7. 使用寄存器点亮LED灯

本章参考资料:《STM32H74xxx参考手册》、《STM32H743规格书》。

学习本章时,配合《STM32H74xxx参考手册》 “通用I/O(GPIO)”章节一起阅读,效果会更佳,特别是涉及到寄存器说明的部分。关于建立工程时使用KEIL5的基本操作,请参考前面的章节。

7.1. GPIO简介

GPIO是通用输入输出端口的简称,简单来说就是STM32可控制的引脚,STM32芯片的GPIO引脚与外部设备连接起来,从而实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能。STM32芯片的GPIO被分成很多组,每组有16个引脚,如型号为STM32H743IIT6型号的芯片有GPIOA、GPIOB、GPIOC至GPIOK共11组GPIO,芯片一共176个引脚,其中GPIO就占了一大部分,所有的GPIO引脚都有基本的输入输出功能。

最基本的输出功能是由STM32控制引脚输出高、低电平,实现开关控制,如把GPIO引脚接入到LED灯,那就可以控制LED灯的亮灭,引脚接入到继电器或三极管,那就可以通过继电器或三极管控制外部大功率电路的通断。

最基本的输入功能是检测外部输入电平,如把GPIO引脚连接到按键,通过电平高低区分按键是否被按下。

7.2. GPIO框图剖析

图 7‑1 GPIO结构框图

通过GPIO硬件结构框图,就可以从整体上深入了解GPIO外设及它的各种应用模式。该图从最右端看起,最右端就是代表STM32芯片引出的GPIO引脚,其余部件都位于芯片内部。

7.2.1. 基本结构分析

下面我们按图中的编号对GPIO端口的结构部件进行说明。

7.2.1.1. 保护二极管及上、下拉电阻

引脚的两个保护二级管可以防止引脚外部过高或过低的电压输入,当引脚电压高于VDD时, 上方的二极管导通,当引脚电压低于VSS时,下方的二极管导通,防止不正常电压引入芯片导致芯片烧毁。 尽管有这样的保护,并不意味着STM32的引脚能直接外接大功率驱动器件,如直接驱动电机, 强制驱动要么电机不转,要么导致芯片烧坏,必须要加大功率及隔离电路驱动。具体电压、电流范围可查阅《STM32H74xxx数据手册》。

上拉、下拉电阻,从它的结构我们可以看出,通过上、下拉对应的开关配置,我们可以控制引脚默认状态的电压,开启上拉的时候引脚电压为高电平, 开启下拉的时候引脚电压为低电平,这样可以消除引脚不定状态的影响。如引脚外部没有外接器件,或者外部的器件不干扰该引脚电压时,STM32的引脚都会有这个默认状态。

也可以设置“既不上拉也不下拉模式”,我们也把这种状态称为浮空模式,配置成这个模式时,直接用电压表测量其引脚电压为1点几伏, 这是个不确定值。所以一般来说我们都会选择给引脚设置“上拉模式”或“下拉模式”使它有默认状态。

STM32的内部上拉是“弱上拉”,即通过此上拉输出的电流是很弱的,如要求大电流还是需要外部上拉。 通过“上拉/下拉寄存器GPIOx_PUPDR”控制引脚的上、下拉以及浮空模式。

7.2.1.2. P-MOS管和N-MOS管

GPIO引脚线路经过两个保护二极管后,向上流向“输入模式”结构,向下流向“输出模式”结构。先看输出模式部分,线路经过一个由P-MOS和N-MOS管组成的单元电路。这个结构使GPIO具有了“推挽输出”和“开漏输出”两种模式。

所谓的推挽输出模式,是根据这两个MOS管的工作方式来命名的。在该结构中输入高电平时,经过反向后,上方的P-MOS导通,下方的N-MOS关闭, 对外输出高电平;而在该结构中输入低电平时,经过反向后,N-MOS管导通,P-MOS关闭,对外输出低电平。当引脚高低电平切换时, 两个管子轮流导通,P管负责灌电流,N管负责拉电流,使其负载能力和开关速度都比普通的方式有很大的提高。推挽输出的低电平为0伏, 高电平为3.3伏,具体参考 图7_2,它是推挽输出模式时的等效电路。

