ARM处理器家族

• 经典：ARM7，ARM9，ARM11
• Cortex-M：单片机驱动（控制）
• Cortex-A：开发式系统的高性能处理器（智能手机 ，数字电视）
• Cortex-R：实时系统，实时的控制需求（汽车制动，动力系统）
  3 ~9 b' L+ ~: T

想要操作stm32的外设通常可以使用寄存器或者stm32库，在当今stm32库已经十分成熟，并且操作十分简单。

寄存器：寄存器则是内置于各个 IP 外设中，是一种用于配置外设功能的存储器，就是一种内存，并且有相对应的地址。

! N, |/ X9 R3 s: _0 u' u! p

GPIO：通用输入输出接口

按键：通过输入电平的高低感知来得到按键的按下与否。

led灯：通过输出高低电平控制led的亮与灭。

GPIO也可以作为串口数据的收发管脚或AD接口等复用功能，根据数据手册配置相应的功能寄存器。

3 D% _3 r0 H+ f/ x$ U9 [/ I

GPIO寄存器MODER

32位两位为一组，分为了16个，分别对应每一组GPIO的16个 管脚。如PA0-PA15。

点灯：学习嵌入式开发最开始的操作就是点灯，以下使用寄存器操作和库函数操作来点灯。

寄存器：从技术参考手册中可以找到ODR 寄存器的地址偏移是： 0CH，这个偏移地址是基于端口的起始地址而言的。在 STM32 中，每个外设都有一个起始地址，叫做外设基址，外设的寄存器就以这个基地址为标准按照顺序排列，跟结构体里面的成员差不多。

假设我们需要点亮的灯是由GPIOB-0这个管脚去控制的，找到GPIOB对应的基地址，再加上ODR的偏移地址就可以去实现输出功能。

* t$ }+ q6 D; U, ]4 H
# q/ c8 y$ ?$ ^6 P0 R: i% |7 s) j
$ \8 ]7 H8 E$ ?5 w, n  m
* ~, c0 a6 |, U; V

其中 GPIOB 的起始地址是： 0X4001 0C00，这样就可以算出 GPIOB_ODR 寄存器的地址是： 0X4001 0C00 + 0X0C = 0X4001 0C0C。现在我们就可以定义 GPIOB_ODR 这个寄存
/ C3 Y1 U2 m- C' A% y器了：
) ^5 V( g9 d/ c: f- \5 d2 J. D* h6 @
#define     GPIOB_ODR     *(volatile unsigned long *)0x40010C0C
有了这个寄存器定义，我们就可以直接操作 GPIOB_ODR 了。虽然配置了 ODR 寄存器，但是这个时候还不能点亮 LED ，因为 STM32 的 IO 口还要配置方向，这个由端口配置寄存器来控制。端口配置寄存器分为高低两个，每 4bit 控制一个 IO 口，所以端口配置低寄存器： CRL 控制这 IO 口的低 8 位，端口配置高寄存器： CRH控制这 IO 口的高 8位。在 4 位一组的控制位中， CNFy[1:0] 用来控制端口的输入输出，MODEy[1:0] 用来控制输出模式的速率，即输出时， IO 电平翻转的速度。
输入有三种模式，输出有 4 中模式，我们在控制 LED 的时候选择通用推挽输出。
输出速率有三种模式： 2M、10M 、50M，这里我们选择 2M。

同 GPIOB_ODR 一样，我们也可以算出 GPIO_CRL 的地址为： 0x40010C00。那么设置PB0 为通用推挽输出，输出速率为 2M 的代码则如下所示:
6 {. T# a0 ?9 j/ M#define GPIOB_CRL *(volatile unsigned long *)0x40010C00

- s- _8 T# v; X7 p) _1 J! W& I// 配置 PB0 为通用推挽输出，输出速率为 2M
GPIOB_CRL = (2<<0) | (0<<2);

% A1 b" x+ _! J8 V+ H

7 X$ }- w( G3 P当我们设置了 IO 口的方向，并在相应的输出寄存器里面输入了值的时候，以为现在总算可以点亮 LED 了吧，其实还差最后一步。
  m9 F+ ~1 |: _: `STM32 外设很多，为了降低功耗，每个外设都对应着一个时钟，在系统复位的时候这些时钟都是被关闭的，如果想要外设工作，必须把相应的时钟打开。
STM32 的所有外设的时钟由一个专门的外设来管理，叫 RCC（reset and clockcontrol ）， RCC 在 STM32 中文参考手册的第六章。
$ a9 ~' Q/ N5 L- P9 H; y
STM32 的外设因为速率的不同，分别挂载到三条总系上： AHB 、APB2 、APB1 ，APB为高速总线， APB2 次之， APB1 再次之。
9 ^; D1 e& F+ h$ X0 j所有的 IO 口都挂载到 APB2 总线上，属于高速外设。时钟由 APB2 外设时钟使能寄存器 (RCC_APB2ENR) 来控制，其中 PB 端口的时钟由该寄存器的位 3 写 1 使能。



