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STM32单片机基础学习：从勉强看懂一行程序到IO口研究

★★★★★【文章导读】：STM32单片机基础学习：从勉强看懂一行程序到IO口研究具体内容是：刚好勉勉强强看懂一行程序继续学习中，先把开发板自带一个例子做了些精简，以免看得吓人。。。。就是这个，让portd上接的4个led分别点亮。开始研究代码intmain（void）{init_all_periph（）;。。.。。.看到这一行，开…

来源：日期：2013-11-29 9:19:06 人气：标签：

　刚好勉勉强强看懂一行程序

　　继续学习中，先把开发板自带一个例子做了些精简，以免看得吓人。。。。
　　
　　就是这个，让portd上接的4个led分别点亮。
　　开始研究代码
　　int main（void）
　　{
　　init_all_periph（）;
　　。。.。。.
　　看到这一行，开始跟踪，于是又看到了下面的内容
　　void init_all_periph（void）
　　{
　　rcc_configuration（）;
　　。。.。。.
　　继续跟踪
　　void rcc_configuration（void）
　　{
　　systeminit（）;
　　。。.。。.
　　这行代码在system_stm32f10x.c中找到了。
　　void systeminit （void）
　　{
　　/* reset the rcc clock configuration to the default reset state（for debug purpose） */
　　/* set hsion bit */
　　rcc-》cr |= （uint32_t）0x00000001;
　　/* reset sw， hpre， ppre1， ppre2， adcpre and mco bits */
　　#ifndef stm32f10x_cl
　　rcc-》cfgr &= （uint32_t）0xf8ff0000;
　　#else
　　rcc-》cfgr &= （uint32_t）0xf0ff0000;
　　#endif /* stm32f10x_cl */
　　/* reset hseon， csson and pllon bits */
　　rcc-》cr &= （uint32_t）0xfef6ffff;
　　/* reset hsebyp bit */
　　rcc-》cr &= （uint32_t）0xfffbffff;
　　/* reset pllsrc， pllxtpre， pllmul and usbpre/otgfspre bits */
　　rcc-》cfgr &= （uint32_t）0xff80ffff;
　　#ifndef stm32f10x_cl
　　/* disable all interrupts and clear pending bits */
　　rcc-》cir = 0x009f0000;
　　#else
　　/* reset pll2on and pll3on bits */
　　rcc-》cr &= （uint32_t）0xebffffff;
　　/* disable all interrupts and clear pending bits */
　　rcc-》cir = 0x00ff0000;
　　/* reset cfgr2 register */
　　rcc-》cfgr2 = 0x00000000;
　　#endif /* stm32f10x_cl */
　　/* configure the system clock frequency， hclk， pclk2 and pclk1 prescalers */
　　/* configure the flash latency cycles and enable prefetch buffer */
　　setsysclock（）;
　　}
　　这一长串的又是什么，如何来用呢？看来，偷懒是不成的了，只能回过头去研究stm32的时钟构成了。
　　相当的复杂。

