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一、实验原理
1.STM32F103C8T6简介
STM32F103C8T6是一款由意法半导体公司（ST）推出的基于ARM Cortex-M 内核STM32系列的32位的微控制器，硬件采用LQFP48封装，属于ST公司微控制器中的STM32系列。程序存储器容量是64KB，需要电压2V~3.6V，工作温度为-40°C ~ 85°C。
| 内核 | Cortex-M3 |
|---|---|
| Flash | 64K x 8bit |
| SRAM | 20K x 8bit |
| GPIO | 37个GPIO，分别为PA0-PA15、PB0-PB15、PC13-PC15、PD0-PD1 |
| ADC | 2个12bit ADC合计12路通道（外部通道：PA0到PA7+PB0到PB1，内部通道：） |
| Timers | 1. 4个16bit定时器/计数器，分别为TIM1、TIM2、TM4 TM1带死区插入，常用于产生PWM控制电机 |
| 通信串口 | 2IIC，2SPI，3USART，1CAN |
2.地址映射
- M3存储器映射
LED灯程序中，宏定义：
#define GPIOC_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x1000)
#define APB2PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x10000)
#define PERIPH_BASE ((uint32_t)0x40000000)
PERIPH_BASE 外设基地址：因为stm32是32位的，宏展开为0x40000000并转化为 uint32_t
APB2PERIPH_BASE 总线基地址：宏展开为PERIPH_BASE加上偏移地址 0x10000
2.寄存器寻址
- GPIOB基址
GPIOB相关的寄存器，都住在0x4001 0C00到0x4001 0FFF范围内。
- 端口输入寄存器地址偏移
存储数据的位置：0X40010C00+0X0x =
地址为： GPIOC_BASE +0x0x
- 数据
- 地址映射
GPIO_TypeDef * GPIOx; //定义一个 GPIO_TypeDef 型结构体指针 GPIOx
GPIOx = GPIOA; //把指针地址设置为宏 GPIOA 地址
GPIOx->CRL = 0xffffffff; //通过指针访问并修改 GPIOA_CRL 寄存器
3.寄存器映射
-
给已分配好地址(通过存储器映射实现)的有特定功能的内存单元取别名的过程就叫寄存器映射。
-
GPIOA->CRL=0x0000 0000，表示将16进制数0赋值给GPIOA的CRL寄存器所在的存储单元
这里属于存储器级别的映射，将外设基地址映射到0x40000000，可对应上图。
#define PERIPH_BASE ((uint32_t)0x40000000)
这里对外设基地址进行偏移量为0x10000的地址偏移，偏移到APB2总线对应外设区。
#define APB2PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x10000)
这里对APB2外设基地址进行偏移量为0x0800的地址偏移，偏移到GPIOA对应区域。
#define GPIOA_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x0800)
4.GPIO端口初始化设置
1.时钟配置
原因：因为耗电量，stm32功能强大，能做很多事，但与之同时带来的消耗也越严重，此做法降低了功耗，续航持久。
时钟控制名字叫做RCC，属于AHB总线。GPIOB属于APB2。
GPIO输入模式：输入浮空，输入上拉，输入下拉，模拟输入；
输出方式：开漏输出，开漏复用输出，推挽输出，推挽复用输出。
2.输入输出模式
- 输入模式
浮空输入模式：浮空输入状态下，IO 的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定，如果在该引脚悬空的情况下，读取该端口的电平是不确定的。可做KEY按键识别。
上下拉输入模式:内部设有上拉和下拉电阻，当外部电路为低电平，IO口设为下拉模式，当外部电路为低电平，IO口设为上拉模式。
模拟输入模式:用作内部ADC输入或DAC输出，预防干扰。 - 输出模式
推挽输出模式：（最常用）
开漏输出模式：（不常用）
推挽、开漏复用模式
3.最大速率设置
4.GPIO初始化步骤
- 使能GPIOx口的时钟
- 指明GPIOx口的哪一位，这一位的速度大小以及模式
- 调用GPIOx初始化函数进行初始化
- 调用GPIO-SetBits函数，进行相应位的置位
二、原理
1.STM32开发板中包含较多寄存器，实现流水灯操作，需要对相应的引脚进行操作，对相应的引脚进行时钟使能配置、端口配置（高or低）寄存器配置、端口输出寄存器配置
- 配置时钟使能
- 配置端口配置齐
- 配置端口输出寄存器
- 烧录程序
- 运行
2.流水灯操作的引脚位于GPIO端口：AHB总线包含RCC时钟控制，GPIO是属于APB2的。需要使用的端口的复位和时间控制受RCC控制
3.寄存器起始地址表，查询RCC地址范围，控制的寄存器位于APB2中
4.外设时钟使能寄存器，设偏移量为0x18，起始地址0x4002 1000，该寄存器地址为0x4002 1018
5.手册RCC_APB2ENR，位3是IOPBEN，名字是IO端口B时钟使能，就是我们想要的。把RCC_APB2ENR的位3赋值为1，就是开启GPIOB时钟
#define RCC_AP2ENR *((unsigned volatile int*)0x40021018) #时钟使能寄存器
RCC_AP2ENR|=1<<2;
6.端口配置寄存器(每四位配置一个端口)
- 确定引脚
- 端口配置低寄存器(CRL) 偏移地址0x00
- 端口配置高寄存器(CRH) 偏移地址0x04
7.相应端口配置器GPIOA_CRL地址为GPIOA的基址+上偏移量
设置推挽输出并设置最大速度为2Mhz：