图 7‑2 等效电路

而在开漏输出模式时,上方的P-MOS管完全不工作。如果我们控制输出为0,低电平,则P-MOS管关闭,N-MOS管导通,使输出接地, 若控制输出为1 (它无法直接输出高电平)时,则P-MOS管和N-MOS管都关闭,所以引脚既不输出高电平,也不输出低电平,为高阻态。 为正常使用时必须接上拉电阻(可用STM32的内部上拉,但建议在STM32外部再接一个上拉电阻),参考 图7_2 中的右侧等效电路。 它具“线与”特性,也就是说,若有很多个开漏模式引脚连接到一起时,只有当所有引脚都输出高阻态,才由上拉电阻提供高电平, 此高电平的电压为外部上拉电阻所接的电源的电压。若其中一个引脚为低电平,那线路就相当于短路接地,使得整条线路都为低电平,0伏。

推挽输出模式一般应用在输出电平为0和3.3伏而且需要高速切换开关状态的场合。在STM32的应用中,除了必须用开漏模式的场合,我们都习惯使用推挽输出模式。

开漏输出一般应用在I2C、SMBUS通讯等需要“线与”功能的总线电路中。除此之外,还用在电平不匹配的场合,如需要输出5伏的高电平,就可以在外部接一个上拉电阻,上拉电源为5伏,并且把GPIO设置为开漏模式,当输出高阻态时,由上拉电阻和电源向外输出5伏的电平。

通过 “输出类型寄存器GPIOx_OTYPER”可以控制GPIO端口是推挽模式还是开漏模式。

7.2.1.3. 输出数据寄存器

前面提到的双MOS管结构电路的输入信号,是由GPIO“输出数据寄存器GPIOx_ODR”提供的,因此我们通过修改输出数据寄存器的值就可以修改GPIO引脚的输出电平。而“置位/复位寄存器GPIOx_BSRR”可以通过修改输出数据寄存器的值从而影响电路的输出。

7.2.1.4. 复用功能输出

“复用功能输出”中的“复用”是指STM32的其它片上外设对GPIO引脚进行控制,此时GPIO引脚用作该外设功能的一部分,算是第二用途。从其它外设引出来的“复用功能输出信号”与GPIO本身的数据据寄存器都连接到双MOS管结构的输入中,通过图中的梯形结构作为开关切换选择。

例如我们使用USART串口通讯时,需要用到某个GPIO引脚作为通讯发送引脚,这个时候就可以把该GPIO引脚配置成USART串口复用功能,由串口外设控制该引脚,发送数据。

7.2.1.5. 输入数据寄存器

看GPIO结构框图的上半部分,它是GPIO引脚经过上、下拉电阻后引入的,它连接到施密特触发器,信号经过触发器后, 模拟信号转化为0、1的数字信号,然后存储在“输入数据寄存器GPIOx_IDR”中,通过读取该寄存器就可以了解GPIO引脚的电平状态。

7.2.1.6. 复用功能输入

与“复用功能输出”模式类似,在“复用功能输入模式”时,GPIO引脚的信号传输到STM32其它片上外设,由该外设读取引脚状态。

同样,如我们使用USART串口通讯时,需要用到某个GPIO引脚作为通讯接收引脚,这个时候就可以把该GPIO引脚配置成USART串口复用功能,使USART可以通过该通讯引脚的接收远端数据。

7.2.1.7. 模拟输入输出

当GPIO引脚用于ADC采集电压的输入通道时,用作“模拟输入”功能,此时信号是不经过施密特触发器的,因为经过施密特触发器后信号只有0、1两种状态,所以ADC外设要采集到原始的模拟信号,信号源输入必须在施密特触发器之前。类似地,当GPIO引脚用于DAC作为模拟电压输出通道时,此时作为“模拟输出”功能,DAC的模拟信号输出就不经过双MOS管结构了,在GPIO结构框图的右下角处,模拟信号直接输出到引脚。同时,当GPIO用于模拟功能时(包括输入输出),引脚的上、下拉电阻是不起作用的,这个时候即使在寄存器配置了上拉或下拉模式,也不会影响到模拟信号的输入输出。

