STM32时钟和GPIO配置

STM32F1xx 系统时钟

来源：STM32F1中文参考手册 6.2时钟

时钟的作用

决定了程序执行的速度，给芯片提供一个稳定的执行频率

1. STM32F103R8 最高速率是多少？？

​ 72 MHz maximum frequency

2. 如果采用最高频率：执行一条指令 1/72M s ==> 1/72us

3. 精简指令集：几乎所有的指令都是消耗一个时钟节拍(1/72 us)执行

R8的时钟来源

1. 高速外部时钟信号(HSE) 4 – 16M 给系统时钟提供时钟信号

2. 高速内部时钟信号(HSI) 内部RC振荡器

3. 低速外部时钟信号(LSE) 32.768 给RTC实时时钟提供时钟信号

4. 低速内部时钟信号(LSI)

系统时钟来源

1. HSI振荡器时钟

2. HSE振荡器时钟

3. PLL时钟

R8的时钟树和外设分布

来自：STM32F103R8数据手册 2.1 Device overview

STM32时钟的配置

1. PLL的倍频因子：HSE * PLLMUL = 72M Hz
2. AHB的频率：72M Hz
3. APB2的频率：72M Hz
4. APB1的频率：36M Hz

修改HSE_VALUE

设置函数static void SetSysClockTo72(void) 中的值

GPIO的配置

GPIO的作用

ＧPIO通用的输入输出外设

数字接口：0/1

0 -- TTL电平：0v~1.5v

1 -- TTL电平：2.5v~5v

STM32F103C8 : 0 => 0v ± 0.1 1 => 3.3v ± 0.3v

STM32 中GPIO口如何表示（理解）

PA0 PA1 PA2..... PA15 ； PB0 .....

P port 端口

A B C.... 端口号

0 1 ..... 15 端口位

每个端口最多有16个端口位

PA1 端口A 的第1位

PA0 端口A 的第0位

GPIO的相关模式

• 输入：4种

模拟输入：输入的模拟量，用于ADC转化。

浮空输入：输入的数字量，

上拉输入：输入的数字量，向上驱动能力以及稳定信号。

下拉输入：输入的数字量，向下驱动能力以及稳定信号。

配置成那种模式要结合外部电路，不能导致IO口的状态不确定。

比如说：外部是上拉，如果IO口配置成 “下拉模式”，就会导致当外部为高的时候IO口的电平不确定是高还是低，主要原因在于电阻的分压大小。

• 输出：4种

  通用：GPIO口功能

  复用：除了GPIO口功能

  推挽：既能输出低电平，又能输出高电平

  开漏：只能输出低电平。 -- 用于总线通信，外部具有上拉功能。

  通用推挽输出、通用开漏输出、复用推挽输出、复用开漏输出。

寄存器配置GPIO的模式

寄存器概念和作用

“寄存器” 是 “地址” 的别名。

操作寄存器就是操作地址。

在stm32f10x.h(宏定义)文件中，就定义了很多的地址

#define APB1PERIPH_BASE       PERIPH_BASE
#define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x10000)
#define AHBPERIPH_BASE        (PERIPH_BASE + 0x20000)
//三条总线 AHB APB2 APB1
---------------------------------------------------------
#define GPIOA_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x0800)
#define GPIOB_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x0C00)
#define GPIOC_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x1000)
//APB2PERIPH_BASE：说明GPIO是在APB2总线上的外设。
----------------------------------------------------------
typedef struct
{
  __IO uint32_t CRL;	//32 bit
  __IO uint32_t CRH;	//32 bit
  __IO uint32_t IDR;	//32 bit
  __IO uint32_t ODR;	//32 bit
  __IO uint32_t BSRR;	//32 bit
  __IO uint32_t BRR;	//32 bit
  __IO uint32_t LCKR;	//32 bit
} GPIO_TypeDef; 
----------------------------------------------------------
#define GPIOA               ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)
#define GPIOB               ((GPIO_TypeDef *) GPIOB_BASE)
#define GPIOC               ((GPIO_TypeDef *) GPIOC_BASE)
//将一个地址，强制转换为 GPIO_TypeDef 类型，
//就是将这一片空间按照 GPIO_TypeDef 分配，
//通过操作 结构体的成员 达到操作对应的地址的内容。
---------------------------------------------------------

