基于STM32单片机对跑马灯的控制_技术

基于学习STM32有一段时间了，特意写下一篇关于一个简单的跑马灯

的例程，梳理思路，也希望我自己的理解能帮到一些学习STM32的初学者

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首先，GPIO的配置种类有8种。分别为模拟输入、浮空输入，上拉输入、下拉输入、开漏输出、推挽输出、复用开漏输出、复用推挽输出。

下面将以实例的方式讲解GPIO的设置及实现过程。

事例1：跑马灯实验

跑马灯实验的功能：LED灯进行有规律闪烁。（下面的LED灯的数量都为2个，所以关于寄存器的配置也将以两组的方式进行讲解）

首先要知道普通的IO就两种功能一个为输入，一个为输出。然后再以输入和输出细分为以哪种模式输出、以哪种模式输入。要设置IO的模式这时就要使用到寄存器进行设置，STM32的IO端口一般由7个寄存器来进行控制。

分别为

（1）配置模式的2个32位的端口配置寄存器 CRL 和 CRH；

（2）2 个 32 位的数据寄存器 IDR 和 ODR；

（3）1 个 32 位的置位/复位寄存器BSRR；

（4）1个 16 位的复位寄存器 BRR；

（5）1 个 32 位的锁存寄存器 LCKR；

而我们常用的 IO 端口寄存器只有 4 个：CRL、CRH、IDR、ODR。

首先，一般一个程序的开始都会从入口main函数开始执行，而一个功能的实现之前都需要做一些准备工作，当然跑马灯也不例外，在程序执行前，IO需要初始化，而初始化要做的就是对程序需要用到的GPIO的寄存器进行配置。然后设定输出设备的初始状态，即跑马灯的初始状态。一般程序在执行前，输出设备都会是处于关闭状态。最后增加延时函数，让LED灯在亮与灭之间有一段时间的状态保留，不然时间过快，人类的视觉根本捕抓它的状态变化。

下面来讲一下实现跑马灯效果的IO要怎么配置。首先先说一下使用LED来进行跑马功能的话只需要用到RCC-》APB2ENR、GPIOX-》CRL、GPIOX-》ODR三个寄存器（GPIOX中的X表示为GPIO的组别，例如GPIOB表示在GPIO的B组上，因为一般单片机上的GPIO一般都会有很多组的，这样也只是为了区分这些IO罢了）

CRL 和 CRH 控制着每个 IO 口的模式及输出速率。

这里需要注意的是在配置GPIO前，都需要先使能该GPIO的时钟！（可能有人会问“为什么一定要是使能时钟呢？”答案是：GPIO也是外设的一种，然后外设是需要提供时钟信号工作，以便于设置GPIO的数据传输速度的高速/低速输出，所以有关数据的传输都是在时钟信号的基础上的。51单片的IO口也有时钟，只是为了方便，默认开启的，ST的为了更好的控制功耗，电路上做的可以选择开关时钟，降低功耗。补充网友的答案：“寄存器是基于触发器的，触发器的赋值是一定需要时钟的，而寄存器的时钟是由总线时钟提供的，就是说没有总线时钟的话，你给寄存器值它是不会读入的”）

然后设置两个LED的GPIO的模式，因为LED是输出设备，所以GPIO将设置成输出模式，其中配置模式要用到的寄存器为配置寄存器CRL和CRH。其中CRH为高位寄存器，CRL为低位寄存器。（有人可能有疑问为什么用的是32位的寄存器为什么还要为两个寄存器来管理呢？难道是32位还不够配置吗？答案是：是的，不够用。配置寄存器对一个GPIO的配置要用4个位来完成。一组GPIO有16个引脚，一个引脚要4位的话，那么16个引脚就要16*4=64，那么就要2个32位的寄存器来实现，所以就干脆把高八位给一个寄存器，低八位给另外一个寄存器，这就出现了CRL和CRH。也许有人还会有疑问说为什么一定要用4位来对一个引脚的配置呢？答案是肯定的，因为前面说了，对GPIO的配置首先配置为输入模式或者输出模式，然后再对输入、输出配置为哪种输出，哪种输入，是推挽输出呢，还是开漏输入呢，这都是需要至少2个位来进行配置，而且输入、输出模式各有4种模式，共8中，这样要以最少的资源来实现的话，用00、01、10、11这种2个位来实现是最省资源的，所以2*2=4，所以对于1个GPIO的模式的配置至少也就要4位了。）

接着就是查看LED的GPIO的引脚接在IC哪个引脚上。怎么查看LED的引脚到底接在哪呢？这个要看开发板的原理图，不同的板子来说或者对于不同的商家来说在GPIO的引脚接线上会有不同，以我的开发板的原理图可以发现LED灯的GPIO分别接在了GPIOB的pin5和GPIOE的pin5上，根据电路性质，一般会将LED设置为推挽输出模式（可能这时就会有人问了，为什么就是推挽呢？为什么不是开漏呢？我的理解是：这是有电路性质决定的，推挽顾名思义就是灌电流与拉电流都可以输出，通俗地讲就是输出高低电平。而开漏是一直输出低电平，当你要输出高电平的时候需要加上拉）

通过查阅寄存器的数据手册可知，00位通用推挽模式，那么

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GPIOB-》CRL |= 3 《《 20;//设置模数数据传输速率

GPIOB-》CRL &=~（3 《《 22）;//设置GPIO模式

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这样就把GPIOB组的pin5设置成了通用推挽模式，前面说了一个引脚需要4个位来配置，查看寄存器数据手册可看到，前面2个位是设置通用推挽模式的，后面2个位是基于这种模式的数据传输速率，在这里我们悬着的是“最大速度50MHz”，而GPIOB-》CRL|=3《《20;就是设置数据传输速率为最大速度50MHz，GPIOB-》CRL&=~（3《《22）;为设置GPIOB的pin5为通用推挽模式。

最后就是设置LED的初始状态了，再说之前先说一下ODR寄存器。

ODR是一个端口输出数据寄存器，也只用了低16位。该寄存器为可读写，从该寄存器读出来的数据可以用于判断当前IO 口的输出状态。而向该寄存器写数据，则可以控制某个 IO 口的输出电平。

所以在配置LED初始化的时候就需要调用这个寄存器设置LED的初始状态。

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GPIOE-》ODR|=1《《5;//设置LED的初始化状态为1（1为到电平，亮灭有其电路决定，我的开发板由于接了上拉，使得低电平才是有效的，即0为LED灯亮，1为LED灯灭）

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这样初始化函数就完成了。

具体初始化代码如下：

//=======================led.c===============================//

#include “stm32f10x.h”

#include “led.h”

void led_Init（void）