[STM32]从零开始的STM32 BSRR、BRR、ODR寄存器讲解

一、前言

        学习STM32一阵子以后，相信大家对STM32 GPIO的控制也有一定的了解了。之前在STM32 LED的教程中也教了大家如何使用寄存器以及库函数控制STM32的引脚从而点亮一个LED，之前的寄存器只是作为一个引入，并没有深层次的讲解，在教程中，也没让大家有太多的了解。既然学习STM32有一段时间了，那我们能不能从现象推导到本质，去了解一下STM32 引脚控制的本质原理。那么本次教程，就来为大家讲解一下STM32引脚驱动的三个关键寄存器BSRR、BRR、ODR，相信看了本次教程以后，你对STM32会有更深层次的理解。如果你准备好了，那就让我们开始吧！

二、谁适合本次教程

        因为已经涉及到寄存器的操作与讲解了，所以请学习本次教程的小伙伴需要具备一定的STM32基础以及对十六进制转二进制比较熟悉。

三、资料的准备

        本次使用STM32F103C8T6进行演示，所以请大家自己准备一块STM32F103的开发板。本次教程中，我们需要去翻阅STM32F103的手册，所以大家准备一份STM32F103的数据手册，相信学习过一阵子STM32的小伙伴应该都有这个手册吧，这里我就不放了。

四、BSRR、BRR、ODR寄存器讲解

        在我们日常的代码或者一些模块的代码中，可能经常会看到下面这样的写法：

GPIOC->BSRR=0x00002000;

又或者是这种写法：

GPIOC->ODR=0x00002000;

我们可以很明显的看到，这些写法都是在控制GPIO的电平，那么这些写法之间都有什么区别呢？哪种写法更好呢？

1.BSRR

        这里我们首先来看BSRR，这里我们打开STM32F10的中文手册，找到BSRR寄存器处：

下面我们就来解释一下这个寄存器的作用，很明显的看到，这里寄存器的位下面只有一个W，表示这个寄存器只是可写的：

这里大家只需要记住这个寄存器只能写就可以了，后面会为大家讲解为什么。

我们再往下看，下面的寄存器详细描述中，将寄存器分为了两个部分来讲，分别是0-15位，以及16-31位，总的来说就是将这个寄存器分为了高十六位和低十六位：

这里我们先来看位16-31，这些位都被叫做BR位，这里的R即Reset，手册中的描述是这些位是用于清除端口0-15：

简单来说，16-31位就是用于将GPIO口拉低的。假如这里我想控制GPIOC，那么我就可以使用BSRR中的16-31位将GPIPC的0-16引脚全部拉低。

在下面也提到了，这些位只能写入并且只能一十六位的形式写入：

我们继续往下看，如果BSRR的16-31位写0不会对ODR产生影响，如果写1，则ODR的对应位就会为0，从而引脚电平被拉低。至于这里为什么我们写ODR的位就可以直接控制引脚我们后面讲解ODR寄存器的时候会讲。

然后我们来看BSRR的0-15位，这些位从手册中可以看到，是用于置位GPIO口的某一位的，0-15位被叫做BS位，这里的S即Set：

同样的，假如我还是控制GPIOC，那我就可以通过BSRR下的0-15位将GPIOC的0-15引脚都置高。同样的，下面也提到了，如果给0-15位的某一位置0，则ODR对应的位不产生影响。如果给0-15位置1那么对应的ODR位就会置1从而对应的引脚置1：

这里大家就可能有疑惑了，如果我将一个引脚对应BS位和BR位都置位，会怎么样？其实在手册中已经提到了，如果这样做的话，只有BR位会起作用：

看了上面的内容，相信大家对BSRR寄存器有一定的了解了，简单来说，它就是一个控制ODR寄存器对应位高低电平从而控制引脚的一个寄存器，在官方的库函数中，也使用到了BSRR寄存器来控制引脚电平：

