ARM Cortex-M3嵌入式開(kāi)發(fā)及應(yīng)用教與學(xué) 課件 第04章 LED燈控制與KEIL MDK工程框架

第四章

LED燈控制與KEILMDK工程框架目錄STM32F103通用目的輸入輸出口STM32F103庫(kù)函數(shù)用法KeilMDK工程框架LED燈閃爍實(shí)例本章小結(jié)本章將介紹STM32F103RCT6微控制器的通用目的輸入/輸出口（GPIO）及其相關(guān)的寄存器，闡述STM32F103庫(kù)函數(shù)訪問(wèn)GPIO口的方法，講述KeilMDK集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的應(yīng)用技巧和工程框架設(shè)計(jì)，最后借助LED燈的閃爍實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明GPIO口的具體操作方法。而庫(kù)函數(shù)類型程序設(shè)計(jì)方法本質(zhì)上也是采用了寄存器類型程序設(shè)計(jì)方法，但是STM32芯片開(kāi)發(fā)商（意法半導(dǎo)體）設(shè)計(jì)了訪問(wèn)各種寄存器的庫(kù)函數(shù)，使得應(yīng)用STM32F103RCT6微控制器的程序開(kāi)發(fā)人員通過(guò)調(diào)用庫(kù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的外設(shè)控制功能，而無(wú)需關(guān)心片上外設(shè)相關(guān)的寄存器及其地址。2STM32F103RCT6微控制器有兩種程序設(shè)計(jì)方法，即寄存器類型程序設(shè)計(jì)方法和庫(kù)函數(shù)類型程序設(shè)計(jì)方法。寄存器類型程序設(shè)計(jì)方法類似于傳統(tǒng)的單片機(jī)程序設(shè)計(jì)方法，借助于芯片的寄存器地址訪問(wèn)寄存器，通過(guò)訪問(wèn)寄存器實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。4.1STM32F103通用目的輸入輸出口34STM32F103RCT6微控制器具有3個(gè)16位的GPIO口，記為Px（x=A,B,C），以及1個(gè)3位的GPIO口，記為PD，共占用了51個(gè)引腳，每根GPIO端口引腳的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。STM32F103通用目的輸入輸出口5由上圖中的3個(gè)“開(kāi)關(guān)”和“輸出控制”可知，GPIO端口具有以下工作模式：（1）輸入懸空（開(kāi)關(guān)1和開(kāi)關(guān)2均打開(kāi)）；（2）輸入上拉有效（開(kāi)關(guān)1閉合、開(kāi)關(guān)2打開(kāi)）；（3）輸入上拉和下拉均有效模式（開(kāi)關(guān)1和開(kāi)關(guān)2均閉合）；（4）模擬輸入（開(kāi)關(guān)1和開(kāi)關(guān)2均打開(kāi)、開(kāi)關(guān)3關(guān)閉）；（5）輸出開(kāi)漏方式（當(dāng)輸出高電平時(shí)，“輸出控制”關(guān)閉P-MOS管和N-MOS管；當(dāng)輸出低電平時(shí)，“輸入控制”關(guān)閉P-MOS管并打開(kāi)N-MOS管）；STM32F103通用目的輸入輸出口6（6）輸出推挽方式（當(dāng)輸出高電平時(shí)，“輸出控制”打開(kāi)P-MOS管并關(guān)閉N-MOS管；當(dāng)輸出低電平時(shí)，“輸出控制”關(guān)閉P-MOS管并打開(kāi)N-MOS管）；（7）替換功能輸入（開(kāi)關(guān)1、開(kāi)關(guān)2和開(kāi)關(guān)3均關(guān)閉）；（8）替換功能推挽輸出（當(dāng)輸出高電平時(shí)，“輸出控制”打開(kāi)P-MOS管并關(guān)閉N-MOS管；當(dāng)輸出低電平時(shí)，“輸出控制”關(guān)閉P-MOS管并打開(kāi)N-MOS管）。