STM32-门电路-储存器-寄存器-STM32f1-MCU-GPIO-总线-keil5-点led-寄存器编程

1、门电路

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门电路组成简单加法器：

二进制对电路的影响：

0和1代表无和有；

以下图例，演示与门：左1右1输出1；

电平标准：使用不同的电压表示数字0和1；

高电平：1；

低电平：0；

CMOS标准：3.3v标准；

TTL标准：

储存器：

RAM：随机储存器；ROM：只读储存器；

运算器：加法器，寄存器；

单片机编程可以理解为寄存器编程；

特殊功能的寄存器SFR：

        控制外设，中断，定时/计数等功能；

程序状态寄存器（PSW）：

        存放ALU（算数逻辑单元）的操作状态特征，进位标志、溢出标志等；

堆栈指针寄存器（SP）：

        指示堆栈顶部位置，支持堆栈操作实现；

数据指针寄存器（DPTR）：

        通常是16位，用于储存数据存储器或程序储存器的地址信息，支持间接寻址操作；

中断允许寄存器（IE）和中断优先级寄存器（IP）：

        管理和控制中断请求，包括中断的允许，禁止，优先级设置；

定时/计数寄存器：

        测量时间间隔、周期和频率；

I/O端口寄存器（p0,p1,p2,p3）:

        用于控制单片机的输入输出端口，包括端口的方向设置，输出状态的读取和写入以及输入状态的读取操作；

要操作GPIO，就要操作能影响GPIO的寄存器，给SFR一个固定的值来操作寄存器，还要搞清楚GPIO的地址；

控制器：

        程序计数器PC，指令寄存器IR，指令译码器ID，时许控制电路；

运算器+控制器 = 中央处理器（CPU）；

认识STM32F1：

        32位微控制器；

MCU：微控制单元--单片机

        控制：（了解）

单片机的作用，优势（低功耗，成本，性能）

学习stm32目标：

直接控制功能模块（单片机外设）；

主控芯片--子芯片（主控芯片通过单片机通信协议分发任务给子芯片（单片机协议））

目标：

        学外设：GPIO TIM USART ADC

        学外设组合使用：

        学特殊机制：中断，协议（协议匹配）

了解单片机的命名规则（以STM32F103C8T6A为例子）：

C：44引脚；8表示64kb闪存；

了解闪存：

闪存（Flash Memory）是一种非易失性存储器，它允许数据在断电后仍然保留，并且可以被多次擦除和写入。以下是关于闪存的详细介绍：

• 定义：闪存是一种电子式可清除程序化只读存储器的形式，它能够在断电后保持数据不丢失。
• 特征：长寿命的非易失性，即数据在断电后仍能长时间保存。

 闪存存放烧录的代码；

了解GPIO：

General Purpose Input/Output，通用输入输出接口

通过数据手册查看电平标准；电气特性；IO端口特性等信息；

通用输出：

高电平2.4-3.6

低电平-0.4-0.5

共地：

点灯--输出--proteus（仿真平台）

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了解影响GPIO的寄存器（SFR）：

通过寄存器地址对寄存器的赋值操作对应的位，来影响GPIO；

每一组GPIO都有独立的寄存器；

每个IO端口可以自由编程，来配置不同的模式；

一个io端口位的基本结构：

推挽模式和开漏模式：

        MOS管结构：

推挽模式：

推挽模式下：P-MOS管和N-MOS管都打开，当输出数据寄存器输出高电平1时，经过输出控制（输出控制取反），P-MOS的N-MOS的G极都是低电平，VDD是高电平，Vss是低电平，此时只有P-MOS导通，IO引脚为高电平，外接低电平导通，表现为推；反之：当输出数据寄存器输出低电平0时，经过输出控制（输出控制取反），P-MOS的N-MOS的G极都是高电平，VDD是高电平，Vss是低电平，此时只有N-MOS导通，IO引脚为低电平，外接高电平导通，表现为挽；