　系统的时钟可以有3个来源：内部时钟hsi，外部时钟hse，或者pll（锁相环模块）的输出。它们由rcc_cfgr寄存器中的sw来选择。
　　sw（1：0）：系统时钟切换
　　由软件置’1’或清’0’来选择系统时钟源。在从停止或待机模式中返回时或直接或间接作为系统时钟的hse出现故障时，由硬件强制选择hsi作为系统时钟（如果时钟安全系统已经启动）
　　00：hsi作为系统时钟；
　　01：hse作为系统时钟；
　　10：pll输出作为系统时钟；
　　11：不可用。
　　////////////////////////////////////////////////////////////////////
　　pll的输出直接送到usb模块，经过适当的分频后得到48m的频率供usb模块使用。
　　系统时钟的一路被直接送到i2s模块；另一路经过ahb分频后送出，送往各个系统，其中直接送往sdi，fmsc，ahb总线；8分频后作为系统定时器时钟；经过apb1分频分别控制plk1、定时器tim2~tim7；经过apb2分频分别控制plk2、定时器tim1~tim8、再经分频控制adc；
　　由此可知，stm32f10x芯片的时钟比之于51、avr、pic等8位机要复杂复多，因此，我们立足于对着芯片手册来解读程序，力求知道这些程序代码如何使用，为何这么样使用，如果自己要改，可以修改哪些部分，以便自己使用时可以得心应手。
　　单步执行，看一看哪些代码被执行了。
　　/* reset the rcc clock configuration to the default reset state（for debug purpose） */
　　/* set hsion bit */
　　rcc-》cr |= （uint32_t）0x00000001;
　　
　　这是rcc_cr寄存器，由图可见，hsion是其bit 0位。
　　hsion：内部高速时钟使能
　　由软件置’1’或清零。
　　当从待机和停止模式返回或用作系统时钟的外部4-25mhz时钟发生故障时，该位由硬件置’1’来启动内部8mhz的rc振荡器。当内部8mhz时钟被直接或间接地用作或被选择将要作为系统时钟时，该位不能被清零。
　　0：内部8mhz时钟关闭；
　　1：内部8mhz时钟开启。
　　///////////////////////////////////////////////////////////////////////
　　/* reset sw， hpre， ppre1， ppre2， adcpre and mco bits */
　　#ifndef stm32f10x_cl
　　rcc-》cfgr &= （uint32_t）0xf8ff0000;
　　点击看大图
　　这是rcc_cfgr寄存器
　　该行程序清零了mc0［2:0］这三位，和adcpre［1:0］，ppre2［2:0］，ppre1［2:0］，hpre［3：0］，sws［1：0］和sw［1：0］这16位。
　　/*
　　mco：微控制器时钟输出，由软件置’1’或清零。
　　0xx：没有时钟输出；
　　100：系统时钟（sysclk）输出；
　　101：内部8mhz的rc振荡器时钟输出；
　　110：外部4-25mhz振荡器时钟输出；
　　111：pll时钟2分频后输出。
　　*/
　　/* reset hseon， csson and pllon bits */
　　rcc-》cr &= （uint32_t）0xfef6ffff;
　　清零了pllon，hsebyp，hserdy这3位。
　　/* reset hsebyp bit */
　　rcc-》cr &= （uint32_t）0xfffbffff;
　　清零了hsebyp位 ///？？？为什么不一次写？？
　　hsebyp：外部高速时钟旁路，在调试模式下由软件置’1’或清零来旁路外部晶体振荡器。只有在外部4-25mhz振荡器关闭的情况下，才能写入该位。
　　0：外部4-25mhz振荡器没有旁路；
　　1：外部4-25mhz外部晶体振荡器被旁路。
　　所以要先清hseon位，再清该位。
　　/* reset pllsrc， pllxtpre， pllmul and usbpre/otgfspre bits */
　　rcc-》cfgr &= （uint32_t）0xff80ffff;
　　清零了：usbpre，pllmul，pllxtpr，pllsrc共7位
　　/* disable all interrupts and clear pending bits */
　　rcc-》cir = 0x009f0000;
　　////这个暂不解读
　　setsysclock（）;
　跟踪进入该函数，可见一连串的条件编译：

