_IPU = 0x48,          // 上拉输入     (0100 1000)b
  
  GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,       // 开漏输出     (0001 0100)b
  GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,       // 推挽输出     (0001 0000)b
  GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,        // 复用开漏输出 (0001 1100)b
  GPIO_Mode_AF_PP = 0x18         // 复用推挽输出 (0001 1000)b
}GPIOMode_TypeDef;

//定义GPIO初始化结构体
typedef struct
{
	uint16_t GPIO_Pin;//选择要配置的GPIO引脚
	uint16_t GPIO_Speed;//选择GPIO引脚的速率
	uint16_t GPIO_Mode;//选择GPIO引脚的工作模式
}GPIO_InitTypeDef;

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);//初始化函数声明

2.源文件.c文件，用来存放函数，定义为stm3210x_goip.c，这时函数内容为：
这是STM官方固件库内的GPIO调用函数,只理解就行.

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
{
	//下面定义都是暂存数据的
  uint32_t currentmode = 0x00, currentpin = 0x00, pinpos = 0x00, pos = 0x00;
  uint32_t tmpreg = 0x00, pinmask = 0x00;
  
/*---------------------- GPIO 模式配置 --------------------------*/
  // 把输入参数GPIO_Mode的低四位暂存在currentmode
  currentmode = ((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x0F);
	
  // bit4是1表示输出，bit4是0则是输入 
  // 判断bit4是1还是0，即首选判断是输入还是输出模式
  if ((((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x10)) != 0x00)
  { 
	// 输出模式则要设置输出速度
    currentmode |= (uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Speed;
  }
/*-------------GPIO CRL 寄存器配置 CRL寄存器控制着低8位IO- -------*/
  // 配置端口低8位，即Pin0~Pin7
  if (((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Pin & ((uint32_t)0x00FF)) != 0x00)
  {
	// 先备份CRL寄存器的值
    tmpreg = GPIOx->CRL;
		
	// 循环，从Pin0开始配对，找出具体的Pin
    for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)
    {
	 // pos的值为1左移pinpos位
      pos = ((uint32_t)0x01) << pinpos;
      
	  // 令pos与输入参数GPIO_PIN作位与运算，为下面的判断作准备
      currentpin = (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos;
			
	  //若currentpin=pos,则找到使用的引脚
      if (currentpin == pos)
      {
		// pinpos的值左移两位（乘以4），因为寄存器中4个寄存器位配置一个引脚
        pos = pinpos << 2;
       //把控制这个引脚的4个寄存器位清零，其它寄存器位不变
        pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
        tmpreg &= ~pinmask;
				
        // 向寄存器写入将要配置的引脚的模式
        tmpreg |= (currentmode << pos);  
				
		// 判断是否为下拉输入模式
        if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)
        {
		  // 下拉输入模式，引脚默认置0，对BRR寄存器写1可对引脚置0
          GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
        }				
        else
        {
          // 判断是否为上拉输入模式
          if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
          {
		    // 上拉输入模式，引脚默认值为1，对BSRR寄存器写1可对引脚置1
            GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
          }
        }
      }
    }
		// 把前面处理后的暂存值写入到CRL寄存器之中
    GPIOx->CRL = tmpreg;
  }
/*-------------GPIO CRH 寄存器配置 CRH寄存器控制着高8位IO- -----------*/
  // 配置端口高8位，即Pin8~Pin15
  if (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin > 0x00FF)
  {
		// // 先备份CRH寄存器的值
    tmpreg = GPIOx->CRH;
		
	// 循环，从Pin8开始配对，找出具体的Pin
    for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)
    {
      pos = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
			
      // pos与输入参数GPIO_PIN作位与运算
      currentpin = ((GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos);
			
	 //若currentpin=pos,则找到使用的引脚
      if (currentpin == pos)
      {
		//pinpos的值左移两位（乘以4），因为寄存器中4个寄存器位配置一个引脚
        pos = pinpos << 2;
        
	    //把控制这个引脚的4个寄存器位清零，其它寄存器位不变
        pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
        tmpreg &= ~pinmask;
				
        // 向寄存器写入将要配置的引脚的模式
        tmpreg |= (currentmode << pos);
        
		// 判断是否为下拉输入模式
        if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)
        {
		  // 下拉输入模式，引脚默认置0，对BRR寄存器写1可对引脚置0
          GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
        }
         // 判断是否为上拉输入模式
        if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
        {
		  // 上拉输入模式，引脚默认值为1，对BSRR寄存器写1可对引脚置1
          GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
        }
      }
    }
	// 把前面处理后的暂存值写入到CRH寄存器之中
    GPIOx->CRH = tmpreg;
  }
}

上面就是GPIO的初始化函数。

3.这时候我们可以在main函数中调用这个函数：

#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"

int main (void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;//声明变量必须在大括号之后
	
	// 打开 GPIOB 端口的时钟
	RCC->APB2ENR  |=  ( (1) << 3 );
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;//选择GPIO端口0
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//选择为推挽输出模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//选择速率
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//调用GPIO初始化函数，初始化代码上电之后只运行一次
}

	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);//GPIOB端口0输出高电平
	GPIO_ResetBits( GPIOB,GPIO_Pin_0 );//GPIOB端口0置位为低电平

5.提高程序的可移植性

板子不一样，各个引脚所接的设备不同，移植的话要修改很多参数，特别不方便
这时候的解决方法就是在程序中宏定义相关硬件，在移植的时候只需要修改宏定义中的参数即可
如在这片文章中，PB是接绿色的灯，至于是PB那个端口，这里是PB0端口
可以在main函数中这样来宏定义：

#define   LED_G_GPIO_CLK_ENABLE         (RCC->APB2ENR  |=  ( (1) << 3 ))//时钟
#define   LED_G_GPIO_PORT               GPIB//绿色LED灯用的是GPIOB
#define   LED_G_GPIO_PIN                GPIO_Pin_0//使用端口0

后记

这片文章说的就是固件库了，而调用函数就是使用固件库来编程，需要较高的阅读代码能力，当然懂寄存器原理也很好。