利用STM32实现流水灯程序
一、开发环境搭建
keil MDK安装与新建工程
在KEIL MDK官网中下载KEIL MDK ARM，下载链接如下：MDK-ARM Version 5.38a Evaluation Software Request (keil.com)，在填写信息后进行安装和下载。
安装后进行以下操作：
- 右键keil5图标，点击“以管理员身份运行”
- 进入之后， 点击“file”>里边的选项“License Management”
- 复制里面的“CID”
在安装过程中，需要填写序列号，也就是认证号，此时需要下载keil-lic.exe，下载包如下
链接：https://pan.baidu.com/s/1JHdQvy9D3ZdyeLI-4hYrFQ?pwd=0231
提取码：0231
（运行注册机时需要将杀毒软件关闭）
- 将CID号粘贴进来，Target设置为“ARM
-
点击Generate就会生成激活码，复制下来
-
回到Keil中，将生成的激活码粘贴在New License ID Code处，点击Add LIC，即可成功激活mdk，显示mdk的使用期限
至此，安装过程全部结束。现在我们新建一个工程
点击上方的project，选择里面的选项”new project“
输入工程名字以及选择想要保存的位置，建立后选择芯片
具体各个芯片设置在后文会继续进行具体说明。
另外，要想建立工程，首先需要keil官网下载相关pack包，这里提供stm32F10XX安装包
https://www.keil.arm.com/packs/stm32f1xx_dfp-keil/boards/\
请记住安装时的路径，之后将会用到
二、STM32编程与运行
3.1 程序编写
3.1.1 新建STM32工程
下面通过STM32F103C8芯片实现流水灯。首先点击keil，还是点击”new project“创建新工程，输入名称和保存位置后，在选择芯片处选择”STMicroelectronics“，找到STM32F103C8
点击确认，随后弹出一个界面，我们不需要用到这些选项，直接叉掉就行
随后，找到之前安装的pack包的文件位置，找到”startup_stm32f10x_md.s"。
将其复制后粘贴在之前创建的工程的根目录下，并在keil中引入该文件
点击“add”就加入了头文件，然后按照之前的方式创建新文件“main.c”
（记住也要按照之前的方式勾选创建.hex文件）
3.1.2 程序编写及解析
3.1.2.1 程序实现步骤分析
在STM32中，GPIO端口的初始化设置主要分为三步骤
- 打开GPIO时钟
在用户手册中，可以查找STM32的所有控制参数，GIPO，中断，时钟等寄存器的地址，格式一般为0x+大地址+偏移地址。最后两位为偏移地址。
查看用户手册可知， 在STM32中，GPIO口时钟控制单元地址为0x4002 1000~0x4002 13FF,我们定义时钟控制参数指向该地址，根据手册得知地址为0x4002 1018。并在主函数中开启时钟控制。
#define RCC_APB2ENR (*(unsigned int *)0x40021018)//时钟控制地址
// 开启时钟
RCC_APB2ENR |= (1<<2); // 开启 GPIOA 时钟
RCC_APB2ENR |= (1<<3); // 开启 GPIOB 时钟
RCC_APB2ENR |= (1<<4); // 开启 GPIOC 时钟
- 初始化GPIO口（选择推挽输出模式）
查找用户手册可以得知，STM32F103C8T6三个GPIO口地址如下图所示
GPIO口共有八种模式，本次实验采用推挽输出的方式，并配置端口高低寄存器。
端口配置寄存器分为高与低，分别指向8-15号端口与0-7号接口。若要配置高位，则偏移地址为0x04，若要配置低位，则偏移地址为0x00。
于是我们可以这样设置：
#define GPIOB_CRL (*(unsigned int *)0x40010C00)//PB端口低位控制地址
#define GPIOC_CRH (*(unsigned int *)0x40011004)//PC端口高位控制地址
#define GPIOA_CRL (*(unsigned int *)0x40010800)//PA端口低位控制地址
本次实验主要使用PA4,PB0与PC15接口，将所有端口初始化
// 设置 GPIO 为推挽输出
GPIOB_CRL&= 0xfffffff0; //设置位 清零
GPIOB_CRL|= 0x00000002; //PB0推挽输出
GPIOC_CRH &= 0x0fffffff; //设置位 清零
GPIOC_CRH|= 0x30000000; //PC15推挽输出
GPIOA_CRL &= 0xfff0ffff; //设置位 清零
