工程師STM32單片機(jī)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)手記（2）：從勉強(qiáng)看懂一行程序到IO口研究

作者：時(shí)間：2012-10-22 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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　　至此，按我的習(xí)慣，要翻開STM32F的數(shù)據(jù)手冊(cè)，研究一下其IO端口了。下面是數(shù)據(jù)手冊(cè)中的一段話：
　　-------------------------------------
　　每個(gè)GPI/O端口有兩個(gè)32位配置寄存器（GPIOx_CRL，GPIOx_CRH），兩個(gè)32位數(shù)據(jù)寄存器（GPIOx_IDR，GPIOx_ODR），一個(gè)32位置位/復(fù)位寄存器（GPIOx_BSRR），一個(gè)16位復(fù)位寄存器（GPIOx_BRR）和一個(gè)32位鎖定寄存器（GPIOx_LCKR）。
　　根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)中列出的每個(gè)I/O端口的特定硬件特征， GPIO端口的每個(gè)位可以由軟件分別配置成多種模式。
　　─ 輸入浮空
　　─ 輸入上拉
　　─ 輸入下拉
　　─ 模擬輸入
　　─ 開漏輸出
　　─ 推挽式輸出
　　─ 推挽式復(fù)用功能
　　─ 開漏復(fù)用功能
　　----------------------------------------------------
　　當(dāng)然，數(shù)據(jù)手冊(cè)上關(guān)于IO端口的描述是很多很多的，我也只是大概地了解了一下，真正要設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，肯定還要細(xì)看。但至少，知道了IO端口復(fù)位后處于浮空狀態(tài)，也就是其電平狀態(tài)由外圍電路決定，這很重要，如果設(shè)計(jì)工業(yè)品的話，這是必須要確定的；知道了IO引腳可以兼容5V電源；知道了在什么地方可以找到這些引腳在庫(kù)中的定義而不必看著數(shù)據(jù)手冊(cè)去控制那些位；也知道了這些引腳的一些基本操作函數(shù)（連猜帶蒙帶測(cè)試應(yīng)該可以搞定大部分功能），那么我心里基本就有底啦。
　　最后用一段電子熒火蟲（也就是呼吸燈）的簡(jiǎn)單程序作為結(jié)束。
　　int main（void）
　　{ uint8_t Count;
　　uint32_t DelayTim=“0x1000”; //基數(shù)
　　uint32_t ChangTim=“0x2000”; //每次變化的量
　　Init_All_Periph（）;
　　while（1）
　　{
　　for（Count=0;Count《16;Count++） //漸亮
　　{
　　GPIO_SetBits（GPIOD， GPIO_Pin_8）; //點(diǎn)亮燈
　　Delay（DelayTim+Count*ChangTim）;
　　GPIO_ResetBits（GPIOD， GPIO_Pin_8）; //熄滅燈
　　Delay（DelayTim+（16-Count）*ChangTim）;
　　}
　　for（Count=16;Count》0;Count--） //漸暗
　　{
　　GPIO_SetBits（GPIOD， GPIO_Pin_8）; //點(diǎn)亮燈
　　Delay（DelayTim+Count*ChangTim）;
　　GPIO_ResetBits（GPIOD， GPIO_Pin_8）; //熄滅燈
　　Delay（DelayTim+（16-Count）*ChangTim）;
　　}
　　}
　　}
　　定時(shí)器初步
　　接下來(lái)研究定時(shí)器。為什么開始研究定時(shí)器了呢？那個(gè)I/O還是剛剛開了頭啊，還有很多很多知識(shí)沒有掌握！不怕，方法論告訴我們：對(duì)事物的認(rèn)識(shí)是螺旋式上升的，所以不要一桿子打到底，想著把I/O口的所有情況都掌握了再學(xué)下面的，那會(huì)是很困難的
　　STM32的定時(shí)器是什么樣子的，心里一點(diǎn)底也沒有，還是找個(gè)現(xiàn)成的例子來(lái)吧。在ST提供的庫(kù)里，有很多的例子
　　第一個(gè)就是它了。
　　

　　把整個(gè)文件夾復(fù)制一份到自己的實(shí)驗(yàn)文件夾中
　　

　　在Source文件夾中再建立名為APP的文件夾，將上圖中所有源程序文件全部復(fù)制到APP文件夾中。然后將庫(kù)所提供的CMSIS文件夾和 STM32F10x_StdPeriph_Driver文件夾復(fù)制到Source文件夾中。然后按照前面的方法建立項(xiàng)目。
　　

　　這是建好的項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)。
　　下面開始研究，首先看附帶的readme.txt文件，了解到該例子的大體用途是驗(yàn)證Tim2的Output Compare Timing mode的。于是打開PDF文件，直接翻到下面的位置：
　　-----------------------------------------------------------------------------------------

