stm32學習筆記——基本的地址操作

一、stm32的儲存器

一共4G大小，地址範圍0x0000 0000到0xFFFF FFFF，分成8個塊（Block0~Block7），每塊大小為512M。
其中片上外設地址(0x4000 0000)-（0x5FFFFFFF）


一共有3條匯流排：APB1、APB2、AHB。

匯流排名稱	匯流排基地址
APB1	0x4000 0000
APB2	0x4001 0000
AHB	0x4001 8000

APB1、APB2和AHB都是在外設地址(0x4000 0000)偏移，分別偏移0x0,0x0001 0000
和0x0002 0000。


相應的暫存器，又是在掛載匯流排的地址上進行偏移的。

二、stm32最最底層的地址操作。
以PC13引腳輸出高低電平

int main（void）
{
	*（unsigned int*）0x4002 1018 |=(1<<4);//開啟時鐘
	*（unsigned int*）0x40011004 &= ~(0x0F<<(4*5));//對應位清零
    *（unsigned int*）0x40011004 |= (1<<20);//配置輸出模式
    *（unsigned int*）0x4001 100C&=~(1<<13)//配置輸出低電平
    *（unsigned int*）0x4001 100C|=(1<<13)//配置輸出高電平
}

根據微控制器的地址對映，查詢到相應匯流排地址，再去查詢相應的GPIO的地址（可直接查表，也可根據相對匯流排的地址去算偏移地址），在相應的GPIO下面，又有對應的暫存器的地址，最後就可以算出要操作的暫存器的地址。

找到相應的地址後，這個還只是一個數字，跟程式沒有關係，通過定義一個（unsigned int*）型別的指標，把這個數字轉換成微控制器能夠識別的相應的地址，再在這個地址前面加上*，如*（unsigned int*）0x4002 1018，就可以對它進行賦值了，*表示取地址的內容。

下面的程式和上面的是一個意思，只是把相應的地址操作用#define替換成了相應的暫存器名字。

#define PERIPH_BASE   0x4000 0000
//片上外設基地址
#define  APB1PERIPH_BASE   PERIPH_BASE     // APB1匯流排地址
#define  APB2PERIPH_BASE   (PERIPH_BASE+0x00010000)  //APB2匯流排地址
#define  AHBPERIPH_BASE   (PERIPH_BASE+0x00020000)  //AHB匯流排地址

#define  RCC_BASE  (AHBPERIPH_BASE+0x1000)   //時鐘地址
#define  RCC_APB2ENR  *（unsigned int*）(RCC_BASE+0x18)  
//APB2外設時鐘使能暫存器地址

#define  GPIOC_BASE    (APB2PERIPH_BASE+0x00010000)   //GPIOC地址
//GPIOC相關暫存器的地址
#define GPIOC_CRL          *(unsigned int *)( GPIOC_BASE+0x00)
#define GPIOC_CRH          *(unsigned int *)( GPIOC_BASE+0x04)
#define GPIOC_IDR          *(unsigned int *)( GPIOC_BASE+0x08)
#define GPIOC_ODR          *(unsigned int *)( GPIOC_BASE+0x0C)
#define GPIOC_BSRR         *(unsigned int *)( GPIOC_BASE+0x10)
#define GPIOC_BRR          *(unsigned int *)( GPIOC_BASE+0x14)
#define GPIOC_LCKR         *(unsigned int *)( GPIOC_BASE+0x18)

這些巨集定義可直接定義在標頭檔案中。
以上實現過程都是先找到基地址，再經過偏移取找到相應的地址。
修改後就變成了下滿的可讀性強一點的程式碼了。

int main（void）
{
	RCC_APB2 |=(1<<4);//開啟時鐘
	GPIOC_CRH &= ~(0x0F<<(4*5));//配置輸出模式
    GPIOC_CRH |= (1<<20);
    GPIOC_ODR&=~(1<<13);//配置輸出低電平
    GPIOC_ODR|=(1<<13);//配置輸出高電平
}