GPIOA_CRL|= 0x00010000; //PA4推挽输出
- 对应IO口设置高低电平变化
在了解到对应IO口地址后，我们可以运用位移运算符"<<"控制相应端口电平的变化。我们首先查阅手册，获得端口输出数据寄存器的地址偏移，得到为0x0c
所以我们定义对应端口数据寄存器地址
#define GPIOB_ODR (*(unsigned int *)0x40010C0C)
#define GPIOC_ODR (*(unsigned int *)0x4001100C)
#define GPIOA_ODR (*(unsigned int *)0x4001080C)
定义初始电平全为1
//初始化
GPIOB_ODR |= (1<<0); //位移0，表示PB0置1
GPIOC_ODR |= (1<<15); //位移至15，表示PC15置1
GPIOA_ODR |= (1<<4); //位移至4，表示PA4置1
编写四个函数进行不断调用，写入电平的变化，0表示灯亮
void A_LED_LIGHT(){
GPIOA_ODR=0x1<<4; //PA4高电平
GPIOB_ODR=0x0<<0; //PB0低电平
GPIOC_ODR=0x1<<15; //PC15高电平
}
void B_LED_LIGHT(){
GPIOA_ODR=0x0<<4; //PA4低电平
GPIOB_ODR=0x1<<0; //PB0低电平
GPIOC_ODR=0x1<<15; //PC15高电平
}
void C_LED_LIGHT(){
GPIOA_ODR=0x1<<4; //PA4高电平
GPIOB_ODR=0x1<<0; //PB0高电平
GPIOC_ODR=0x0<<15; //PC15低电平
}
void D_LED_LIGHT(){
GPIOA_ODR=0x1<<4;
GPIOB_ODR=0x1<<0;
GPIOC_ODR=0x1<<15; //全为高电平
}
void E_LED_LIGHT()
{
GPIOA_ODR=0x0<<4;
GPIOB_ODR=0x0<<0;
GPIOC_ODR=0x0<<15;//全为低电平
}
3.1.2.2 最终程序代码
在“main.c"中写入以下程序
#define GPIOB_BASE 0x40010C00
#define GPIOC_BASE 0x40011000
#define GPIOA_BASE 0x40010800
#define RCC_APB2ENR (*(unsigned int *)0x40021018)//时钟控制地址
#define GPIOB_CRL (*(unsigned int *)0x40010C00)//PB端口低位控制地址
#define GPIOC_CRH (*(unsigned int *)0x40011004)//PC端口高位控制地址
#define GPIOA_CRL (*(unsigned int *)0x40010800)//PA端口低位控制地址
#define GPIOB_ODR (*(unsigned int *)0x40010C0C)
#define GPIOC_ODR (*(unsigned int *)0x4001100C)
#define GPIOA_ODR (*(unsigned int *)0x4001080C)
void SystemInit(void);
void Delay_ms(volatile unsigned int);
void A_LED_LIGHT(void);
void B_LED_LIGHT(void);
void C_LED_LIGHT(void);
void D_LED_LIGHT(void);
void E_LED_LIGHT(void);
void Delay_ms( volatile unsigned int t) //延时函数
{
unsigned int i;
for (i=0;i<t;i++)
{
}
}
void A_LED_LIGHT(){
GPIOA_ODR=0x1<<4; //PA4高电平
GPIOB_ODR=0x0<<0; //PB0低电平
GPIOC_ODR=0x1<<15; //PC15高电平
}
void B_LED_LIGHT(){
GPIOA_ODR=0x0<<4; //PA4低电平
GPIOB_ODR=0x1<<0; //PB0低电平
GPIOC_ODR=0x1<<15; //PC15高电平
}
void C_LED_LIGHT(){
GPIOA_ODR=0x1<<4; //PA4高电平
GPIOB_ODR=0x1<<0; //PB0高电平
GPIOC_ODR=0x0<<15; //PC15低电平
}
void D_LED_LIGHT(){