上述的结构体，可以通过操作 “结构体中的成员” ，从而达到对 “地址内容” 的更改，也就是完成了对 “寄存器内容” 的修改。

配置GPIO输入 / 输出模式

配置 7 ：0 位（低8位）

4bite 控制一个 “GPIO端口位 ” ， 相关位，对应的功能如下图所示。

配置 15 ：8（高8位）

位 清零 与 置一

不影响其他位的值

位 清零： &= ~( );

位 置一： |= ( );

将想要 清零 或者 置一 的位 的值 对应为 1 ，带入上面的方法中就行了

将GPIOB5配置为 “通用推挽输出” 对应的4个位为 0011

先清零: GPIOB->CRL &= ~( 0xF << 20 ); //将4个位都清零 4*5=20。

后置位: GPIOB->CRL |= ( 0x3 << 20 ); //将对应的位，设置为所需的功能。

读取输入数据

出现在I/O脚上的数据在每个APB2时钟被采样到输入数据寄存器

端口输入数据寄存器(GPIOx_IDR) (x=A..E)

如何判断固定的位的值??

& ( );

判断 GOIOA5 的输入数据是1/0

( GPIOA->IDR & (0x1<<5) ) == 0 就说明外部输入的是 0

( GPIOA->IDR & (0x1<<5) ) != 0 就说明外部输入的是 1

也就是说，&1 对应的值不改变，否则就会对应位被置零；

所以说，当外部输入0，整体的就是0；外部输入1，整体不为0；

也可以判断多个位，将想要判断的位 写成1，

然后 (对象) & (对应位)，判断结果，就可以知道多个位的状态。

输出数据

开漏模式：输出寄存器上的 ’0’ 激活N-MOS，而输出寄存器上的 ’1’ 将端口置于高阻状态(PMOS从不被激活)。
推挽模式：输出寄存器上的 ’0’ 激活N-MOS，而输出寄存器上的 ’1’ 将激活P-MOS。

想要控制某个位输出 0/1 就在 寄存器对应的位写 0/1。

输出要求：不改变其他位的前提下，改变寄存器的值。

清零：&= ~( );

置一：|= ( );

函数代码编写

参考别人写的代码，一步步让自己的代码优秀起来。

//延时1us, 频率:1/72us ; => 72个_NOP(); 就是1us
#define Delay_1us(){\
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();\
__NOP();__NOP();\
}//没有使用函数来定义，用宏定义，就是一个替代效果；尽可能让1us延时更精准，后续的调用误差会更小。

//延时n us , 函数调用，肯定有误差，尽可能的减少
void Delay_us(uint32_t time)
{
	while(time--)	
		Delay_1us();
}
//延时 n ms, 没有调用 Delay_us(); 函数，就是为了减少函数调用和返回时消耗的时间。
void Delay_ms(uint32_t time)
{
	uint64_t ms = time*1000;
	while(ms--)
		Delay_1us();
}

//Led_On：首字母大写，其余小写；1、能知道是宏定义； 2、用起来像是函数
#define Led_On(port, pin)	(port->ODR &= ~(0x1<<pin))
#define Led_Off(port, pin)	(port->ODR |=  (0x1<<pin))
//LED0_PORT 全部大写，就是这个量就只是一个宏定义的常量。
#define LED0_PORT GPIOB
#define LED0_PIN	5
#define LED1_PORT GPIOEc
#define LED1_PIN	5
......
int main(void)
{
    ....
    Led_On(LED0_PORT, LED0_PIN);	//一眼就能看出来是，打开LED0
    Delay_ms(200);
    Led_Off(LED0_PORT, LED0_PIN);	//关闭LED0
    Delay_ms(200);
    ....
}