7.2.2. GPIO工作模式

总结一下,由GPIO的结构决定了GPIO可以配置成以下模式:

7.2.2.1. 输入模式(上拉/下拉/浮空)

在输入模式时,施密特触发器打开,输出被禁止。数据寄存器每隔1个AHB1时钟周期更新一次,可通过输入数据寄存器GPIOx_IDR读取I/O状态。其中AHB1的时钟如按默认配置一般为216MHz。

用于输入模式时,可设置为上拉、下拉或浮空模式。

7.2.2.2. 输出模式(推挽/开漏,上拉/下拉)

在输出模式中,输出使能,推挽模式时双MOS管以方式工作,输出数据寄存器GPIOx_ODR可控制I/O输出高低电平。开漏模式时,只有N-MOS管工作,输出数据寄存器可控制I/O输出高阻态或低电平。输出速度可配置,有低速、中速、快速、高速的选项。此处的输出速度即I/O支持的高低电平状态最高切换频率,支持的频率越高,功耗越大,如果功耗要求不严格,把速度设置成最大即可。

此时施密特触发器是打开的,即输入可用,通过输入数据寄存器GPIOx_IDR可读取I/O的实际状态。

用于输出模式时,可使用上拉、下拉模式或浮空模式。但此时由于输出模式时引脚电平会受到ODR寄存器影响,而ODR寄存器对应引脚的位为0,即引脚初始化后默认输出低电平,所以在这种情况下,上拉只起到小幅提高输出电流能力,但不会影响引脚的默认状态。。

7.2.2.3. 复用功能(推挽/开漏,上拉/下拉)

复用功能模式中,输出使能,输出速度可配置,可工作在开漏及推挽模式,但是输出信号源于其它外设,输出数据寄存器GPIOx_ODR无效;输入可用,通过输入数据寄存器可获取I/O实际状态,但一般直接用外设的寄存器来获取该数据信号。

用于复用功能时,可使用上拉、下拉模式或浮空模式。同输出模式,在这种情况下,初始化后引脚默认输出低电平,上拉只起到小幅提高输出电流能力,但不会影响引脚的默认状态。

7.2.2.4. 模拟输入输出

模拟输入输出模式中,双MOS管结构被关闭,施密特触发器停用,上/下拉也被禁止。其它外设通过模拟通道进行输入输出。

通过对GPIO寄存器写入不同的参数,就可以改变GPIO的应用模式,再强调一下,要了解具体寄存器时一定要查阅《STM32H743xx参考手册》中对应外设的寄存器说明。 在GPIO外设中,通过设置“模式寄存器GPIOx_MODER”可配置GPIO的输入/输出/复用/模拟模式,“输出类型寄存器GPIOx_OTYPER”配置推挽/开漏模式, 配置“输出速度寄存器GPIOx_OSPEEDR”可选低速、中速、快速、高速输出速度,“上/下拉寄存器GPIOx_PUPDR”可配置上拉/下拉/浮空模式, 各寄存器的具体参数值见 表 7-1 GPIO寄存器的参数配置。

表 7-1 GPIO寄存器的参数配置。

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7.3. 实验:使用寄存器点亮LED灯

本小节中,我们以实例讲解如何通过控制寄存器来点亮LED灯。此处侧重于讲解原理,请您直接用KEIL5软件打开我们提供的实验例程配合阅读,先了解原理,学习完本小节后,再尝试自己建立一个同样的工程。本节配套例程名称为“使用寄存器点亮LED灯”,在工程目录下找到后缀为“.uvprojx”的文件,用KEIL5打开即可。

自己尝试新建工程时,请对照查阅《新建工程—寄存器版》章节。若没有安装KEIL5软件,请参考《如何安装KEIL5》章节。

打开该工程,见 图7_7,可看到一共有三个文件,分别startup_STM32H743xx.s 、STM32H743xx.h 以及main.c 接下来我们讲会对这三个工程文件进行讲解。

图 7‑7 工程文件结构

7.3.1. 硬件连接

在本教程中STM32芯片与LED灯的连接见 图7_8.