　13.3.8 輸出比較模式
　　此項(xiàng)功能是用來(lái)控制一個(gè)輸出波形或者指示何時(shí)一段給定的的時(shí)間已經(jīng)到時(shí)。
　　當(dāng)計(jì)數(shù)器與捕獲/比較寄存器的內(nèi)容相同時(shí)，輸出比較功能做如下操作：
　　● 將輸出比較模式（TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位）和輸出極性（TIMx_CCER寄存器中的CCxP位）定義的值輸出到對(duì)應(yīng)的管腳上。在比較匹配時(shí)，輸出管腳可以保持它的電平
　?。∣CxM=000）、被設(shè)置成有效電平（OCxM=001）、被設(shè)置成無(wú)有效電平（OCxM=010）或進(jìn)行翻轉(zhuǎn)（OCxM=011）。
　　● 設(shè)置中斷狀態(tài)寄存器中的標(biāo)志位（TIMx_SR寄存器中的CCxIF位）。
　　● 若設(shè)置了相應(yīng)的中斷屏蔽（TIMx_DIER寄存器中的CCXIE位），則產(chǎn)生一個(gè)中斷。
　　● 若設(shè)置了相應(yīng)的使能位（TIMx_DIER寄存器中的CCxDE位，TIMx_CR2寄存器中的CCDS位選擇DMA請(qǐng)求功能），則產(chǎn)生一個(gè)DMA請(qǐng)求。
　　TIMx_CCMRx中的OCxPE位選擇TIMx_CCRx寄存器是否需要使用預(yù)裝載寄存器。
　　在輸出比較模式下，更新事件UEV對(duì)OCxREF和OCx輸出沒有影響。
　　同步的精度可以達(dá)到計(jì)數(shù)器的一個(gè)計(jì)數(shù)周期。輸出比較模式（在單脈沖模式下）也能用來(lái)輸出一個(gè)單脈沖。
　　輸出比較模式的配置步驟：
　　1. 選擇計(jì)數(shù)器時(shí)鐘（內(nèi)部，外部，預(yù)分頻器）
　　2. 將相應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入TIMx_ARR和TIMx_CCRx寄存器中
　　3. 如果要產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求和/或一個(gè)DMA請(qǐng)求，設(shè)置CCxIE位和/或CCxDE位。
　　4. 選擇輸出模式，例如：必須設(shè)置OCxM=’011’、OCxPE=’0’、CCxP=’0’和CCxE=’1’，當(dāng)計(jì)數(shù)器CNT與CCRx匹配時(shí)翻轉(zhuǎn)OCx的輸出管腳，CCRx預(yù)裝載未用，開啟OCx輸出且高電平有效。
　　5. 設(shè)置TIMx_CR1寄存器的CEN位啟動(dòng)計(jì)數(shù)器--------------------------------------------------------------------------------
　　說(shuō)得并不復(fù)雜，但是要弄清楚也絕非易事，況且main.c中一系列的符號(hào)究竟是什么意思也不是那么容易搞清楚的。這些東西搞不清，將來(lái)自己編程時(shí)，就算想要依葫蘆畫瓢都難。怎么辦呢？可能并沒有多少偷巧的辦法，只能是一步一步地摸索吧。
　　進(jìn)入調(diào)試，打開Peripherals-》Timers-》Tim2，出現(xiàn)下面的窗口。
　　

　　然后單步執(zhí)行程序，并觀察界面的變化，并將這些符號(hào)作為線索，在PDF文件，stmf10x_tim.c等文件中搜索，了解相關(guān)符號(hào)的含義。
　　如下圖是執(zhí)行到：while（1）前，也就是所有設(shè)置完成后的圖。
　　