（9）替換功能開(kāi)漏輸出（當(dāng)輸出高電平時(shí)，“輸出控制”關(guān)閉P-MOS管和N-MOS管；當(dāng)輸出低電平時(shí)，“輸出控制”關(guān)閉P-MOS管并打開(kāi)N-MOS管）STM32F103通用目的輸入輸出口7每個(gè)GPIO口具有7個(gè)寄存器，即2個(gè)32位的配置寄存器（GPIOx_CRL和GPIOx_CRH）、2個(gè)32位的數(shù)據(jù)寄存器（GPIOx_IDR和GPIOx_ODR），1個(gè)32位的置位/清零寄存器（GPIOx_BSRR）、1個(gè)16位的清零寄存器（GPIOx_BRR）和1個(gè)32位的配置鎖定寄存器（GPIOx_LCKR），這里x＝A,B,C,D。端口配置寄存器GPIOx_CRL和GPIOx_CRH，分別如下面兩張圖所示：GPIO寄存器832位的端口置位/清零寄存器GPIOx_RSRR（偏移地址0x10，復(fù)位值為0x0），可以單獨(dú)置位或清零某個(gè)GPIO管腳。GPIOx_RSRR高16位的每位記為BRy（y=0,1,...,15），低16位的每位記為BSz（z=0,1,...,15），如下圖所示。GPIO寄存器9配置鎖定寄存器GPIOx_LCKR（偏移地址0x18，復(fù)位值為0x0），用于鎖定配置寄存器GPIOx_CRL和GPIOx_CRH的值，如下圖所示。GPIO寄存器10APB2外設(shè)復(fù)位寄存器RCC_APB2RSTR（復(fù)位值為0x0）和APB2外設(shè)時(shí)鐘有效寄存器RCC_APB2ENR（復(fù)位值為0x0）分別如下面兩張圖所示。GPIO寄存器11AFIO寄存器的基地址為0x40010000，STM32F103RCT6共包括7個(gè)AFIO寄存器（復(fù)位值均為0x0），即事件控制寄存器AFIO_EVCR（偏移地址0x0）、替換功能重映射寄存器AFIO_MAPR（偏移地址0x04）、外部中斷配置寄存器AFIO_EXTICR1（偏移地址0x08）、外部中斷配置寄存器AFIO_EXTICR2（偏移地址0x0C）、外部中斷配置寄存器AFIO_EXTICR3（偏移地址0x10）、外部中斷配置寄存器AFIO_EXTICR4（偏移地址0x14）和替換功能重映射寄存器AFIO_MAPR2（偏移地址0x1C）。下面依次詳細(xì)介紹這些寄存器各位的含義。AFIO寄存器12事件控制寄存器AFIO_EVCR，如下表所示。AFIO寄存器13替換功能重映射寄存器AFIO_MAPR如下表所示。AFIO寄存器14外部中斷配置寄存器AFIO_EXTICR1、AFIO_EXTICR2、AFIO_EXTICR3和AFIO_EXTICR4的含義如下表所示。AFIO寄存器4.2STM32F103庫(kù)函數(shù)用法1516了解了STM32F103RCT6的GPIO寄存器，就可以操作GPIO口了。例如，令PB5（即GPIOB的第5腳）輸出高電平，可以使用語(yǔ)句“GPIOB->ODR|=(1uL<<5);”或“GPIOB->BSRR=(1uL<<5);”實(shí)現(xiàn)。這里的GPIOB是定義在文件stm32f10x.h中的結(jié)構(gòu)體指針，如右面的程序段所示。STM32F103庫(kù)函數(shù)用法17事實(shí)上，文件stm32f10x.h中宏定義了STM32F103RCT6微控制器的各種片內(nèi)外設(shè)的寄存器結(jié)構(gòu)體指針，可以直接使用。文件stm32f10x.h是由KeilMDK自動(dòng)產(chǎn)生的。如果不使用stm32f10x.h文件中的寄存器結(jié)構(gòu)體指針，則需要自行定義各個(gè)寄存器，例如，對(duì)于地址為0x40010C0C的寄存器GPIOB_ODR，如下面的程序段所示。STM32F103庫(kù)函數(shù)用法18除了寄存器類型程序外，STM32F103還支持一種抽象的程序類型，稱為借助庫(kù)函數(shù)的工程程序，簡(jiǎn)稱庫(kù)函數(shù)類型程序。庫(kù)函數(shù)相關(guān)的文件如下表所示。