图 7‑8 LED灯电路连接图

图中从3个LED灯的阳极引出连接到3.3V电源,阴极各经过1个电阻引入至STM32的3个GPIO引脚PH10、PH11、PH12中,所以我们只要控制这三个引脚输出高低电平,即可控制其所连接LED灯的亮灭。如果您的实验板STM32连接到LED灯的引脚或极性不一样,只需要修改程序到对应的GPIO引脚即可,工作原理都是一样的。

我们的目标是把GPIO的引脚设置成推挽输出模式并且默认下拉,输出低电平,这样就能让LED灯亮起来了。

7.3.2. 启动文件

名为“startup_STM32H743xx.s”的文件,它里边使用汇编语言写好了基本程序,当STM32芯片上电启动的时候, 首先会执行这里的汇编程序,从而建立起C语言的运行环境,所以我们把这个文件称为启动文件。 该文件使用的汇编指令是Cortex-M7内核支持的指令,可从《Cortex®-M7内核编程手册》查到, 也可参考《Cortex-M3权威指南中文》,M7跟M3大部分汇编指令相同。

startup_STM32H743xx.s文件是由官方提供的,一般有需要也是在官方的基础上修改,不会自己完全重写。 该文件可以从 KEIL5 安装目录找到,也可以从 ST 库里面找到,找到该文件后把启动文件添加到工程里面即可。 不同型号的芯片以及不同编译环境下使用的汇编文件是不一样的,但功能相同。

对于启动文件这部分我们主要总结它的功能,不详解讲解里面的代码,其功能如下:

  • 初始化堆栈指针SP;

  • 初始化程序计数器指针PC;

  • 设置堆、栈的大小;

  • 初始化中断向量表的入口地址;

  • 配置外部SRAM作为数据存储器(这个由用户配置,一般的开发板可没有外部SRAM);

  • 调用SystemIni() 函数配置STM32的系统时钟。

  • 设置C库的分支入口“__main”(最终用来调用main函数);

先去除繁枝细节,挑重点的讲,主要理解最后两点,在启动文件中有一段复位后立即执行的程序,代码见 代码清单7_1。在实际工程中阅读时,可使用编辑器的搜索(Ctrl+F)功能查找这段代码在文件中的位置,搜索Reset_Handler即可找到。

代码清单 7‑1复位后执行的程序

 ;Reset handler
 Reset_Handler    PROC
 EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
     IMPORT  SystemInit
     IMPORT  __main

         LDR     R0, =SystemInit
         BLX     R0
         LDR     R0, =__main
         BX      R0
         ENDP

开头的是程序注释,在汇编里面注释用的是“;”,相当于 C 语言的“//”注释符

第二行是定义了一个子程序:Reset_Handler。PROC 是子程序定义伪指令。这里就相当于C语言里定义了一个函数,函数名为Reset_Handler。

第三行 EXPORT 表示 Reset_Handler 这个子程序可供其他模块调用。相当于C语言的函数声明。 关键字[WEAK] 表示弱定义,如果编译器发现在别处定义了同名的函数,则在链接时用别处的地址进行链接, 如果其它地方没有定义,编译器也不报错,以此处地址进行链接,如果不理解WEAK,那就忽略它好了。

第四行和第五行 IMPORT 说明 SystemInit 和__main 这两个标号在其他文件, 在链接的时候需要到其他文件去寻找。相当于C语言中,从其它文件引入函数声明。 以便下面对外部函数进行调用。

SystemInit 需要由我们自己实现,即我们要编写一个具有该名称的函数, 用来初始化 STM32 芯片的时钟,一般包括初始化AHB、APB等各总线的时钟, 需要经过一系列的配置STM32才能达到稳定运行的状态。

__main 其实不是我们定义的(不要与C语言中的main函数混淆),当编译器编译时, 只要遇到这个标号就会定义这个函数,该函数的主要功能是:负责初始化栈、堆,配置系统环境, 准备好C语言并在最后跳转到用户自定义的 main 函数,从此来到 C 的世界。

