第7章 使用寄存器點亮LED燈
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本章參考資料：《STM32F4xx 中文參考手冊》、《STM32F429規格書》。
學習本章時，配合《STM32F4xx 中文參考手冊》"通用I/O(GPIO)"章節一起閱讀，效果會更佳，特別是涉及到寄存器說明的部分。關於建立工程時使用KEIL5的基本操作，請參考前面的章節。
7.1 GPIO簡介
GPIO是通用輸入輸出端口的簡稱，簡單來說就是STM32可控制的引腳，STM32芯片的GPIO引腳與外部設備連接起來，從而實現與外部通訊、控制以及數據采集的功能。STM32芯片的GPIO被分成很多組，每組有16個引腳，如型號為STM32F4IGT6型號的芯片有GPIOA、GPIOB、GPIOC至GPIOI共9組GPIO，芯片一共176個引腳，其中GPIO就占了一大部分，所有的GPIO引腳都有基本的輸入輸出功能。
最基本的輸出功能是由STM32控制引腳輸出高、低電平，實現開關控制，如把GPIO引腳接入到LED燈，那就可以控制LED燈的亮滅，引腳接入到繼電器或三極管，那就可以通過繼電器或三極管控制外部大功率電路的通斷。
最基本的輸入功能是檢測外部輸入電平，如把GPIO引腳連接到按鍵，通過電平高低區分按鍵是否被按下。
7.2 GPIO框圖剖析
圖 71 GPIO結構框圖
通過GPIO硬件結構框圖，就可以從整體上深入了解GPIO外設及它的各種應用模式。該圖從最右端看起，最右端就是代表STM32芯片引出的GPIO引腳，其余部件都位於芯片內部。
7.2.1 基本結構分析
下面我們按圖中的編號對GPIO端口的結構部件進行說明。
1. 保護二極管及上、下拉電阻
引腳的兩保護個二級管可以防止引腳外部過高或過低的電壓輸入，當引腳電壓高於VDD_FT時，上方的二極管導通，當引腳電壓低於VSS時，下方的二極管導通，防止不正常電壓引入芯片導致芯片燒毀。盡管有這樣的保護，並不意味着STM32的引腳能直接外接大功率驅動器件，如直接驅動電機，強制驅動要么電機不轉，要么導致芯片燒壞，必須要加大功率及隔離電路驅動。具體電壓、電流范圍可查閱《STM32F4xx規格書》。
上拉、下拉電阻，從它的結構我們可以看出，通過上、下拉對應的開關配置，我們可以控制引腳默認狀態的電壓，開啟上拉的時候引腳電壓為高電平，開啟下拉的時候引腳電壓為低電平，這樣可以消除引腳不定狀態的影響。如引腳外部沒有外接器件，或者外部的器件不干擾該引腳電壓時，STM32的引腳都會有這個默認狀態。
也可以設置"既不上拉也不下拉模式"，我們也把這種狀態稱為浮空模式，配置成這個模式時，直接用電壓表測量其引腳電壓為1點幾伏，這是個不確定值。所以一般來說我們都會選擇給引腳設置"上拉模式"或"下拉模式"使它有默認狀態。
STM32的內部上拉是"弱上拉"，即通過此上拉輸出的電流是很弱的，如要求大電流還是需要外部上拉。
通過"上拉/下拉寄存器GPIOx_PUPDR"控制引腳的上、下拉以及浮空模式。
2. P-MOS管和N-MOS管
GPIO引腳線路經過上、下拉電阻結構后，向上流向"輸入模式"結構，向下流向"輸出模式"結構。先看輸出模式部分，線路經過一個由P-MOS和N-MOS管組成的單元電路。這個結構使GPIO具有了"推挽輸出"和"開漏輸出"兩種模式。
所謂的推挽輸出模式，是根據這兩個MOS管的工作方式來命名的。在該結構中輸入高電平時，上方的P-MOS導通，下方的N-MOS關閉，對外輸出高電平；而在該結構中輸入低電平時，N-MOS管導通，P-MOS關閉，對外輸出低電平。當引腳高低電平切換時，兩個管子輪流導通，一個負責灌電流，一個負責拉電流，使其負載能力和開關速度都比普通的方式有很大的提高。推挽輸出的低電平為0伏，高電平為3.3伏，參考圖 72左側，它是推挽輸出模式時的等效電路。
圖 72 等效電路
而在開漏輸出模式時，上方的P-MOS管完全不工作。如果我們控制輸出為0，低電平，則P-MOS管關閉，N-MOS管導通，使輸出接地，若控制輸出為1 (它無法直接輸出高電平)時，則P-MOS管和N-MOS管都關閉，所以引腳既不輸出高電平，也不輸出低電平，為高阻態。為正常使用時必須接上拉電阻(可用STM32的內部上拉，但建議在STM32外部再接一個上拉電阻)，參考圖 72中的右側等效電路。它具"線與"特性，也就是說，若有很多個開漏模式引腳連接到一起時，只有當所有引腳都輸出高阻態，才由上拉電阻提供高電平，此高電平的電壓為外部上拉電阻所接的電源的電壓。若其中一個引腳為低電平，那線路就相當於短路接地，使得整條線路都為低電平，0伏。