开漏模式：

开漏模式下：P-MOS管关闭，输出数据寄存器为高电平1时，经过输出控制变成低电平，此时N-MOS管表现为不导通，此时的io引脚表现为高阻态；当输出数据寄存器为低电平0时，经过输出控制变成高电平，此时N-MOS管表现为导通，IO引脚为低电平，若外接电路，可以通过输出控制外接电路的导通与短路；以灯泡为例；

仿真平台proteus：

创建工程的选项：

1、选择芯片型号：

2、选择软件组件：

        1、添加元器件：选择元器件模式，按P，进入选择元器件模式的选择页面，有搜索框可以直接搜索

2、选择终端模式：选择终端模式，选到POWER，可以选择供电；

3、连接电路：

PAI：16个引脚为一组；编号0-15；

4、点击stm32芯片设置代码源文件和晶振频率；

5、配置供电网：

给VCC/VDD配置：（高电平）

给GND配置：（低电平）

了解GPIO的使用：

1、找寄存器地址：

        寄存器的地址：

                偏移地址：寄存器的详细描述；

                基地址：基地址范围的左边地址

通过基地址加上偏移地址的形式找到寄存器；

        

2、通过寄存器的赋值操作寄存器的工作模式：

四个位控制一个引脚，一共16个引脚，需要64位，一个寄存器32位所以需要两个寄存器；

寄存器：

端口配置低寄存器（GPIOxCRL）

[3-0] = 0001;

端口输出数据寄存器(GPIO)

3、使能和失能：

失能：失能是MCU（微控制单元）的默认模式，该模式基于低能耗的原则，保证设备是处于关闭状态，来达到低耗能的目的；

使能：使能是MCU的供能模式，通过对使能寄存器的赋值操作改变模式，使其从失能模式变为使能模式，从而启动MCU的模式；

要让其他寄存器运行需要先把使能寄存器设置为使能模式

外设挂载在外设上；通过APB2操作外设使能寄存器；

RCC基地址+偏移量操作寄存器；

了解代码编辑平台keil5：

1、设置编码格式：

2、设置生成HEX File

了解总线：

系统总线（System Bus）是计算机系统中一个至关重要的组件，它作为连接计算机系统主要部件的桥梁，承担着数据传输、地址指定和控制信号传输等多重任务。以下是关于系统总线的详细解析：

一、系统总线的定义与功能

系统总线是一个单独的计算机总线，用于连接计算机系统的主要组件，如CPU、内存和输入输出接口等。其主要功能包括：

• 数据传输：通过数据总线（Data Bus，DB）实现CPU与存储器、输入输出接口等部件之间的数据交换。
• 地址指定：通过地址总线（Address Bus，AB）确定数据传输的目的地，即指定CPU访问的存储单元或外设的地址。
• 控制信号传输：通过控制总线（Control Bus，CB）传输各种控制信号和时序信号，协调各部件之间的操作。

二、系统总线的分类

系统总线按照传递信息的功能来分，主要分为以下三类：

1. 控制总线（Control Bus，CB）
   • 主要用来传送控制信号和时序信号。
   • 控制信号包括读/写信号、片选信号、中断响应信号等，也有来自其他部件的反馈信号，如中断申请信号、复位信号等。
   • 控制总线的传送方向通常是双向的，其位数根据系统的实际控制需要而定。
2. 数据总线（Data Bus，DB）
   • 是双向三态形式的总线，用于CPU与存储器、输入输出接口等部件之间的数据交换。
   • 数据总线的位数是微型计算机的一个重要指标，通常与微处理器的字长相一致。
   • 数据总线上传输的数据可以是真正的数据、指令代码、状态信息或控制信息。
3. 地址总线（Address Bus，AB）
   • 由CPU或有DMA（直接内存访问）能力的单元使用，用于沟通这些单元想要存取（读取/写入）的内存地址。
   • 地址总线的宽度决定了系统能够访问的内存空间大小。