三、結構體的方式把同一外設的暫存器歸類

stm32韌體庫中的外設基本上都是通過結構體的方式，把相應的外設的暫存器定義在一起的。

由於GPIOA—GPIOG有眾多組，每組有7個暫存器，如果每次都去找地址再用巨集替換，就會寫很多，實際上每個GPIO組，裡面的7個暫存器都是一樣的，所以可以直接把這七個暫存器定義在一起（採用結構體方式）。

typedef unsigned int uint32_t; //（4位元組）
typedef struct 
{
	uint32_t CRL;
	uint32_t CRH;
	uint32_t IDR;
	uint32_t ODR;
	uint32_t BSRR;
	uint32_t BRR;
	uint32_t LCKR;
}GPIO_TypeDef;

結構體中定義的變數都是連續排列的，恰好每個暫存器都是32位的，佔用4個位元組，這個就和每個暫存器在實際的儲存器映像中偏移量是一樣的了，看上面的結構體，我們只需要，定義一個結構體指標，讓他指向需要使用到的GPIO口的地址就可以了。就相當於給了一個入口地址，再用結構體指標，就很容易的引用其中的成員變數了。

#define  GPIOC  ((GPIO_TypeDef*)GPIOC_BASE)

這條語句中，GPIOC_BASE是之前用巨集定義過的GPIOC的地址（只是一個數值），前面加上一個(GPIO_TypeDef*)把他轉換為微控制器能夠識別的地址。這裡的GPIOC_BASE就相當於給這個結構體傳遞了一個GPIO口的地址，然後就可以很方便的引用GPIO口中的暫存器了。

上面這條語句的意思就是用GPIOC替換替換了 (GPIO_TypeDef*)型別的GPIOC的地址

如果要引用GPIOC中的暫存器，用結構體成員指標就ok。

GPIOC->CRH    
GPIOC->ODR

時鐘相關的暫存器定義也和GPIO口差不多

typedef struct 
{
	uint32_t CR;
	uint32_t CFGR;
	uint32_t CIR;
	uint32_t APB2RSTR;
	uint32_t APB1RSTR;
	uint32_t AHBENR;
	uint32_t APB2ENR;
	uint32_t APB1ENR;
	uint32_t BDCR;
	uint32_t CSR;
}RCC_TypeDef;
#define  RCC  ((RCC_TypeDef*)RCC_BASE)

然後是在相應的標頭檔案也應該進行更改

Stm32f10x.h

#define PERIPH_BASE           ((unsigned int)0x40000000) 
#define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x10000)
/* AHB匯流排基地址 */
#define AHBPERIPH_BASE        (PERIPH_BASE + 0x20000)
/*GPIOC外設基地址*/
#define GPIOC_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x1000)	
 /*RCC外設基地址*/
#define RCC_BASE      (AHBPERIPH_BASE + 0x1000)
typedef unsigned int uint32_t;
typedef struct 
{
	uint32_t CRL;
	uint32_t CRH;
	uint32_t IDR;
	uint32_t ODR;
	uint32_t BSRR;
	uint32_t BRR;
	uint32_t LCKR;
}GPIO_TypeDef;

typedef struct 
{
	uint32_t CR;
	uint32_t CFGR;
	uint32_t CIR;
	uint32_t APB2RSTR;
	uint32_t APB1RSTR;
	uint32_t AHBENR;
	uint32_t APB2ENR;
	uint32_t APB1ENR;
	uint32_t BDCR;
	uint32_t CSR;
}RCC_TypeDef;

#define  GPIOC  ((GPIO_TypeDef*)GPIOC_BASE)
#define  RCC  ((RCC_TypeDef*)RCC_BASE)