推挽輸出模式一般應用在輸出電平為0和3.3伏而且需要高速切換開關狀態的場合。在STM32的應用中，除了必須用開漏模式的場合，我們都習慣使用推挽輸出模式。
開漏輸出一般應用在I2C、SMBUS通訊等需要"線與"功能的總線電路中。除此之外，還用在電平不匹配的場合，如需要輸出5伏的高電平，就可以在外部接一個上拉電阻，上拉電源為5伏，並且把GPIO設置為開漏模式，當輸出高阻態時，由上拉電阻和電源向外輸出5伏的電平。
通過"輸出類型寄存器GPIOx_OTYPER"可以控制GPIO端口是推挽模式還是開漏模式。
3. 輸出數據寄存器
前面提到的雙MOS管結構電路的輸入信號，是由GPIO"輸出數據寄存器GPIOx_ODR"提供的，因此我們通過修改輸出數據寄存器的值就可以修改GPIO引腳的輸出電平。而"置位/復位寄存器GPIOx_BSRR"可以通過修改輸出數據寄存器的值從而影響電路的輸出。
4. 復用功能輸出
"復用功能輸出"中的"復用"是指STM32的其它片上外設對GPIO引腳進行控制，此時GPIO引腳用作該外設功能的一部分，算是第二用途。從其它外設引出來的"復用功能輸出信號"與GPIO本身的數據據寄存器都連接到雙MOS管結構的輸入中，通過圖中的梯形結構作為開關切換選擇。
例如我們使用USART串口通訊時，需要用到某個GPIO引腳作為通訊發送引腳，這個時候就可以把該GPIO引腳配置成USART串口復用功能，由串口外設控制該引腳，發送數據。
5. 輸入數據寄存器
看GPIO結構框圖的上半部分，它是GPIO引腳經過上、下拉電阻后引入的，它連接到施密特觸發器，信號經過觸發器后，模擬信號轉化為0、1的數字信號，然后存儲在"輸入數據寄存器GPIOx_IDR"中，通過讀取該寄存器就可以了解GPIO引腳的電平狀態。
6. 復用功能輸入
與"復用功能輸出"模式類似，在"復用功能輸出模式"時，GPIO引腳的信號傳輸到STM32其它片上外設，由該外設讀取引腳狀態。
同樣，如我們使用USART串口通訊時，需要用到某個GPIO引腳作為通訊接收引腳，這個時候就可以把該GPIO引腳配置成USART串口復用功能，使USART可以通過該通訊引腳的接收遠端數據。
7. 模擬輸入輸出
當GPIO引腳用於ADC采集電壓的輸入通道時，用作"模擬輸入"功能，此時信號是不經過施密特觸發器的，因為經過施密特觸發器后信號只有0、1兩種狀態，所以ADC外設要采集到原始的模擬信號，信號源輸入必須在施密特觸發器之前。類似地，當GPIO引腳用於DAC作為模擬電壓輸出通道時，此時作為"模擬輸出"功能，DAC的模擬信號輸出就不經過雙MOS管結構了，在GPIO結構框圖的右下角處，模擬信號直接輸出到引腳。同時，當GPIO用於模擬功能時(包括輸入輸出)，引腳的上、下拉電阻是不起作用的，這個時候即使在寄存器配置了上拉或下拉模式，也不會影響到模擬信號的輸入輸出。
7.2.2 GPIO工作模式
總結一下，由GPIO的結構決定了GPIO可以配置成以下模式：
1. 輸入模式(上拉/下拉/浮空)
在輸入模式時，施密特觸發器打開，輸出被禁止。數據寄存器每隔1個AHB1時鍾周期更新一次，可通過輸入數據寄存器GPIOx_IDR讀取I/O狀態。其中AHB1的時鍾如按默認配置一般為180MHz。
用於輸入模式時，可設置為上拉、下拉或浮空模式。
2. 輸出模式(推挽/開漏，上拉/下拉)
在輸出模式中，輸出使能，推挽模式時雙MOS管以方式工作，輸出數據寄存器GPIOx_ODR可控制I/O輸出高低電平。開漏模式時，只有N-MOS管工作，輸出數據寄存器可控制I/O輸出高阻態或低電平。輸出速度可配置，有2MHz\25MHz\50MHz\100MHz的選項。此處的輸出速度即I/O支持的高低電平狀態最高切換頻率，支持的頻率越高，功耗越大，如果功耗要求不嚴格，把速度設置成最大即可。
此時施密特觸發器是打開的，即輸入可用，通過輸入數據寄存器GPIOx_IDR可讀取I/O的實際狀態。
