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）
  

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。

# w: g1 r: r+ c, {3 p- f& `! \

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。

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。

( |" _0 J5 O6 C  a3 P; ?

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。

3 o) q" r7 i) E$ k+ l' |. T
4 |, D, q% P. x3 t* N" E# N! K
" _9 w* {# {! L# j) z: g
+ p  E# R4 h& u) O, H$ `

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
器了：

#define     GPIOB_ODR     *(volatile unsigned long *)0x40010C0C
7 I, [. n9 E" J( q% x  e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。

5 V* |/ J7 D$ t! `) S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:
#define GPIOB_CRL *(volatile unsigned long *)0x40010C00

// 配置 PB0 为通用推挽输出，输出速率为 2M
# j2 {7 Q1 q; s  a0 ]" U5 nGPIOB_CRL = (2<<0) | (0<<2);
3 K& `$ w; W* u5 S$ b( x$ O
6 f' I( q9 A( v* m& Q0 y  n- x
, t$ t1 I' x4 h5 `4 z
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。
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。

6 t: G4 u& f  X0 o2 |1 d3 U 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。
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。
$ `" ]8 ]# J; @& N( w4 e
7 C$ D$ A, C$ q$ l' W

4 g. @$ `. e& w, l- r$ p' t* D4 n 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
RCC_APB2ENR |= 1<<3;

6 H4 U, H; _) Z0 Q$ X7 k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？
, }  j# L' s9 G- ~& t8 ]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？
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 。
) V4 F; g$ g) [0 O
2 [& S4 r* C3 H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。
0 G' m$ B% ], u. m& o! A4 C
, T! r6 P! ?, {2 d5 t0 L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。
  E/ `  C5 C# _4 G6 u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
   
2. #define GPIOB_CRL *(volatile unsigned long *)0x40010C00
   6 P7 {& C5 ~) H( F6 M* w
3. #define GPIOB_ODR *(volatile unsigned long *)0x40010C0C
   
4. int main( void )
   3 I9 f3 s2 I% J+ M& O" G
5. { // 开启端口 B 的时钟
   ) s# V5 Y: _1 r' R: K4 `9 s7 E
6. RCC_APB2ENR |= 1<<3;
   & X. {5 s9 e/ T* s
7. 
   / ]4 T/ i( V9 [% f& m
8. // 配置 PB0 为通用推挽输出模式，速率为 2M
   . Q+ B3 w+ Z/ n
9. GPIOB_CRL = (2<<0) | (0<<2);
   
10. 
    ) w$ ?: e4 E( t4 F. I# ^
11. // PB0 输出低电平，点亮 LED
    
12. GPIOB_ODR = 0<<0;
    
13. }
      L6 n6 D( R- Q6 d# D4 y
14. 
    
15. void SystemInit( void )
    
16. {
    
17. 
    
18. }

复制代码

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。

+ E* F0 V* o  R5 z3 v/ @

) c! Z( G: r5 }- F+ r+ K! Q

• 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. {        
   
3.     /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
   6 s' f' K3 S, E$ d, q+ R, Z
4.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   9 i# a) U0 c2 [! t0 ]! f
5. 
   
6.     /*开启GPIOC的外设时钟*/
   ! B) Y6 U, B% O( Z
7.     RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
   ! I" k4 j* R$ w
8. 
   
9.     /*选择要控制的GPIOB引脚*/                                                               
   3 L8 h. l/ p1 J& P, u- r7 x4 S
10.       GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;   
    
11. 
    , h. d' U' j& ]: D0 a
12.     /*设置引脚模式为通用推挽输出*/
    5 `3 m9 V' @/ Y2 G. B, N/ c" l
13.       GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;   
    
14. 
    * L- E8 W2 `4 A# [5 v  l
15.     /*设置引脚速率为50MHz */   
    . }+ s1 A9 }: z# b: `
16.       GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    
17. 
    & }7 _' N. w$ Z  j
18.     /*调用库函数，初始化GPIOB*/
    7 X' k1 ?' Q, [5 C7 p* ]; L
19.       GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);         
    6 \/ B7 I$ a: k; [. P) ]- `
20. 
    . h! D* g$ _- Y- [
21.     /* 关闭led灯    */
    
22.     GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);     
    
23.     /* 开启led灯    */
    & L) O1 l% C) W6 a: z# K2 o5 L
24. 　　GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
    : r) C8 I! a/ @7 F6 m
25. }

复制代码

1. typedef struct
   
2. {
   : K. d% l% g: Z1 l& J8 k
3. uint16_t GPIO_Pin;
   8 ?. n5 ]8 l* r( C7 `2 D
4. /*指定将要进行配置的 GPIO 引脚*
   
5. 
   
6. GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;   
   
7. /*指定 GPIO 引脚可输出的最高频率*/
   
8. 
   ' c# g3 \& L% X4 M1 ^
9. GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;   
   
10. /*指定 GPIO 引脚将要配置成的工作状态*/
    2 f- A9 U2 z& e9 }+ l
11. 
    1 H# g& R2 ?' `6 R( p& U6 t
12. }GPIO_InitTypeDef;

复制代码

4 e5 u3 Y# |! b1 U4 p

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。

) k- _( O. A+ u7 {