GPIOA_ODR=0x1<<4;
GPIOB_ODR=0x1<<0;
GPIOC_ODR=0x1<<15; //全为高电平
}
void E_LED_LIGHT()
{
GPIOA_ODR=0x0<<4;
GPIOB_ODR=0x0<<0;
GPIOC_ODR=0x0<<15;//全为低电平
}
int main(){
// 开启时钟
RCC_APB2ENR |= (1<<2); // 开启 GPIOA 时钟
RCC_APB2ENR |= (1<<3); // 开启 GPIOB 时钟
RCC_APB2ENR |= (1<<4); // 开启 GPIOC 时钟
// 设置 GPIO 为推挽输出
GPIOB_CRL&= 0xfffffff0; //设置位 清零
GPIOB_CRL|= 0x00000002; //PB0推挽输出
GPIOC_CRH &= 0x0fffffff; //设置位 清零
GPIOC_CRH|= 0x30000000; //PC15推挽输出
GPIOA_CRL &= 0xfff0ffff; //设置位 清零
GPIOA_CRL|= 0x00010000; //PA4推挽输出
//初始化
GPIOB_ODR |= (1<<0);
GPIOC_ODR |= (1<<15);
GPIOA_ODR |= (1<<4);
while(1){
A_LED_LIGHT();
Delay_ms(1000000);
B_LED_LIGHT();
Delay_ms(1000000);
C_LED_LIGHT();
Delay_ms(1000000);
D_LED_LIGHT();
Delay_ms(1000000);
E_LED_LIGHT();
Delay_ms(1000000);
}
}
void SystemInit(){
}//骗过编译器
3.2 程序编译以及仿真结果
在keil上，点击魔法棒，勾选"creat .hex file"，即在编译时创建一个后缀名为.hex的文件，可以用于烧录与仿真。
我们首先利用Proteus8.9进行仿真，打开Proteus，在主页点击“新建工程”。
在弹出的窗口中进行以下设置：建立原理图设计；不需要PCB；添加固件项目，选择STM32F103C6（也可以先不添加，在固件库中进行搜索），由于版本过低，无C8仿真芯片，故用C6进行代替。
创建完成后，按照程序中所写到的接口进行电路连接。本次实验需要用到PA4,PB0以及PC15。
仿真结果如下：
3.3 硬件连接烧录与最终实现结果
首先，你得先去淘宝买到相关硬件器材。这里罗列一些必须材料
STM32F103C8T6芯片一块
ST-LINK USB转TTL接口
杜邦线若干（公母，公公，母母）
红黄绿LED灯，也就是发光二极管
面包板（便于放置）
买好硬件设备后，接下来就是软件烧录环境搭建
首先找到CH340的驱动，并安装FLYMCU烧录软件，这里我将所有所需上传至网盘，需要自取。
链接：https://pan.baidu.com/s/1m1O_OmB9NGraRlRBL_0_IA?pwd=0231
提取码：0231
下载好后，点击第一个程序，直接安装就行，这是CH340驱动
接着打开第二个程序，也就是FLYMCU烧录软件，点击“COM”选择带“CH340"字眼的接口，并设置bps为115200。
在下方设置如下图的烧录方式
点击开始编程，成功后会有如下显示
转接口与STM32F103C8T6硬件连接方式为如下：
转接口3V3------>芯片3V3
转接口GND------>芯片GND
转接口TXD------>芯片PA10
转接口RXD------>芯片PA9
再将LED灯接入对应接口中，完成连接如下
将程序烧录进芯片，最终演示结果如下
四、总结
通过本次实验，我通过问题分析，解决思路，到具体解决方案，成功实现了利用C51与STM32实现流水灯。对STM32的GPIO时钟地址，端口输出地址等有了大致的了解，借鉴了学长们的代码后能够举一反三，在原有参考代码上进行了修改与原理分析，实现了更多的功能，总体来说收获是很大的。
五、参考文献
[1] Keil5的安装与注册_keil注册机_艰苦奋斗 & xiaoxin的博客-CSDN博客文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-738682.html
[2] https://blog.csdn.net/weixin_46129506/article/details/120748187文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-738682.html
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