用於輸出模式時，可使用上拉、下拉模式或浮空模式。但此時由於輸出模式時引腳電平會受到ODR寄存器影響，而ODR寄存器對應引腳的位為0，即引腳初始化后默認輸出低電平，所以在這種情況下，上拉只起到小幅提高輸出電流能力，但不會影響引腳的默認狀態。
3. 復用功能(推挽/開漏，上拉/下拉)
復用功能模式中，輸出使能，輸出速度可配置，可工作在開漏及推挽模式，但是輸出信號源於其它外設，輸出數據寄存器GPIOx_ODR無效；輸入可用，通過輸入數據寄存器可獲取I/O實際狀態，但一般直接用外設的寄存器來獲取該數據信號。
用於復用功能時，可使用上拉、下拉模式或浮空模式。同輸出模式，在這種情況下，初始化后引腳默認輸出低電平，上拉只起到小幅提高輸出電流能力，但不會影響引腳的默認狀態。
4. 模擬輸入輸出
模擬輸入輸出模式中，雙MOS管結構被關閉，施密特觸發器停用，上/下拉也被禁止。其它外設通過模擬通道進行輸入輸出。
通過對GPIO寄存器寫入不同的參數，就可以改變GPIO的應用模式，再強調一下，要了解具體寄存器時一定要查閱《STM32F4xx參考手冊》中對應外設的寄存器說明。在GPIO外設中，通過設置"模式寄存器GPIOx_MODER"可配置GPIO的輸入/輸出/復用/模擬模式，"輸出類型寄存器GPIOx_OTYPER"配置推挽/開漏模式，配置"輸出速度寄存器GPIOx_OSPEEDR"可選2/25/50/100MHz輸出速度，"上/下拉寄存器GPIOx_PUPDR"可配置上拉/下拉/浮空模式，各寄存器的具體參數值見表 71。
表 71 GPIO寄存器的參數配置
| 模式寄存器的MODER位[0:1] |
輸出類型寄存器的OTYPER位 |
輸出速度寄存器的OSPEEDR |
上/下拉寄存器的PUPDR位[0:1] |
| 01 -輸出模式 |
0 -推挽模式 |
00 -速度2MHz |
00 -無上拉無下拉 |
| 10 -復用模式 |
|||
| 00 -輸入模式 |
不可用 |
不可用 |
|
| 11 -模擬功能 |
不可用 |
不可用 |
00 -無上拉無下拉 |
7.3 實驗：使用寄存器點亮LED燈
本小節中，我們以實例講解如何通過控制寄存器來點亮LED燈。此處側重於講解原理，請您直接用KEIL5軟件打開我們提供的實驗例程配合閱讀，先了解原理，學習完本小節后，再嘗試自己建立一個同樣的工程。本節配套例程名稱為"GPIO輸出—寄存器點亮LED燈"，在工程目錄下找到后綴為".uvprojx"的文件，用KEIL5打開即可。
自己嘗試新建工程時，請對照查閱《用KEIL5新建工程模版寄存器版本》章節。
若沒有安裝KEIL5軟件，請參考《如何安裝KEIL5》章節。
打開該工程，見圖 73，可看到一共有三個文件，分別startup_stm32f429_439xx.s 、stm32f4xx.h 以及main.c，下面我們對這三個工程進行講解。
圖 73 工程文件結構
7.3.1 硬件連接
在本教程中STM32芯片與LED燈的連接見圖 74。
圖 74 LED燈電路連接圖
圖中從3個LED燈的陽極引出連接到3.3V電源，陰極各經過1個電阻引入至STM32的3個GPIO引腳PH10、PH11、PH12中，所以我們只要控制這三個引腳輸出高低電平，即可控制其所連接LED燈的亮滅。如果您的實驗板STM32連接到LED燈的引腳或極性不一樣，只需要修改程序到對應的GPIO引腳即可，工作原理都是一樣的。
我們的目標是把GPIO的引腳設置成推挽輸出模式並且默認下拉，輸出低電平，這樣就能讓LED燈亮起來了。
7.3.2 啟動文件
名為"startup_stm32f429_439xx.s"的文件，它里邊使用匯編語言寫好了基本程序，當STM32芯片上電啟動的時候，首先會執行這里的匯編程序，從而建立起C語言的運行環境，所以我們把這個文件稱為啟動文件。該文件使用的匯編指令是Cortex-M4內核支持的指令，可從《Cortex-M4 Technical Reference Manual》查到，也可參考《Cortex-M3權威指南中文》，M3跟M4大部分匯編指令相同。
startup_stm32f429_439xx.s文件是由官方提供的，一般有需要也是在官方的基礎上修改，不會自己完全重寫。該文件可以從 KEIL5 安裝目錄找到，也可以從 ST 庫里面找到，找到該文件后把啟動文件添加到工程里面即可。不同型號的芯片以及不同編譯環境下使用的匯編文件是不一樣的，但功能相同。