四、編寫標頭檔案

說明：BSRR暫存器，低16位是用來置1的，高16位是用來置0的。
都是1有效，0不對相應的位產生影響。

說明：BRR暫存器是用來置0，高16位不用，低16位置0，高電平有效

標頭檔案中，一般寫入 巨集替換 函式的宣告 結構體型別等
比如要定義一個控制GPIO的標頭檔案 stm32f10x_gpio.h

#ifndef  __STM32F10X_GPIO_H
#define  __STM32F10X_GPIO_H    //標頭檔案中宣告標頭檔案的格式

#include "stm32f10x.h"   //引用的另一個標頭檔案

#define GPIO_Pin_0  ((uint16_t)0x0001)//二進位制：0b0000 0001
#define GPIO_Pin_1  ((uint16_t)0x0002)//二進位制：0b0000 0010
#define GPIO_Pin_2  ((uint16_t)0x0004)//二進位制：0b0000 0100
#define GPIO_Pin_3  ((uint16_t)0x0008)
#define GPIO_Pin_4  ((uint16_t)0x0010)
#define GPIO_Pin_5  ((uint16_t)0x0020)
#define GPIO_Pin_6  ((uint16_t)0x0040)
#define GPIO_Pin_7  ((uint16_t)0x0080)
#define GPIO_Pin_8  ((uint16_t)0x0100)
#define GPIO_Pin_9  ((uint16_t)0x0200)
#define GPIO_Pin_10  ((uint16_t)0x0400)
#define GPIO_Pin_11  ((uint16_t)0x0800)
#define GPIO_Pin_12  ((uint16_t)0x1000)
#define GPIO_Pin_13  ((uint16_t)0x2000)
#define GPIO_Pin_14  ((uint16_t)0x4000)
#define GPIO_Pin_15  ((uint16_t)0x8000)
#define GPIO_Pin_all  ((uint16_t)0xFFFF)

void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef * GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef * GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

#endif  //第一行，第二行，最後一行都是固定格式

其中宣告瞭兩個函式在stm32f10x_gpio.c中

#include "stm32f10x_gpio.h"   
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
{
    GPIOx->BSRR |= GPIO_Pin;  //用BSRR暫存器置1
}
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
{
     GPIOx->BRR |= GPIO_Pin;  //用BRR暫存器置0
}

定義這兩個函式之後，就可以直接呼叫了。

GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0);

這個函式中GPIOC就是之前講過的用巨集替換成了一個結構體指標了。

#define  GPIOC  ((GPIO_TypeDef*)GPIOC_BASE)

GPIO_Pin_0是用二進位制碼在標頭檔案中定義過了的。

stm32f10x_gpio.h中呼叫的一個標頭檔案
Stm32f10x.h

#ifndef  __STM32F10X_H
#define __STM32F10X_H

#define PERIPH_BASE           ((unsigned int)0x40000000)

#define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x10000)
/* AHB匯流排基地址 */
#define AHBPERIPH_BASE        (PERIPH_BASE + 0x20000)

/*GPIOC外設基地址*/
#define GPIOC_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x1000)	
	
/*RCC外設基地址*/
#define RCC_BASE      (AHBPERIPH_BASE + 0x1000)

typedef unsigned int uint32_t; 	
typedef unsigned short uint16_t;
typedef struct 
{
	uint32_t CRL;
	uint32_t CRH;
	uint32_t IDR;
	uint32_t ODR;
	uint32_t BSRR;
	uint32_t BRR;
	uint32_t LCKR;
}GPIO_TypeDef;

typedef struct 
{
	uint32_t CR;
	uint32_t CFGR;
	uint32_t CIR;
	uint32_t APB2RSTR;
	uint32_t APB1RSTR;
	uint32_t AHBENR;
	uint32_t APB2ENR;
	uint32_t APB1ENR;
	uint32_t BDCR;
	uint32_t CSR;
}RCC_TypeDef;

#define  GPIOC  ((GPIO_TypeDef*)GPIOC_BASE)
#define  RCC  ((RCC_TypeDef*)RCC_BASE)

#endif

整個主程式

#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
int main(void)
{
	RCC->APB2ENR |= 1<<4;
	GPIOC->CRH &=~(0x0F<<(4*5));
	GPIOC->CRH |=(1<<(4*5));
	GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0);	
	while(1);
}
void SystemInit()
{
}

這篇文章主要是幫助理解stm32韌體庫的寫法，瞭解一下就差不多了，如果是暫存器開發的話，還是用韌體庫的模板，直接用結構體成員指標找到對應的暫存器直接操作就好了，裡面的結構體都是韌體庫中定義好的。如果用庫函式的形式開發，根本用不上這些。