STM32F103庫(kù)函數(shù)用法19庫(kù)函數(shù)全部的文件都是開(kāi)源的C語(yǔ)言代碼，常量定義和函數(shù)聲明位于.h文件中，函數(shù)體位于.c文件中。例如，在stm32f10x_gpio.h中有以下宏定義語(yǔ)句和函數(shù)聲明：STM32F103庫(kù)函數(shù)用法而在相應(yīng)的stm32f10x_gpio.c文件中有以下函數(shù)：4.3KeilMDK工程框架2021本書(shū)使用了KeilMDKv5.39集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（官網(wǎng)），是截止本書(shū)收官時(shí)的最新版本，本書(shū)中的全部工程都可以使用于KeilMDKv5.39及其后續(xù)版本。KeilMDK工程框架22KeilMDK工程框架23KeilMDK工程框架24KeilMDK工程框架25KeilMDK工程框架4.4LED燈閃爍實(shí)例2627在STM32F103RCT6學(xué)習(xí)板上集成了3個(gè)LED燈，下如圖所示。由圖可知，LED燈D9由PB2控制，LED燈D10由PD2控制，LED燈D11由PB7控制。下面介紹LED燈閃爍控制的工程設(shè)計(jì)實(shí)例。LED燈閃爍實(shí)例28對(duì)于STM32F103RCT6學(xué)習(xí)板而言，將下面的程序段中的函數(shù)替換系統(tǒng)文件system_stm32f10x.c中的同名函數(shù)SetSysClockTo72，將芯片的工作時(shí)鐘調(diào)整到64MHz。LED燈閃爍實(shí)例29LED燈閃爍實(shí)例“工程管理器”中的分組名與子文件夾的名稱是相同的，但是二者沒(méi)有聯(lián)系，分組名可以使用各種符號(hào)和漢字。30下面依次介紹工程PRJ01中的各個(gè)文件。LED燈閃爍實(shí)例31LED燈閃爍實(shí)例32LED燈閃爍實(shí)例33LED燈閃爍實(shí)例由下圖所示，工程PRJ01上電復(fù)位后，首先執(zhí)行位于文件system_stm32f10x.c中的SystemInit函數(shù)，用于將STM32F103RCT6的時(shí)鐘由8MHz調(diào)整到64MHz；然后轉(zhuǎn)到main函數(shù)執(zhí)行；進(jìn)入到main函數(shù)后，首先調(diào)用LEDInit函數(shù)初始化LED燈的控制；接著進(jìn)入無(wú)限循環(huán)體，依次循環(huán)執(zhí)行“LED燈D9亮、D10滅、D11亮——延時(shí)約1秒——LED燈D9滅、D10亮、D11滅——延時(shí)約1秒”。其中，各個(gè)LED燈的亮和滅是由main函數(shù)調(diào)用led.c文件中的LED函數(shù)實(shí)現(xiàn)的，延時(shí)函數(shù)Delay位于主文件main.c中，由for循環(huán)實(shí)現(xiàn)。34LED燈閃爍實(shí)例本小節(jié)借助調(diào)用庫(kù)函數(shù)的方式實(shí)現(xiàn)工程PRJ01的功能。在工程“PRJ01”基礎(chǔ)上新建工程“PRJ02”，保存在目錄“D:\STM32F103RCT6PRJ”下，此時(shí)的工程“PRJ02”與工程“PRJ01”完全相同。35LED燈閃爍實(shí)例這里添加了宏定義常量USE_STDPERIPH_DRIVER是因?yàn)樵谖募tm32f10x.h中有以下語(yǔ)句：由于庫(kù)函數(shù)文件是針對(duì)STM23F10x全系列的微控制器，宏定義常量STM32F10X_HD表示僅使得那些與STM32F103RCT6相關(guān)的常量和函數(shù)有效。36LED燈閃爍實(shí)例37LED燈閃爍實(shí)例相對(duì)于工程PRJ01中的文件，工程PRJ02只需要修改led.c文件，如下面的程序段所示：38LED燈閃爍實(shí)例39LED燈閃爍實(shí)例這里的類型GPIO_InitTypeDef定義在庫(kù)函數(shù)頭文件stm32f10x_gpio.h中，如下所示：4.5本章小結(jié)4041本章小結(jié)本章介紹了STM32F103RCT6