對於啟動文件這部分我們主要總結它的功能，不詳解講解里面的代碼，其功能如下：
初始化堆棧指針SP;
初始化程序計數器指針PC;
設置堆、棧的大小;
設置中斷向量表的入口地址;
配置外部SRAM作為數據存儲器（這個由用戶配置，一般的開發板可沒有外部SRAM）;
調用SystemIni() 函數配置STM32的系統時鍾。
設置C庫的分支入口"__main"（最終用來調用main函數）;
先去除繁枝細節，挑重點的講，主要理解最后兩點，在啟動文件中有一段復位后立即執行的程序，代碼見代碼清單 71。在實際工程中閱讀時，可使用編輯器的搜索(Ctrl+F)功能查找這段代碼在文件中的位置。
代碼清單 71復位后執行的程序
1 ;Reset handler
2 Reset_Handler PROC
3 EXPORT Reset_Handler [WEAK]
4 IMPORT SystemInit
5 IMPORT __main
6
7 LDR R0, =SystemInit
8 BLX R0
9 LDR R0, =__main
10 BX R0
11 ENDP
開頭的是程序注釋，在匯編里面注釋用的是";"，相當於 C 語言的"//"注釋符
第二行是定義了一個子程序：Reset_Handler。PROC 是子程序定義偽指令。這里就相當於C語言里定義了一個函數，函數名為Reset_Handler。
第三行 EXPORT 表示 Reset_Handler 這個子程序可供其他模塊調用。相當於C語言的函數聲明。關鍵字[WEAK] 表示弱定義，如果編譯器發現在別處定義了同名的函數，則在鏈接時用別處的地址進行鏈接，如果其它地方沒有定義，編譯器也不報錯，以此處地址進行鏈接，如果不理解WEAK，那就忽略它好了。
第四行和第五行 IMPORT 說明 SystemInit 和__main 這兩個標號在其他文件，在鏈接的時候需要到其他文件去尋找。相當於C語言中，從其它文件引入函數聲明。以便下面對外部函數進行調用。
SystemInit 需要由我們自己實現，即我們要編寫一個具有該名稱的函數，用來初始化 STM32 芯片的時鍾，一般包括初始化AHB、APB等各總線的時鍾，需要經過一系列的配置STM32才能達到穩定運行的狀態。
__main 其實不是我們定義的(不要與C語言中的main函數混淆)，當編譯器編譯時，只要遇到這個標號就會定義這個函數，該函數的主要功能是：負責初始化棧、堆，配置系統環境，准備好C語言並在最后跳轉到用戶自定義的 main 函數，從此來到 C 的世界。
第六行把 SystemInit 的地址加載到寄存器 R0。
第七行程序跳轉到 R0 中的地址執行程序，即執行SystemInit函數的內容。
第八行把__main 的地址加載到寄存器 R0。
第九行程序跳轉到 R0 中的地址執行程序，即執行__main函數，執行完畢之后就去到我們熟知的 C 世界，進入main函數。
第十行表示子程序的結束。
總之，看完這段代碼后，了解到如下內容即可：我們需要在外部定義一個SystemInit函數設置STM32的時鍾；STM32上電后，會執行SystemInit函數，最后執行我們C語言中的main函數。
7.3.3 stm32f4xx.h文件
看完啟動文件，那我們立即寫SystemInit和main函數吧？別着急，定義好了SystemInit函數和main我們又能寫什么內容？連接LED燈的GPIO引腳，是要通過讀寫寄存器來控制的，就這樣空着手，如何控制寄存器呢。在上一章，我們知道寄存器就是特殊的內存空間，可以通過指針操作訪問寄存器。所以此處我們根據STM32的存儲分配先定義好各個寄存器的地址，把這些地址定義都統一寫在stm32f4xx.h文件中，見代碼清單 72。
代碼清單 72 外設地址定義
1 /*片上外設基地址 */
2 #define PERIPH_BASE ((unsigned int)0x40000000)
3 /*總線基地址 */
4 #define AHB1PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x00020000)
5 /*GPIO外設基地址*/