第六行把 SystemInit 的地址加载到寄存器 R0。

第七行程序跳转到 R0 中的地址执行程序,即执行SystemInit函数的内容。

第八行把__main 的地址加载到寄存器 R0。

第九行程序跳转到 R0 中的地址执行程序,即执行__main函数,执行完毕之后就去到我们熟知的 C 世界,进入main函数。

第十行表示子程序的结束。

总之,看完这段代码后,了解到如下内容即可:我们需要在外部定义一个SystemInit函数设置STM32的时钟;STM32上电后,会执行SystemInit函数,最后执行我们C语言中的main函数。

7.3.3. STM32H743xx.h文件

看完启动文件,那我们立即写SystemInit和main函数吧?别着急,定义好了SystemInit函数和main我们又能写什么内容? 连接LED灯的GPIO引脚,是要通过读写寄存器来控制的,就这样空着手,如何控制寄存器呢。 在上一章,我们知道寄存器就是特殊的内存空间,可以通过指针操作访问寄存器。 所以此处我们根据STM32的存储分配先定义好各个寄存器的地址,把这些地址定义都统一写在stm32h743xx.h文件中, 见 代码清单7_2

代码清单 7‑2 外设地址定义

/*片上外设基地址  */
#define PERIPH_BASE           ((unsigned int)0x40000000)
/*总线基地址 */
#define D3_AHB4PERIPH_BASE    (PERIPH_BASE + 0x18020000)
/*GPIO外设基地址*/
#define GPIOH_BASE            (D3_AHB4PERIPH_BASE + 0x1C00)

/* GPIOH寄存器地址,强制转换成指针 */
#define GPIOH_MODER       *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x00)
#define GPIOH_OTYPER      *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x04)
#define GPIOH_OSPEEDR     *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x08)
#define GPIOH_PUPDR       *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x0C)
#define GPIOH_IDR         *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x10)
#define GPIOH_ODR         *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x14)
#define GPIOH_BSRRL       *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x18)
#define GPIOH_BSRRH       *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x1A)
#define GPIOH_LCKR        *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x1C)
#define GPIOH_AFRL        *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x20)
#define GPIOH_AFRH        *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x24)

/*RCC外设基地址*/
#define RCC_BASE          (D3_AHB4PERIPH_BASE + 0x4400)

/*RCC的AHB1时钟使能寄存器地址,强制转换成指针*/
#define RCC_AHB4ENR       *(unsigned int*)(RCC_BASE+0xE0)

GPIO外设的地址跟上一章讲解的相同,不过此处把寄存器的地址值都直接强制转换成了指针,方便使用。 代码的最后两段是RCC外设寄存器的地址定义,RCC外设是用来设置时钟的,以后我们会详细分析,本实验中只要了解到使用GPIO外设必须开启它的时钟即可。

7.3.4. main文件

现在就可以开始编写程序,在main文件中先编写一个 main 函数,里面什么都没有,暂时为空。

int main (void)

{

}

此时直接编译的话,会出现如下错误:

“Error: L6218E: Undefined symbol SystemInit (referred from startup_STM32H743xx.o)”

错误提示SystemInit 没有定义。从分析启动文件时我们知道,Reset_Handler 调用了该函数用来初始化SMT32系统时钟, 为了简单起见,我们在 main 文件里面定义一个 SystemInit 空函数,什么也不做,为的是骗过编译器, 把这个错误去掉。关于配置系统时钟我们在后面再写。当我们不配置系统时钟时,STM32芯片会自动按系统内部的默认时钟运行, 程序还是能跑的。我们在main中添加如下函数:

// 函数为空,目的是为了骗过编译器不报错

void SystemInit(void)

{

}

这时再编译就没有错了,完美解决。还有一个方法就是在启动文件中把有关SystemInit 的代码注释掉也可以,见 另一种方法

; Reset handler
    Reset_Handler    PROC
            EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
            ;IMPORT  SystemInit
            IMPORT  __main