. }/ p$ v! `  l* p* [5 a) ]1 x 同 ODR 和 CRL，我们可以算出 RCC_APB2ENR 的地址为： 0x40021018。那么使能PB 口的时钟代码则如下所示：
#define RCC_APB2ENR *(volatile unsigned long *)0x40021018
// 开启端口 B 时钟
7 w$ u9 W- b  |3 b  }5 U1 VRCC_APB2ENR |= 1<<3;

2 p; m" Y5 `/ ~9 I- v0 x我们虽然开了端口时钟，那这个时钟到底是多大？时钟到底是从哪里来的？
" c: t4 ]( `9 A, q0 P如果我们用的是库，那么有个库函数 SystemInit ，会帮我们把系统时钟设置成 72M 。现在我们没有使用库，那现在时钟是多少？
; n( _; s) ]3 h) J! Z5 _$ D6 H答案是 8M，当外部 HSE 没有开启或者出现故障的时候，系统时钟由内部低速时钟 LSI 提供，现在我们是没有开启 HSE，所以系统默认的时钟是 LSI=8M 。
3 x7 B( a4 L" g! ~$ f) q
5 \- f5 M. F6 E# g/ F. @如果你想自己先尝鲜，那么看 RCC 外设中的：时钟控制寄存器 (RCC_CR) 和时钟配置寄存器(RCC_CFGR) 这两个寄存器即可。
( @& `2 ]# t- S2 W" E8 @$ n8 r
控制了电平，配置了方向，开启了时钟，经过这三步，我们总算可以控制一个 LED了。
现在我们完整组织下用 STM32 控制一个 LED 的代码：

1. #define RCC_APB2ENR *(volatile unsigned long *)0x40021018
   4 i+ u$ P$ m- a+ K2 f
2. #define GPIOB_CRL *(volatile unsigned long *)0x40010C00
   . D# ~6 Q, H# t3 p7 Q& G6 V1 ^
3. #define GPIOB_ODR *(volatile unsigned long *)0x40010C0C
   
4. int main( void )
   
5. { // 开启端口 B 的时钟
   ' c! I1 L0 @3 w- A
6. RCC_APB2ENR |= 1<<3;
   - Q* s# Q( i5 D0 g: p5 M
7. 
   
8. // 配置 PB0 为通用推挽输出模式，速率为 2M
   1 l! z; m3 C! f7 L
9. GPIOB_CRL = (2<<0) | (0<<2);
   6 ~( f% D3 S! |+ `
10. 
    
11. // PB0 输出低电平，点亮 LED
    9 j" F2 y+ A. S; X! m7 [0 H
12. GPIOB_ODR = 0<<0;
    / {! R, ~, A' u6 u- J3 N! W' f
13. }
    + X( D4 r. W% O- t% ~0 ?
14. 
    
15. void SystemInit( void )
    . Q5 E( h) d3 T& H) P; p
16. {
    1 R6 `6 n" s8 K5 m. e& N
17. 
    5 r/ d! p8 s3 s% ?: O7 u
18. }