6 #define GPIOH_BASE (AHB1PERIPH_BASE + 0x1C00)
7
8 /* GPIOH寄存器地址,強制轉換成指針 */
9 #define GPIOH_MODER *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x00)
10 #define GPIOH_OTYPER *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x04)
11 #define GPIOH_OSPEEDR *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x08)
12 #define GPIOH_PUPDR *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x0C)
13 #define GPIOH_IDR *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x10)
14 #define GPIOH_ODR *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x14)
15 #define GPIOH_BSRR *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x18)
16 #define GPIOH_LCKR *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x1C)
17 #define GPIOH_AFRL *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x20)
18 #define GPIOH_AFRH *(unsigned int*)(GPIOH_BASE+0x24)
19
20 /*RCC外設基地址*/
21 #define RCC_BASE (AHB1PERIPH_BASE + 0x3800)
22 /*RCC的AHB1時鍾使能寄存器地址,強制轉換成指針*/
23 #define RCC_AHB1ENR *(unsigned int*)(RCC_BASE+0x30)
GPIO外設的地址跟上一章講解的相同，不過此處把寄存器的地址值都直接強制轉換成了指針，方便使用。代碼的最后兩段是RCC外設寄存器的地址定義，RCC外設是用來設置時鍾的，以后我們會詳細分析，本實驗中只要了解到使用GPIO外設必須開啟它的時鍾即可。
7.3.4 main文件
現在就可以開始編寫程序了，在main文件中先編寫一個 main 函數，里面什么都沒有，暫時為空。
1 int main (void)
2 {
3 }
此時直接編譯的話，會出現如下錯誤：
"Error: L6218E: Undefined symbol SystemInit (referred from startup_stm32f429_439xx.o)"
錯誤提示SystemInit 沒有定義。從分析啟動文件時我們知道，Reset_Handler 調用了該函數用來初始化SMT32系統時鍾，為了簡單起見，我們在 main 文件里面定義一個 SystemInit 空函數，什么也不做，為的是騙過編譯器，把這個錯誤去掉。關於配置系統時鍾我們在后面再寫。當我們不配置系統時鍾時，STM32芯片會自動按系統內部的默認時鍾運行，程序還是能跑的。我們在main中添加如下函數：
1 // 函數為空，目的是為了騙過編譯器不報錯
2 void SystemInit(void)
3 {
4 }
這時再編譯就沒有錯了，完美解決。還有一個方法就是在啟動文件中把有關SystemInit 的代碼注釋掉也可以，見代碼清單 73。
代碼清單 73 注釋掉啟動文件中調用SystemInit的代碼
1 ; Reset handler
2 Reset_Handler PROC
3 EXPORT Reset_Handler [WEAK]
4 ;IMPORT SystemInit
5 IMPORT __main
6
7 ;LDR R0, =SystemInit
8 ;BLX R0