#define GPIOA_CRL *((unsigned volatile int*)0x40010800)
GPIOA_CRL=0x20000000; //PA7推挽输出，2Mhz
8.配置端口输出寄存器
点亮LED需要输出低电平，地址的偏移是0x0C，所以这个数据寄存器的地址就是0x4001 0C0C，把第8位写为0就行。默认就是0，高电压赋值为1
移位操作：
#define GPIOA_ORD *((unsigned volatile int*)0x4001080C)
GPIOA_ORD|=1<<7; //设置初始灯为亮
9.实现流水灯只需增加灯的数量和增加一些延时
三、C语言实现流水灯
1.创建项目
2.选择STM32F103C8开发板
遇到下列弹窗直接叉掉，无需选择
3.右击Sources Group 1，点击如图地区
4.添加一个c文件，命名为main，点击add
5.在output里选择create hex file
6.将标准库启动文件复制到工程路径下
7.右击Source Group 1，点击下图地区
8.编写代码
在main.c中写入函数：
#define GPIOB_BASE 0x40010C00
#define GPIOC_BASE 0x40011000
#define GPIOA_BASE 0x40010800
#define RCC_APB2ENR (*(unsigned int *)0x40021018)
#define GPIOB_CRH (*(unsigned int *)0x40010C04)
#define GPIOC_CRH (*(unsigned int *)0x40011004)
#define GPIOA_CRL (*(unsigned int *)0x40010800)
#define GPIOB_ODR (*(unsigned int *)0x40010C0C)
#define GPIOC_ODR (*(unsigned int *)0x4001100C)
#define GPIOA_ODR (*(unsigned int *)0x4001080C)
void SystemInit(void);
void Delay_ms(volatile unsigned int);
void A_LED_LIGHT(void);
void B_LED_LIGHT(void);
void C_LED_LIGHT(void);
void Delay_ms( volatile unsigned int t)
{
unsigned int i;
while(t--)
for (i=0;i<800;i++);
}
void A_LED_LIGHT(){
GPIOA_ODR=0x0<<4; //PA4低电平
GPIOB_ODR=0x1<<9; //PB9高电平
GPIOC_ODR=0x1<<15; //PC15高电平
}
void B_LED_LIGHT(){
GPIOA_ODR=0x1<<4; //PA4高电平
GPIOB_ODR=0x0<<9; //PB9低电平
GPIOC_ODR=0x1<<15; //PC15高电平
}
void C_LED_LIGHT(){
GPIOA_ODR=0x1<<4; //PA4高电平
GPIOB_ODR=0x1<<9; //PB9高电平
GPIOC_ODR=0x0<<15; //PC15低电平
}
int main(){
int j=100;
// 开启时钟
RCC_APB2ENR |= (1<<3); // 开启 GPIOB 时钟
RCC_APB2ENR |= (1<<4); // 开启 GPIOC 时钟
RCC_APB2ENR |= (1<<2); // 开启 GPIOA 时钟
// 设置 GPIO 为推挽输出
GPIOB_CRH&= 0xffffff0f; //设置位 清零
GPIOB_CRH|=0x00000020; //PB9推挽输出
GPIOC_CRH &= 0x0fffffff; //设置位 清零
GPIOC_CRH|=0x30000000; //PC15推挽输出
GPIOA_CRL &= 0xfff0ffff; //设置位 清零
GPIOA_CRL|=0x00010000; //PA4推挽输出
// 3个LED初始化为不亮（即高点位）
GPIOB_ODR |= (1<<9);
GPIOC_ODR |= (1<<15);
GPIOA_ODR |= (1<<4);
while(j){
B_LED_LIGHT();
Delay_ms(1000000);
C_LED_LIGHT();
Delay_ms(1000000);
A_LED_LIGHT();
Delay_ms(1000000);
}
}
void SystemInit(){
}
9.编译程序
10.电路连接
根据设计的程序连接电路：
对于USB转TTL模块和stm32f103c8t6连接：
GND — GND
3v3 — 3v3
TXD — A10
RXD — A9
总电路：
红——B9
绿——C15
黄——A4
如图：
连接到电脑，随后打开mcuisp，上传HEX文件到stm32f103c8t6上：
烧录运行结果：
LED lamp
四、总结
学习和理解STM32F103系列芯片的地址映射和寄存器映射原理，了解GPIO端口的初始化设置三步骤（时钟配置、输入输出模式设置、最大速率设置），并通过STM32F103C8T6完成了一个简单的流水灯。
五、参考资料
https://blog.csdn.net/qq_47281915/article/details/120812867
https://blog.csdn.net/weixin_47554309/article/details/120810913
https://blog.csdn.net/geek_monkey/article/details/86293880
https://blog.csdn.net/geek_monkey/article/details/86291377
https://blog.csdn.net/wangxuznb/article/details/50669333
https://blog.csdn.net/FRIGIDWINTER/article/details/106826511