STM32寄存器控制引脚高低电平

一. 引子

        最近在学习32代码的过程当中，虽然在学习IMX6ULL开发板的过程中接触过很多寄存器，最近在返回去看32的时候，在研究代码的时候发现自己对于寄存器的有些特性理解的不够深刻，所以下来的时候去查了资料，以及问了一下自己的学霸朋友楚灵魈，然后对有些寄存器还是有了一些新的认识

二. STM32F10xx部分寄存器

       1. 端口输出数据寄存器（GPIOx_ODR）(x=A..E)

        首先是GPIOx_ODR，官方解释是端口输出数据寄存器，从图示可以看出，bit[31:16]是保留位实际有效位只有bit[15:0]，还有一个的点，就是图示下面有一个rw，表示这是一个读写寄存器，这里先解释具体作用，后面在介绍了其他寄存器再描述

        然后就是官方文档中的bit[15:0]的作用我们应该如何去理解。其中0-15位都对应GPIO端口的一个引脚，例如我们使用的是GPIOA_ODR0，那么对应的GPIO端口就是PA0，以此类推GPIOB_ODR1，GPIO端口就是PB1

        下一段的信息是，端口输出数据，也就是ODR寄存器中的每一位值，决定了相应引脚的输出电平。如果某一位为1，则输出为高电平，如果某一位为0，则输出为低电平。 
        如果我把GPIOA_ODR0设置为1，那么这个引脚就是高电平，反之如果设置为0就是低电平
        关于（y=0......15）对应的就是端口号，也就是0到15这个没什么好说的

        "这些位可读可写并只能以字（16位）的形式操作"首先这里再次强调这是一个16位的寄存器，在这段话中它也提到了是可读可写的
        只能以字（16位）的形式操作，意味着只能一次性读取或者写入整个16位的ODR寄存器，不能单独的读取或者写入ODR寄存器的某一位

        GPIOx_BSRR（x = A..E），可以分别对各个ODR位进行独立的设置/清除。x也就是可以对应选择GPIOA或则和GPIOB
        分别对各个ODE进行独立的设置/清除，这个点留到之后讲解因为会和其他的寄存器产生关联

        总而言之，ODR寄存器是一个16位的寄存器，可以用于控制GPIO端口的输出电平，设置为1为高点平，设置为0为低电平，目前主要的作用就是这样

        2. 端口位设置/清除寄存器（GPIOx_BSRR）(x=A..E)

        此寄存器是端口位设置/清除寄存器，如下图[31:0]都是有效位，但是所有的位下面都是w，表示这是一个只写寄存器，没有被读取功能
        

        简单来讲BSRR一个32位的寄存器，用于控制GPIO端口的输出，分别分为bit[31:16]和bit[15:0]，按照简单理解就是，这个寄存器既可以控制端口输出高电平，也可以控制端口输出低电平

        这里讲解到BSRR的时候就要引出到之前没有了解到的一个概念，向BSRR寄存器写入值（例如0x003）后，硬件会立即更具掩码更新ODR寄存器，意思就是BSRR会将参数直接传输给ODR寄存器。
        也就是说为什么BSRR是只写寄存器，因为它本身不存储任何值，写入操作完成后BSSR内部的值会恢复为0（即使尝试读取此寄存器也会得到未定义的值或者0），下面我们具体讲解

        位31：16（BRy），这些位只能写入并只能以字（16位）的形式操作，这些16位是用于清除ODR寄存器中相应位为0（低电平）
        如果向BRy某一位写入0，ODR寄存器的相应位保持不变，如果向BRy的某一位写入1，则ODR寄存器的相应位被设置为0（低电平），但是如果同时向BSRR寄存器的低16位和高16位 ，则以低16位（BSy）的设置优先

        而15：0（BSy），用于设置ODR寄存器中相应位为1（高电平），和上面的类似，如果向BSy的某一位写入0，则0DR寄存器的相应位保持不变，如果向BSy的某一位写入1，则ODR寄存器的相应位被设置为1

        3. 端口位清除寄存器（GPIOx_BRR）(x=A...E)

        这个寄存器的功能如上图，那么从如上信息就可以看出，这个端口位清除寄存器，用于设置某个端口为低电平
        但是本质上还是在操作ODR寄存器，因为此寄存器也只有写入的功能，没有读取的功能，在写入值后还是把数据传输给ODR寄存器

        但是这个寄存器在之后很多的芯片中都被优化掉了，所以如果要对某个位进行单独的设置，所以还是可以使用BSRR

三. 实验验证

        借助博主最近正在学习的一段代码，首先接上Stlink后，给板子通电进入，然后点击上面的Start/Stop Debug Session，进入调试模式

       

        那么我们如何查阅寄存器的值，进入调试模式后，点击左上角的View

        然后进入System_Viewer，然后点击自己想要查考的寄存器，比如这里博主想要查找GPIOB_ODR寄存器，那么就在这里选择GPIOB

        点击后如下图，右栏可出现，和GPIOx相关的寄存器，其中就包含上面我们讲解过的ODR、BSRR、以及BRR寄存器
        和我们上面讲解的一致，BSRR和BRR等特殊的寄存器，并不具备被读的功能，所以它们的值都是0的状态

        如上图我们可以看到ODR寄存器的值是0X00000010，按道理来说刚开始我们并没有设置任何引脚的电平为高，寄存器这里为什么会显示值
        有些引脚可能是特殊位，所以刚开始的时候可能就被设置了值，例如这里的GPIOB_ ODR寄存器，就可以看出是PB4引脚被设置为了高电平，我们可以去看一下原理图

        

        是引脚PB4，JNTRST引脚，JNTRST引脚在默认状态下是高电平，所以在上面我们看到的ODR寄存器中ODR的值并不是全部为0
        所以在程序开始的时候，寄存器的值并不一定全部都是0，因为有些特殊的引脚比如上面JNTRST，以及SWDIO、SWCLK等引脚，也是全部置为1的，因为必须保持为高电平

        那么就根据博主的代码开始调试，刚开始的时候GPIOB->ODR寄存器的值是0X00000010， 

      
  
        在进行到如上这一步的时候，我们发现ODR寄存器的值产生了改变，变成了0x00000013，那么看一下，代码fLED_L中发生了什么

         这里进行了一个宏定义，然后操作了GPIO_Pin_0和GPIO_Pin_1，进行了位运算，那么我们要计算出结果，还是要去看GPIO_Pin_0和GPIO_Pin_1的参数
        

        代码执行的是fLED_L，那么我们计算一下0001和0011相或，得到的结果就是0x11，转换为十六进制就是3，因为结果是0X11但是前面讲解过，BSRR的值被写入后，会将数据直接传递给ODR寄存器，因为是低16位，所以是将引脚设置为1，所以ODR的0位和1位，也被设置为1，高电平
        那么这个宏定义的作用就是，控制PB0和PB1的引脚为高电平
        通过调试的方式我们读取到了寄存器的值，验证了我们的猜想，操作寄存器的值确实会让人觉得设计的非常的巧妙
        

        所以以上博客是博主在学习寄存器的过程中，学习到的一些知识点。如果有阅读者看到我的博客能够将寄存器理解的更好，那也是这篇博客的价值所在了