9 LDR R0, =__main
10 BX R0
11 ENDP
接下來在main函數中添加代碼，對寄存器進行控制，寄存器的控制參數可參考表 71(點擊可跳轉)或《STM32F4xx參考手冊》。
1. GPIO模式
首先我們把連接到LED燈的PH10引腳配置成輸出模式，即配置GPIO的MODER寄存器，見圖 75。MODER中包含0-15號引腳，每個引腳占用2個寄存器位。這兩個寄存器位設置成"01"時即為GPIO的輸出模式，見代碼清單 74。
代碼清單 74 配置輸出模式
1 /*GPIOH MODER10清空*/
2 GPIOH_MODER &= ~( 0x03<< (2*10));
3 /*PH10 MODER10 = 01b 輸出模式*/
4 GPIOH_MODER |= (1<<2*10);
圖 75 MODER寄存器說明(摘自《STM32F4xx參考手冊》)
在代碼中，我們先把GPIOH MODER寄存器的MODER10對應位清0，然后再向它賦值"01"，從而使GPIOH10引腳設置成輸出模式。
代碼中使用了"&=~"、"|="這種復雜位操作方法是為了避免影響到寄存器中的其它位，因為寄存器不能按位讀寫，假如我們直接給MODER寄存器賦值：
1 GPIOH_MODER = 0x00100000;
這時MODER10的兩個位被設置成"01"輸出模式，但其它GPIO引腳就有意見了，因為其它引腳的MODER位都已被設置成輸入模式。
如果對此處"&=""|="這樣的位操作方法還不理解，請閱讀前面的《規范的位操作方法》小節。熟悉這種方法之后，會發現這樣按位操作其實比直接賦值還要直觀。
2. 輸出類型
GPIO輸出有推挽和開漏兩種類型，我們了解到開漏類型不能直接輸出高電平，要輸出高電平還要在芯片外部接上拉電阻，不符合我們的硬件設計，所以我們直接使用推挽模式。配置OTYPER寄存中的OTYPER10寄存器位，該位設置為0時PH10引腳即為推挽模式，見代碼清單 75。
代碼清單 75 設置為推挽模式
1 /*GPIOH OTYPER10清空*/
2 GPIOH_OTYPER &= ~(1<<1*10);
3 /*PH10 OTYPER10 = 0b 推挽模式*/
4 GPIOH_OTYPER |= (0<<1*10);
3. 輸出速度
GPIO引腳的輸出速度是引腳支持高低電平切換的最高頻率，本實驗可以隨便設置。此處我們配置OSPEEDR寄存器中的寄存器位OSPEEDR10即可控制PH10的輸出速度，見代碼清單 76。
代碼清單 76 設置輸出速度為2MHz
1 /*GPIOH OSPEEDR10清空*/
2 GPIOH_OSPEEDR &= ~(0x03<<2*10);
3 /*PH10 OSPEEDR10 = 0b 速率2MHz*/
4 GPIOH_OSPEEDR |= (0<<2*10);
4. 上/下拉模式
當GPIO引腳用於輸入時，引腳的上/下拉模式可以控制引腳的默認狀態。但現在我們的GPIO引腳用於輸出，引腳受ODR寄存器影響，ODR寄存器對應引腳位初始初始化后默認值為0，引腳輸出低電平，所以這時我們配置上/下拉模式都不會影響引腳電平狀態。但因此處上拉能小幅提高電流輸出能力，我們配置它為上拉模式，即配置PUPDR寄存器的PUPDR10位，設置為二進制值"01"，見代碼清單 77。
代碼清單 77 設置為下拉模式
1 /*GPIOH PUPDR10清空*/
2 GPIOH_PUPDR &= ~(0x03<<2*10);
3 /*PH10 PUPDR10 = 01b 下拉模式*/
4 GPIOH_PUPDR |= (1<<2*10);
5. 控制引腳輸出電平
在輸出模式時，對BSRR寄存器和ODR寄存器寫入參數即可控制引腳的電平狀態。簡單起見，此處我們使用BSRR寄存器控制，對相應的BR10位設置為1時PH10即為低電平，點亮LED燈，對它的BS10位設置為1時PH10即為高電平，關閉LED燈，見代碼清單 78。
代碼清單 78 控制引腳輸出電平
1 /*PH10 BSRR寄存器的 BR10置1，使引腳輸出低電平*/
2 GPIOH_BSRR |= (1<<16<<10);
3
4 /*PH10 BSRR寄存器的 BS10置1，使引腳輸出高電平*/
5 GPIOH_BSRR |= (1<<10);