复制代码

2 ~. l6 u# E2 H2 y

这种就是比较愚蠢的配置方式，每次配置一个外设就去从参考手册中去找，浪费时间且容易出错，但新手入门是需要理解并且操作学习一下的。

如果要以寄存器配置的话，会将所有的寄存器位置都先定义好，这样就不用一个个去找。实际开发过程中很少使用寄存器操作，一般都是库函数的操作，下面介绍库的操作。

keil的stm32环境自行去百度配置，篇幅太长就不写出了。

固件库分析：看看每个文件的作用是什么，这对我们能否清晰的调用库函数编程非常重要。

STM32 由 Cortex-M3 内核和内核之外的各种外设组成，库在编写的时候也遵循这中组成结构，把代码分成两大部分，一种是操作内核外设的，

另外一种是内核之外的外设，为了听起来不那么绕，下面我们把内核之外的外设用处理器外设来代替。

5 d9 T3 ]! Q- F9 [/ h7 K: u- u* G

• startup_stm32f10x_hd.s:这个是由汇编编写的启动文件，是 STM32 上电启动的第一个程序，启动文件主要实现了：1、初始化堆栈指针SP；2、设置 PC 指针 =Reset_Handler ；3、设置向量表的地址，并初始化向量表，向量表里面放的是 STM32 所有中断函数的入口地址4、调用库函数SystemInit ，把系统时钟配置成 72M ，SystemInit 在库文件 stytem_stm32f10x.c 中定义；5、跳转到标号 _main，最终去到 C 的世界。
• system_stm32f10x.c:这个文件的作用是里面实现了各种常用的系统时钟设置函数，有 72M，56M， 48，36，24，8M，我们使用的是把系统时钟设置成 72M。
• stm32f10x.h:这个头文件非常重要，可以说是上帝之手。这个头文件实现了： 1、处理器外设寄存器的结构体定义 2、处理器外设的内存映射 3、处理器外设寄存器的位定义。
• stm32f10x_xxx.h:外设 xxx 应用函数库头文件，这里面主要定义了实现外设某一功能的结构体，比如通用定时器有很多功能，有定时功能，有输出比较功能，有输入捕捉功能，而通用定时器有非常多的寄存器要实现某一个功能，比如定时功能，我们根本不知道具体要操作哪些寄存器，这个头文件就为我们打包好了要实现某一个功能的寄存器，是以结构体的形式定义的，比如通用定时器要实现一个定时的功能，我们只需要初始化TIM_TimeBaseInitTypeDef 这个结构体里面的成员即可，里面的成员就是定时所需要操作的寄存器。 有了这个头文件，我们就知道要实现某个功能需要操作哪些寄存器，然后再回手册中精度这些寄存器的说明即可。
• stm32f10x_xxx.c ：外设 xxx 应用函数库，这里面写好了操作 xxx 外设的所有常用的函数，我们使用库编程的时候，使用的最多的就是这里的函数。
• cor_cm3.h：这个头文件实现了： 1、内核结构体寄存器定义 2、内核寄存器内存映射 3、内存寄存器位定义。跟处理器相关的头文件 stm32f10x.h 实现的功能一样，一个是针对内核的寄存器，一个是针对内核之外，即处理器的寄存器。
• misc.c：内核应用函数库文件，对应 stm32f10x_xxx.c 。在 CM3 这个内核里面还有一些功能组件，如 NVIC、SCB、ITM 、MPU、CoreDebug ，CM3 带有非常丰富的功能组件，但是芯片厂商在设计 MCU 的时候有一些并不是非要不可的，是可裁剪的，比如 MPU、ITM 等在STM32 里面就没有。其中 NVIC 在每一个 CM3 内核的单片机中都会有，但都会被裁剪，只能是 CM3 NVIC 的一个子集。在 NVIC 里面还有一个 SysTick，是一个系统定时器，可以提供时基，一般为操作系统定时器所用。
• misc.h：内核应用函数库头文件，对应 stm32f10x_xxx.h 。
  

直接写库函数操作了：

1. void LED_GPIO_Config(void)
   
2. {        
   5 P7 e" |0 l! D$ E
3.     /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
   
4.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
5. 
   ; W2 C2 r: T- c7 d) S
6.     /*开启GPIOC的外设时钟*/
   3 H, p" f6 U* M
7.     RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
   
8. 
   & U8 D) H9 l! ~1 p: ^
9.     /*选择要控制的GPIOB引脚*/                                                               
   ' G2 Q( l2 @1 W1 J
10.       GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;   
    5 s  k& _7 e" }, m& a0 J. U
11. 
    
12.     /*设置引脚模式为通用推挽输出*/
    - r3 q7 j  Q. Z& j" {% k% F
13.       GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;   
    - d/ ?6 W' H& D* |
14. 
    $ H9 _% W" k; r7 X, |$ j
15.     /*设置引脚速率为50MHz */   
    
16.       GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    & W! W5 d2 }# U/ {- W6 }
17. 
    
18.     /*调用库函数，初始化GPIOB*/
    
19.       GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);         
    ' L; d( p/ X1 E1 c7 X, S. O8 }
20. 
    * [  d. L$ Q2 ~
21.     /* 关闭led灯    */
    6 \7 u* l6 h# G! d! R
22.     GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);     
    2 S3 N- V( @0 q) a8 s4 O
23.     /* 开启led灯    */
    : J# E- h  v0 G$ B9 w7 V
24. 　　GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
    ' y$ U. [) `4 k2 l6 R7 e
25. }

复制代码

1. typedef struct
   . C) h1 H% m% O  J
2. {
   6 |$ P8 k! P5 z  N
3. uint16_t GPIO_Pin;
   / x5 F- U2 H" p  d1 q! L( j# M
4. /*指定将要进行配置的 GPIO 引脚*
   
5. 
   - k' D) O% z5 H  X" A  R
6. GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;   
   9 ~4 k4 A1 N# ^, {+ S1 S
7. /*指定 GPIO 引脚可输出的最高频率*/
   : `5 h: Q/ Y, N; O( K) x: C7 ^6 c8 S
8. 
   
9. GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;   
   
10. /*指定 GPIO 引脚将要配置成的工作状态*/
    
11. 
    
12. }GPIO_InitTypeDef;

复制代码

! ~: D9 O  l/ K! s7 R" h( f

Mode和Speed相关结构体也是被设定好的，可以自行查找这里就不写出来了，直接赋值就可以了，十分方便并且相对于寄存器操作便于理解。

GPIO_Init(GPIO_TypeDef *, GPIO_InitTypeDef *);第一个参数，说明它将要对GPIOB 端口进行初始化。初始化的配置以第二个参数 GPIO_InitStructure 结构 体的成员值为准。这个结构体的成员，我们在调用GPIO_Init()前，已对它们 赋予了控制参数。

. N' |' U6 W$ s" U
% t4 D! C7 f8 |: a( a6 L7 c
0 }! l2 z8 B& i+ e& B. n$ u
2 R8 t3 S. Y$ G& V