沿著這些線索一路追蹤，邊看源程序，邊找數(shù)據(jù)手冊(cè)，邊找相關(guān)的頭文件，其他源程序，總算大體有了個(gè)明白，下面將main.c中的部分代碼作為注釋，也算是做點(diǎn)記錄。
　　/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
　　#include “stm32f10x.h”
　　//這個(gè)頭文件需要根據(jù)所選擇的芯片進(jìn)行更改
　　/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
　　TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
　　TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; //定義兩個(gè)結(jié)構(gòu)型變量
　　__IO uint16_t CCR1_Val = 49152;
　　__IO uint16_t CCR2_Val = 32768;
　　__IO uint16_t CCR3_Val = 16384;
　　__IO uint16_t CCR4_Val = 8192; //
　　ErrorStatus HSEStartUpStatus;
　　/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
　　void RCC_Configuration（void）;
　　void GPIO_Configuration（void）;
　　void NVIC_Configuration（void）;
　　int main（void）
　　{
　　/* System Clocks Configuration */
　　RCC_Configuration（）;
　　/* NVIC Configuration */
　　NVIC_Configuration（）;
　　/* GPIO Configuration */
　　GPIO_Configuration（）;
　　/* ---------------------------------------------------------------
　　TIM2 Configuration： Output Compare Timing Mode：
　　TIM2CLK = 36 MHz， Prescaler = 4， TIM2 counter clock = 7.2 MHz
　　CC1 update rate = TIM2 counter clock / CCR1_Val = 146.48 Hz
　　CC2 update rate = TIM2 counter clock / CCR2_Val = 219.7 Hz
　　CC3 update rate = TIM2 counter clock / CCR3_Val = 439.4 Hz
　　CC4 update rate = TIM2 counter clock / CCR4_Val = 878.9 Hz
　　--------------------------------------------------------------- */
　　/* Time base configuration */
　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535; //它對(duì)應(yīng)TIM2_ARR
　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
　　/* 它對(duì)應(yīng)TIM2_PSC，相關(guān)代碼如下（stm32f10x_tim.c中）：
　　TIMx-》PSC = TIM_TimeBaseInitStruct-》TIM_Prescaler;
　　但很奇怪，這里令其為0，然后再在下面設(shè)置為4？？為何？？
　　*/
　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0200;
　　//ClockDivision是對(duì)CKD位進(jìn)行設(shè)置的，但是這個(gè)必須要自己給其賦正確的值
　　/*在stm32f10_tim.c文件中是這樣操作的
　　TIMx-》CR1 |= （uint32_t）TIM_TimeBaseInitStruct-》TIM_ClockDivision |
　　TIM_TimeBaseInitStruct-》TIM_CounterMode;
　　*/
　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
　　/*計(jì)數(shù)模式，st32f10x_tim.h中定義，其他可用的符號(hào)還有：
　　TIM_CounterMode_Up，TIM_CounterMode_Down，TIM_CounterMode_CenterAligned1
　　TIM_CounterMode_CenterAligned2，TIM_CounterMode_CenterAligned3
　　*/
　　TIM_TimeBaseInit（TIM2， TIM_TimeBaseStructure）;
　　/* Prescaler configuration */
　　TIM_PrescalerConfig（TIM2， 4， TIM_PSCReloadMode_Immediate）;
　　/*stm32f10x_tim.c中相關(guān)代碼：
　　TIMx-》PSC = Prescaler;
　　*/
　　/* Output Compare Timing Mode configuration： Channel1 *///輸出比較模式
　　TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_Timing;
　　TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
　　TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = CCR1_Val; //預(yù)置值
　　TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //對(duì)CCER中CCxP的操作
　　TIM_OC1Init（TIM2， TIM_OCInitStructure）;
　　/*對(duì)捕獲/比較使能寄存器（TIMx_CCER）進(jìn)行操作，置CC1E為1 */
　　TIM_OC1PreloadConfig（TIM2， TIM_OCPreload_Disable）;
　　/* Output Compare Timing Mode configuration： Channel2 */
　　TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
　　TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = CCR2_Val;
　　//這個(gè)是將CCR2_Val的值送到TMI2_CCR2中
　　TIM_OC2Init（TIM2， TIM_OCInitStructure）;
　　TIM_OC2PreloadConfig（TIM2， TIM_OCPreload_Disable）;
　　/* Output Compare Timing Mode configuration： Channel3 */
　　TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
　　TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = CCR3_Val;
　　TIM_OC3Init（TIM2， TIM_OCInitStructure）;
　　TIM_OC3PreloadConfig（TIM2， TIM_OCPreload_Disable）;
　　/*
　　*/
　　/* Output Compare Timing Mode configuration： Channel4 */
　　TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
　　TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = CCR4_Val;
　　TIM_OC4Init（TIM2， TIM_OCInitStructure）;
　　TIM_OC4PreloadConfig（TIM2， TIM_OCPreload_Disable）;
　　/* TIM IT enable */
　　TIM_ITConfig（TIM2， TIM_IT_CC1 | TIM_IT_CC2 | TIM_IT_CC3 | TIM_IT_CC4， ENABLE）;
　　對(duì)DIER寄存器操作，中斷允許配置，相關(guān)代碼如下：
　　

　　而DIER寄存器如下：
　　

　　/* TIM2 enable counter */
　　TIM_Cmd（TIM2， ENABLE）;
　　//開啟定時(shí)器的運(yùn)行
　　while （1）;
　　}
　解讀：
　　（1）時(shí)鐘來(lái)源 CK_INT，設(shè)置的方法是讓TIMx_SMCR中的SMS［2:0］=000，最后通過(guò)TIM_Cmd（TIM2， ENABLE）;函數(shù)將TIMx_CR1中的CEN置1，開啟定時(shí)器的運(yùn)行；
　?。?）接下來(lái)設(shè)置定時(shí)器的基本參數(shù)
　　（3）然后是設(shè)置定時(shí)器的各個(gè)通道
　?。?）最后開啟定時(shí)器運(yùn)行
　　最后，將這個(gè)例子稍加修改，令其運(yùn)行在我的實(shí)驗(yàn)板上。
　　需要修改的僅是將其原來(lái)的輸出從GPIOC的第6～第9腳變?yōu)镚PIOD的第8～第11腳。為此，需要改的地方有：
　　

　　將藍(lán)色框內(nèi)的GPIOC改為GPIOD。這個(gè)是最先寫的，但實(shí)際上一開始根本沒注意到這個(gè)地方，沒有改成GPIOD，結(jié)果一仿真，不正確，再一細(xì)查，原來(lái)端口還要配置時(shí)鐘，改過(guò)來(lái)就對(duì)了。瞧，這不驗(yàn)證了上面的說(shuō)法“認(rèn)識(shí)事物是螺旋式上升的”學(xué)了定時(shí)器，對(duì)于I/O口和時(shí)鐘又有了更進(jìn)一步的理解了。
　　