STM32時鍾和GPIO配置

STM32F1xx 系統時鍾

來源：STM32F1中文參考手冊 6.2時鍾

時鍾的作用

決定了程序執行的速度，給芯片提供一個穩定的執行頻率

1. STM32F103R8 最高速率是多少？？

​ 72 MHz maximum frequency

2. 如果采用最高頻率：執行一條指令 1/72M s ==> 1/72us

3. 精簡指令集：幾乎所有的指令都是消耗一個時鍾節拍(1/72 us)執行

R8的時鍾來源

1. 高速外部時鍾信號(HSE) 4 – 16M 給系統時鍾提供時鍾信號

2. 高速內部時鍾信號(HSI) 內部RC振盪器

3. 低速外部時鍾信號(LSE) 32.768 給RTC實時時鍾提供時鍾信號

4. 低速內部時鍾信號(LSI)

系統時鍾來源

1. HSI振盪器時鍾

2. HSE振盪器時鍾

3. PLL時鍾

R8的時鍾樹和外設分布

來自：STM32F103R8數據手冊 2.1 Device overview

STM32時鍾的配置

1. PLL的倍頻因子：HSE * PLLMUL = 72M Hz
2. AHB的頻率：72M Hz
3. APB2的頻率：72M Hz
4. APB1的頻率：36M Hz

修改HSE_VALUE

設置函數static void SetSysClockTo72(void) 中的值

GPIO的配置

GPIO的作用

ＧPIO通用的輸入輸出外設

數字接口：0/1

0 -- TTL電平：0v~1.5v

1 -- TTL電平：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.... 端口號

0 1 ..... 15 端口位

每個端口最多有16個端口位

PA1 端口A 的第1位

PA0 端口A 的第0位

GPIO的相關模式

• 輸入：4種

模擬輸入：輸入的模擬量，用於ADC轉化。

浮空輸入：輸入的數字量，

上拉輸入：輸入的數字量，向上驅動能力以及穩定信號。

下拉輸入：輸入的數字量，向下驅動能力以及穩定信號。

配置成那種模式要結合外部電路，不能導致IO口的狀態不確定。

比如說：外部是上拉，如果IO口配置成 “下拉模式”，就會導致當外部為高的時候IO口的電平不確定是高還是低，主要原因在於電阻的分壓大小。

• 輸出：4種

  通用：GPIO口功能

  復用：除了GPIO口功能

  推挽：既能輸出低電平，又能輸出高電平

  開漏：只能輸出低電平。 -- 用於總線通信，外部具有上拉功能。

  通用推挽輸出、通用開漏輸出、復用推挽輸出、復用開漏輸出。

寄存器配置GPIO的模式

寄存器概念和作用

“寄存器” 是 “地址” 的別名。

操作寄存器就是操作地址。

在stm32f10x.h(宏定義)文件中，就定義了很多的地址

#define APB1PERIPH_BASE       PERIPH_BASE
#define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x10000)
#define AHBPERIPH_BASE        (PERIPH_BASE + 0x20000)
//三條總線 AHB APB2 APB1
---------------------------------------------------------
#define GPIOA_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x0800)
#define GPIOB_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x0C00)
#define GPIOC_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x1000)
//APB2PERIPH_BASE：說明GPIO是在APB2總線上的外設。
----------------------------------------------------------
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)
//將一個地址，強制轉換為 GPIO_TypeDef 類型，
//就是將這一片空間按照 GPIO_TypeDef 分配，
//通過操作 結構體的成員 達到操作對應的地址的內容。
---------------------------------------------------------

上述的結構體，可以通過操作 “結構體中的成員” ，從而達到對 “地址內容” 的更改，也就是完成了對 “寄存器內容” 的修改。

配置GPIO輸入 / 輸出模式

配置 7 ：0 位（低8位）

4bite 控制一個 “GPIO端口位 ” ， 相關位，對應的功能如下圖所示。

配置 15 ：8（高8位）

位 清零 與 置一

不影響其他位的值

位 清零： &= ~( );

位 置一： |= ( );

將想要 清零 或者 置一 的位 的值 對應為 1 ，帶入上面的方法中就行了

將GPIOB5配置為 “通用推挽輸出” 對應的4個位為 0011

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

后置位: GPIOB->CRL |= ( 0x3 << 20 ); //將對應的位，設置為所需的功能。

讀取輸入數據

出現在I/O腳上的數據在每個APB2時鍾被采樣到輸入數據寄存器

端口輸入數據寄存器(GPIOx_IDR) (x=A..E)

如何判斷固定的位的值??

& ( );

判斷 GOIOA5 的輸入數據是1/0

( GPIOA->IDR & (0x1<<5) ) == 0 就說明外部輸入的是 0

( GPIOA->IDR & (0x1<<5) ) != 0 就說明外部輸入的是 1

也就是說，&1 對應的值不改變，否則就會對應位被置零；

所以說，當外部輸入0，整體的就是0；外部輸入1，整體不為0；

也可以判斷多個位，將想要判斷的位 寫成1，

然后 (對象) & (對應位)，判斷結果，就可以知道多個位的狀態。

輸出數據

開漏模式：輸出寄存器上的 ’0’ 激活N-MOS，而輸出寄存器上的 ’1’ 將端口置於高阻狀態(PMOS從不被激活)。
推挽模式：輸出寄存器上的 ’0’ 激活N-MOS，而輸出寄存器上的 ’1’ 將激活P-MOS。

想要控制某個位輸出 0/1 就在 寄存器對應的位寫 0/1。

輸出要求：不改變其他位的前提下，改變寄存器的值。

清零：&= ~( );

置一：|= ( );

函數代碼編寫

參考別人寫的代碼，一步步讓自己的代碼優秀起來。

//延時1us, 頻率:1/72us ; => 72個_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();\
}//沒有使用函數來定義，用宏定義，就是一個替代效果；盡可能讓1us延時更精准，后續的調用誤差會更小。

//延時n us , 函數調用，肯定有誤差，盡可能的減少
void Delay_us(uint32_t time)
{
	while(time--)	
		Delay_1us();
}
//延時 n ms, 沒有調用 Delay_us(); 函數，就是為了減少函數調用和返回時消耗的時間。
void Delay_ms(uint32_t time)
{
	uint64_t ms = time*1000;
	while(ms--)
		Delay_1us();
}

//Led_On：首字母大寫，其余小寫；1、能知道是宏定義； 2、用起來像是函數
#define Led_On(port, pin)	(port->ODR &= ~(0x1<<pin))
#define Led_Off(port, pin)	(port->ODR |=  (0x1<<pin))
//LED0_PORT 全部大寫，就是這個量就只是一個宏定義的常量。
#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);	//一眼就能看出來是，打開LED0
    Delay_ms(200);
    Led_Off(LED0_PORT, LED0_PIN);	//關閉LED0
    Delay_ms(200);
    ....
}