这里大家可能又有疑问了，为什么我这里要通过BSRR来控制ODR从而来控制引脚的电平，我不能直接控制ODR吗？这个问题，同样也留到我们讲解ODR的时候再做讲解。

2.BRR

        BRR的功能和BSRR非常接近，以至于现在一些高端的芯片已经阉割了BRR寄存器，不过我们现在还是可以来看看，我们在手册中找到BRR对应的描述：

我们可以看到BRR寄存器的高十六位是没有作用的：

并且低十六位和BSRR一样，只能写：

这里我们直接看寄存器描述，这里提到了，0-15位主要用于清除端口的位，也就是为指定端口拉低。这里的用法其实和BSRR的高十六位一样，都是通过给对应的位置1从而给ORD对应的位置0从而控制引脚电平。如果你理解BSRR的话，理解BRR也不是什么难题，这里就不多说了：

3.ODR

        现在我们来讲解ODR，前面已经为大家留了许多问题在ODR这里了，现在我们一一来解决。

我们同样先在手册中找到ODR所在的位置：

这里我们可以看到，ODR的高十六位同样作为保留位。然后就是低十六位，这里的低十六位我们简单来说就是，对应了GPIO的十六个引脚。我们给ODR对应的位置高或者置低，那么对应的GPIO引脚就会被置对应的电平。假如我么就将ODR的第12位置1，那么对应的GPIO12就会被置1。在手册中也提到了，我们的BSRR寄存器可以对每个ODR位进行独立的设置和清除：

这就是为什么我们要通过BSRR来操作ODR从而来操作GPIO。因为BSRR可以对ODR的每一位进行操作并且不影响别的位。如果我们直接操作ODR的话，要实现不影响别的位的效果就需要将ODR的值先读出来然后再写入对应的值最后整体写入ODR，这也是我们常用的读-改-写的操作流程。那么大家可能又有疑问了，为什么我们的BSRR可以直接操作ODR。

这里我们在手册中，找到“8.1.8输出配置”，这里我们主要是需要下面的图：

我们将下面的图单独拿出来：

这里我们可以看到，我们的写入可以写到“位设置/清除寄存器”，这个“位设置/清除寄存器”是什么？这不就是BSRR吗？：

然后，我们写入BSRR以后，BSRR直接就写入了一个名为“输出数据寄存器”的地方，这个输出数据寄存器，不就是我们的ODR吗？：

相当于，BSRR一旦收到数据，就会发送给ODR，从而对ODR的位进行操作。BSRR发送完数据以后，就直接将内部存储的值扔掉了，本身就不保存值，所以读取BSRR本很就没有意义。这样也印证了为什么之前我们说BSRR不能读取。

最后，我们可以看到，我们的ODR上有一条单独的线，是用于读写ODR的，这些表示ODR可以被直接读写：

其实，总的来说，为什么我们不直接操作ODR呢？因为我们操作BSRR可以直接操作ODR的值从而不影响别的引脚。为什么我们操作BSRR可以直接操作ODR呢？因为它们在物理总线层面被链接在了一起，并且操作BSRR可以直接操作ODR的位。为什么BSRR不能读取呢？因为BSRR有了值以后直接就拿给ODR了，本身不存储值，没有读取的必要。

假如我们执行下面两段代码，在实际效果上应该是一样的：

#include "stm32f10x.h"                  
int main(void)
{RCC->APB2ENR=0x00000010;GPIOC->CRH=0x00300000;GPIOC->BSRR=0x00002000;while(1){}
}

#include "stm32f10x.h"                  
int main(void)
{RCC->APB2ENR=0x00000010;GPIOC->CRH=0x00300000;GPIOC->ODR=0x00002000;while(1){}
}

但是，最后的最后，仍然建议大家在操作引脚时不直接操作ODR，虽然我们可以通过读-改-写的方法保留原本的值并且写入新值，但是，这样会增加我们的代码量并且增加出错的概率。

五、结语

        以上就是我对GPIO相关的寄存器的一些见解，如果有讲得不对的地方，还请大家指正，最后感谢大家的观看！