            ;LDR     R0, =SystemInit
            ;BLX     R0
            LDR     R0, =__main
            BX      R0
            ENDP

接下来在main函数中添加代码,对寄存器进行控制,有关GPIO寄存器的详细描述请参考 《STM32H74xxx参考手册》 “通用I/O(GPIO)”章节的寄存器描述部分。

7.3.4.1. GPIO模式

首先我们把连接到LED灯的PH10引脚配置成输出模式,即配置GPIO的MODER寄存器,见 图7_9。 MODER中包含0-15号引脚,每个引脚占用2个寄存器位。这两个寄存器位设置成“01”时即为GPIO的输出模式,见 代码清单7_4

代码清单 7‑4 配置输出模式

 /*GPIOH MODER10清空*/
 GPIOH_MODER  &= ~( 0x03<< (2*10));
 /*PH10 MODER10 = 01b 输出模式*/
 GPIOH_MODER |= (1<<2*10);
图 7‑9 GPIO端口控制低寄存器CRL

图 7-7 MODER寄存器说明(摘自《STM32H74xxx参考手册》)

在代码中,我们先把GPIOH MODER寄存器的MODER10对应位清0,然后再向它赋值“01”,从而使GPIOH10引脚设置成输出模式。

代码中使用了“&=~”、“|=”这种位操作方法是为了避免影响到寄存器中的其它位, 因为寄存器不能按位读写,假如我们直接给MODER寄存器赋值:

GPIOF_MODER = 0x0010 0000;

这时MODER10的两个位被设置成“01”输出模式,但其它GPIO引脚就有意见了,因为其它引脚的MODER位都已被设置成00的输入模式。 所以为了不影响寄存器的其它位,必须使用“&=~”(清0)、“|=”(置位)这种位操作方法来实现对寄存器的写操作。

如果对此处“&=”“|=”这样的位操作方法还不理解,请阅读前面的《规范的位操作方法》小节。 熟悉这种方法之后,会发现这样按位操作其实比直接赋值还要直观。

7.3.4.2. 输出类型

GPIO输出有推挽和开漏两种类型,我们了解到开漏类型不能直接输出高电平,要输出高电平还要在芯片外部接上拉电阻, 不符合我们的硬件设计,所以我们直接使用推挽模式。配置OTYPER寄存中的OTYPER10寄存器位,具体见 图7_12。 该位设置为0时PH10引脚即为推挽模式,具体见 代码清单7_8

图 7-12 OTYPER寄存器说明(摘自《STM32H74xxx参考手册》)

代码清单 7-8 设置为推挽模式

 /*GPIOH OTYPER10清空*/
 GPIOH_OTYPER &= ~(1<<1*10);
 /*PH10 OTYPER10 = 0b 推挽模式*/
 GPIOH_OTYPER |= (0<<1*10);

7.3.4.3. 输出速度

GPIO引脚的输出速度是引脚支持高低电平切换的最高频率,本实验可以随便设置。 此处我们配置OSPEEDR寄存器中的寄存器位OSPEEDR10即可控制PH10的输出速度, 寄存器描述见 图7_13,具体代码见 代码清单7_9

图 7-13 OSPEEDR寄存器说明(摘自《STM32H74xxx参考手册》)

代码清单 7-9 设置为推挽模式

 /*GPIOH OSPEEDR10清空*/
 GPIOH_OSPEEDR &= ~(0x03<<2*10);
 /*PH10 OSPEEDR10 = 0b 速率为低速*/
 GPIOH_OSPEEDR |= (0<<2*10);

7.3.4.4. 上/下拉模式

当GPIO引脚用于输入时,引脚的上/下拉模式可以控制引脚的默认状态。但现在我们的GPIO引脚用于输出, 引脚受ODR寄存器影响,ODR寄存器对应引脚位初始初始化后默认值为0,引脚输出低电平, 所以这时我们配置上/下拉模式都不会影响引脚电平状态。但因此处上拉能小幅提高电流输出能力, 我们配置它为上拉模式,即配置PUPDR寄存器的PUPDR10位,设置为二进制值“01”, 见 代码清单7_10