6. 開啟外設時鍾
設置完GPIO的引腳，控制電平輸出，以為現在總算可以點亮 LED 了吧，其實還差最后一步。
在《STM32芯片架構》的外設章節中提到STM32 外設很多，為了降低功耗，每個外設都對應着一個時鍾，在芯片剛上電的時候這些時鍾都是被關閉的，如果想要外設工作，必須把相應的時鍾打開。
STM32 的所有外設的時鍾由一個專門的外設來管理，叫 RCC（reset and clockcontrol），RCC 在《 STM32 中文參考手冊》的第六章。
所有的 GPIO都掛載到 AHB1 總線上，所以它們的時鍾由AHB1外設時鍾使能寄存器(RCC_AHB1ENR)來控制，其中 GPIOH 端口的時鍾由該寄存器的位 7 寫 1 使能，開啟GPIOH端口時鍾。以后我們還會詳細解釋STM32的時鍾系統，此處我們了解到在訪問GPIO的寄存器之前，要先使能它的時鍾即可，使用代碼清單 79中的代碼可以開啟GPIOH時鍾。
代碼清單 79 開啟端口時鍾
1 /*開啟 GPIOH 時鍾，使用外設時都要先開啟它的時鍾*/
2 RCC_AHB1ENR |= (1<<7);
7. 水到渠成
開啟時鍾，配置引腳模式，控制電平，經過這三步，我們總算可以控制一個 LED了。現在我們完整組織下用 STM32 控制一個 LED 的代碼，見代碼清單 710。
代碼清單 710 main文件中控制LED燈的代碼
1
2 /*
3 使用寄存器的方法點亮LED燈
4 */
5 #include "stm32f4xx.h"
6
7
8 /**
9 * 主函數
10 */
11 int main(void)
12 {
13 /*開啟 GPIOH 時鍾，使用外設時都要先開啟它的時鍾*/
14 RCC_AHB1ENR |= (1<<7);
15
16 /* LED 端口初始化 */
17
18 /*GPIOH MODER10清空*/
19 GPIOH_MODER &= ~( 0x03<< (2*10));
20 /*PH10 MODER10 = 01b 輸出模式*/
21 GPIOH_MODER |= (1<<2*10);
22
23 /*GPIOH OTYPER10清空*/
24 GPIOH_OTYPER &= ~(1<<1*10);
25 /*PH10 OTYPER10 = 0b 推挽模式*/
26 GPIOH_OTYPER |= (0<<1*10);
27
28 /*GPIOH OSPEEDR10清空*/
29 GPIOH_OSPEEDR &= ~(0x03<<2*10);
30 /*PH10 OSPEEDR10 = 0b 速率2MHz*/
31 GPIOH_OSPEEDR |= (0<<2*10);
32
33 /*GPIOH PUPDR10清空*/
34 GPIOH_PUPDR &= ~(0x03<<2*10);
35 /*PH10 PUPDR10 = 01b 上拉模式*/
36 GPIOH_PUPDR |= (1<<2*10);
37
38 /*PH10 BSRR寄存器的 BR10置1，使引腳輸出低電平*/
39 GPIOH_BSRR |= (1<<16<<10);
40
41 /*PH10 BSRR寄存器的 BS10置1，使引腳輸出高電平*/
42 //GPIOH_BSRR |= (1<<10);
43
44 while (1);
45
46 }
47
48 // 函數為空，目的是為了騙過編譯器不報錯
49 void SystemInit(void)
50 {
51 }
在本章節中，要求完全理解stm32f4xx.h文件及main文件的內容(RCC相關的除外)。
7.3.1 下載驗證
把編譯好的程序下載到開發板並復位，可看到板子上的LED燈被點亮。
7.4 每課一問
1. 在《STM32F4xx參考手冊》中閱讀GPIO章節中的各個寄存器說明。
2. 對照本章節的工程文件，自己建立一個同樣的工程，可參考《用KEIL5新建工程模版 寄存器版本》、《如何安裝KEIL5》。
3. 修改本章節的工程文件，通過控制ODR寄存器點亮實驗板上的燈。
4. 修改本章節的工程文件，點亮實驗板上的其它LED燈。
5. 修改本章節的工程文件，控制LED燈閃爍，即循環亮、滅。(提示：在亮、滅控制之間加延時，才能讓肉眼看清閃爍)。