三、系统总线的作用与特点

• 作用：系统总线在微型计算机中扮演着类似于人体神经中枢的角色，通过它将CPU、内存、输入输出接口等部件紧密地连接在一起，实现了计算机内部各部件之间的信息交换和协同工作。
• 特点：
  • 模块化：系统总线的开发促进了计算机系统的模块化设计，使得计算机系统的扩展和升级变得更加容易。
  • 高效性：通过系统总线传输数据和控制信号，可以大大提高计算机系统的数据传输速率和整体性能。
  • 灵活性：系统总线的设计使得人们可以根据自己的需要，将不同规模和类型的内存和接口接到系统总线上，形成各种规模的微型计算机。

1、时钟：

仿真：没有加外部时钟电路，使用内部时钟振荡器产生的时钟信号；

不仿真：来自晶振；

晶振时钟（Crystal Oscillator Clock）

晶振时钟是指通过晶体振荡器产生的稳定时钟信号。晶体振荡器是一种能够产生高精度、高稳定度频率的电子元件，它利用石英晶体的压电效应，在外部电路的作用下产生稳定的振荡频率。这个频率通常被用作系统的基准时钟源，因为它具有极高的稳定性和准确性。

在大多数计算机和嵌入式系统中，CPU和其他关键组件的时钟信号都是由晶振提供的。晶振产生的时钟信号经过分频、倍频等处理后，可以生成不同频率的时钟信号，以满足系统不同部分的需求。

系统时钟（System Clock）

系统时钟是一个更广泛的概念，它指的是整个系统内部用于同步和驱动各种操作的时钟信号。在计算机系统或嵌入式系统中，系统时钟可能由多个时钟源组成，但其中最重要的是由晶振产生的基准时钟信号。

系统时钟不仅用于CPU的执行，还用于控制外设的通信速率、管理中断和异常、记录系统时间等。系统时钟的准确性和稳定性对系统的整体性能和可靠性至关重要。

两者之间的关系

• 晶振时钟是系统时钟的基础：在大多数系统中，系统时钟的基准信号是由晶振产生的。晶振的高稳定性和准确性保证了系统时钟的可靠性。
• 系统时钟是晶振时钟的扩展和应用：系统时钟不仅包含了晶振产生的基准信号，还包含了经过处理后的各种时钟信号，这些信号被用于系统的各个部分。

时钟来自系统时钟（晶振时钟），系统时钟分给AHB总线，AHB总线分给APB总线；

编写STM32代码：

通过宏定义找到寄存器，基地址+偏移地址

对寄存器赋值，通过取反操作，与或非的操作来达到对寄存器固定位置的赋值；从而使得寄存器处于特定的模式对引脚输出不同的电平；达到控制电路的目的；

while（1）：防止跑飞，使得单片机内部一直跑这个代码；

单片机内部暂时没有操作系统，所以编写c代码不用return；

设置GPIO某个引脚输出高低电平的步骤：

1、使能GPIO（RCC）

因为GPIO挂载在APB2这一条数据总线上，所以要通过APB2使能GPIO；因为LED挂载于IO端口A;所以IO端口A置1写使能；

2、设置通用推挽输出，10Mhz（工作模式）（CRL）

3、操作端口输出寄存器；（ODR）

案例1：通过设置推挽中的挽，时LED点亮；

仿真proteus结果：

设施端口输出寄存器输出1；

#define GPIOA_CRL *(int *) (0x40010800 + 0x00)#define GPIOA_ODR *(int *) (0x40010800 + 0x0c)#define RCC_APB2ENR *(int *) (0x40021000 + 0x18)int main(){//GPIO --失能Disable  --低功耗；默认失能；//使能GPIO-- Enable--才能正常工作，也会开始消耗电能；RCC_APB2ENR |= (0x01 << 2);//第二位置1；//设置PA0 --通用推挽输出，10Mhz输出速度；GPIOA_CRL &= ~(0xf << 0);//0GPIOA_CRL |= (0x01 <<0);//输出低电平 第0位清零GPIOA_ODR &=~(0x01 <<0);while(1);
}

案例2：

 操作端口2