代码清单 7-9 设置为下拉模式

 /*GPIOH PUPDR10清空*/
 GPIOH_PUPDR &= ~(0x03<<2*10);
 /*PH10 PUPDR10 = 01b 下拉模式*/
 GPIOH_PUPDR |= (1<<2*10);

7.3.4.5. 控制引脚输出电平

在输出模式时,对BSRR寄存器和ODR寄存器写入参数即可控制引脚的电平状态。 简单起见,此处我们使用BSRR寄存器控制,对相应的BR10位设置为1时PH10即为低电平, 点亮LED灯,对它的BS10位设置为1时PH10即为高电平,关闭LED灯,见 代码清单7_5

代码清单 7‑5 控制引脚输出电平

 /*PH10 BSRR寄存器的 BR10置1,使引脚输出低电平*/
 GPIOH_BSRR |= (1<<16<<10);

 /*PH10 BSRR寄存器的 BS10置1,使引脚输出高电平*/
 GPIOH_BSRR |= (1<<10);

7.3.4.6. 开启外设时钟

设置完GPIO的引脚,控制电平输出,以为现在总算可以点亮 LED 了吧,其实还差最后一步。

在《STM32芯片架构》的外设章节中提到STM32 外设很多,为了降低功耗,每个外设都对应着一个时钟, 在芯片刚上电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《 STM32H743XX参考手册》的第五章。

所有的 GPIO都挂载到 AHB4 总线上,所以它们的时钟由AHB4外设时钟使能寄存器(RCC_AHB4ENR)来控制, 其中 GPIOH 端口的时钟由该寄存器的位 7 写 1 使能,开启GPIOH端口时钟。 以后我们还会详细解释STM32的时钟系统,此处我们了解到在访问GPIO的寄存器之前, 要先使能它的时钟即可,使用 代码清单7_6 中的代码可以开启GPIOH时钟。

代码清单 7‑6 开启端口时钟

/*开启 GPIOH 时钟,使用外设时都要先开启它的时钟*/
RCC_AHB4ENR |= (1<<7);

7.3.4.7. 水到渠成

开启时钟,配置引脚模式,控制电平,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,见 代码清单7_7

代码清单 7‑7 main文件中控制LED灯的代码

/*
使用寄存器的方法点亮LED灯
*/
#include  "stm32h743xx.h"

/**
*   主函数
*/
int main(void)
{
   /*开启 GPIOH 时钟,使用外设时都要先开启它的时钟*/
   RCC_AHB4ENR |= (1<<7);

   /* LED 端口初始化 */

   /*GPIOH MODER10清空*/
   GPIOH_MODER  &= ~( 0x03<< (2*10));
   /*PH10 MODER10 = 01b 输出模式*/
   GPIOH_MODER |= (1<<2*10);

   /*GPIOH OTYPER10清空*/
   GPIOH_OTYPER &= ~(1<<1*10);
   /*PH10 OTYPER10 = 0b 推挽模式*/
   GPIOH_OTYPER |= (0<<1*10);

   /*GPIOH OSPEEDR10清空*/
   GPIOH_OSPEEDR &= ~(0x03<<2*10);
   /*PH10 OSPEEDR10 = 0b 速率2MHz*/
   GPIOH_OSPEEDR |= (0<<2*10);

   /*GPIOH PUPDR10清空*/
   GPIOH_PUPDR &= ~(0x03<<2*10);
   /*PH10 PUPDR10 = 01b 上拉模式*/
   GPIOH_PUPDR |= (1<<2*10);

   /*PH10 BSRR寄存器的 BR10置1,使引脚输出低电平*/
   GPIOH_BSRRH |= (1<<10);

   /*PH10 BSRR寄存器的 BS10置1,使引脚输出高电平*/
   //GPIOH_BSRRL |= (1<<10);

   while (1);

}

// 函数为空,目的是为了骗过编译器不报错
void SystemInit(void)
{
}

在本章节中,STM32H743xx.h文件及main文件的内容(RCC相关的除外)。

7.3.5. 下载验证

把编译好的程序下载到开发板并复位,可看到板子上的LED灯被点亮。