　　单步运行，执行的是：
　　#elif defined sysclk_freq_72mhz
　　setsysclockto72（）;
　　为何执行该行呢，找到sysclk_preq_**的相关定义，如下图所示。
　　
　　这样就得到了我们所要的一个结论：如果要更改系统工作频率，只需要在这里更改就可以了。
　　可以继续跟踪进入这个函数来观察如何将工作频率设定为72mhz的。
　　static void setsysclockto72（void）
　　{
　　__io uint32_t startupcounter = 0， hsestatus = 0;
　　/* sysclk， hclk， pclk2 and pclk1 configuration ---------------------------*/
　　/* enable hse */
　　rcc-》cr |= （（uint32_t）rcc_cr_hseon）;
　　//开启hse
　　/* wait till hse is ready and if time out is reached exit */
　　do
　　{
　　hsestatus = rcc-》cr & rcc_cr_hserdy;
　　startupcounter++;
　　} while（（hsestatus == 0） && （startupcounter ！= hsestartup_timeout））;
　　//等待hse确实可用，这有个标志，即rcc_cr寄存器中的hserdy位（bit 17），这个等待不会无限长，有个超时策略，即每循环一次计数器加1，如果计数的次数超过hsestartup_timeout，就退出循环，而这个hsestartup_timeout在stm32f10x.h中定义，
　　#define hsestartup_timeout （（uint16_t）0x0500） /*！《 time out for hse start up */
　　///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
　　if （（rcc-》cr & rcc_cr_hserdy）！= reset）
　　{
　　hsestatus = （uint32_t）0x01;
　　}
　　else
　　{
　　hsestatus = （uint32_t）0x00;
　　}
　　///再次判断hserdy标志位，并据此给hsestatus变量赋值。
　　if （hsestatus == （uint32_t）0x01）
　　{
　　/* enable prefetch buffer */
　　flash-》acr |= flash_acr_prftbe;
　　/* flash 2 wait state */
　　flash-》acr &= （uint32_t）（（uint32_t）~flash_acr_latency）;
　　flash-》acr |= （uint32_t）flash_acr_latency_2;
　　/* hclk = sysclk */
　　rcc-》cfgr |= （uint32_t）rcc_cfgr_hpre_div1;
　　//找到定义： #define rcc_cfgr_hpre_div1 （（uint32_t）0x00000000） /*！《 sysclk not divided */
　　/* pclk2 = hclk */
　　rcc-》cfgr |= （uint32_t）rcc_cfgr_ppre2_div1;
　　//找到定义：#define rcc_cfgr_ppre2_div1 （（uint32_t）0x00000000） /*！《 hclk not divided */
　　/* pclk1 = hclk */
　　rcc-》cfgr |= （uint32_t）rcc_cfgr_ppre1_div2;
　　//找到定义：#define rcc_cfgr_ppre1_div2 （（uint32_t）0x00000400） /*！《 hclk divided by 2 */
　　#ifdef stm32f10x_cl
　　……
　　#else
　　/* pll configuration： pllclk = hse * 9 = 72 mhz */
　　rcc-》cfgr &= （uint32_t）（（uint32_t）~（rcc_cfgr_pllsrc | rcc_cfgr_pllxtpre |
　　rcc_cfgr_pllmull））;
　　rcc-》cfgr |= （uint32_t）（rcc_cfgr_pllsrc_hse | rcc_cfgr_pllmull9）;
　　#endif /* stm32f10x_cl */
　　//以上是设定pll的倍频系数为9，也就是说，这个72m是在外部晶振为8m时得到的。
　　/* enable pll */
　　rcc-》cr |= rcc_cr_pllon;
　　/* wait till pll is ready */
　　while（（rcc-》cr & rcc_cr_pllrdy） == 0）
　　{
　　}
　　/* select pll as system clock source */
　　rcc-》cfgr &= （uint32_t）（（uint32_t）~（rcc_cfgr_sw））;
　　rcc-》cfgr |= （uint32_t）rcc_cfgr_sw_pll;
　　/* wait till pll is used as system clock source */
　　while （（rcc-》cfgr & （uint32_t）rcc_cfgr_sws）！= （uint32_t）0x08）
　　{
　　}
　　}
　　else
　　{ /* if hse fails to start-up， the application will have wrong clock
　　configuration. user can add here some code to deal with this error */
　　/* go to infinite loop */
　　while （1）
　　{
　　}
　　}
　　}

　　至此，我们可以归纳几条：
　　（1）时钟源有3个
　　（2）开机时默认是hsi起作用，可以配置为所要求的任意一个时钟
　　（3）配置时必须按一定的顺序来打开或都关闭一些位，并且各时钟起作用有一定的时间，因此要利用芯片内部的标志位来判断是否可以执行下一步。
　　（4）如果外部时钟、pll输出失效，系统可以自动回复到hsi（开启时钟安全系统）
　　（5） hsi的频率准确度可以达到+/- 1%，如果有必要时，还可以用程序来调整这个频率，可调的范围大致在200khz左右。
　　最后让我们来感受一下劳动的果实吧--试着改改频率看有何反应。
　　为查看更改后的效果，先记录更改前的数据。将调试切换到仿真，在第一条：
　　delay（0xaffff）;
　　指令执行前后，分别记录下status和sec
　　status:2507 3606995
　　sec:0.00022749 0.05028982
　　将振荡频率更改为36mhz，即
　　。。.
　　#define sysclk_freq_36mhz 36000000 //去掉该行的注释
　　/* #define sysclk_freq_48mhz 48000000 */
　　/* #define sysclk_freq_56mhz 56000000 */
　　/*#define sysclk_freq_72mhz 72000000*/ //将该行加上注释
　　再次运行，结果如下：
　　status:2506 3606994
　　sec:0.00008478 0.10036276
　　基本上是延时时间长了一倍。改成硬件仿真，将代码写入板子，可以看到led闪烁的频率明显变慢了。

io研究

　　前面的例子研究了时钟，接下来就来了解一下引脚的情况
　　main.c中，有关i/o口的配置代码如下：
　　void gpio_configuration（void）
　　{
　　gpio_inittypedef gpio_initstructure;
　　/* configure io connected to ld1， ld2， ld3 and ld4 leds *********************/
　　gpio_initstructure.gpio_pin = gpio_pin_8 | gpio_pin_9 | gpio_pin_10 | gpio_pin_11;
　　gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_out_pp;
　　gpio_initstructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz;
　　gpio_init（gpiod， &gpio_initstructure）;
　　这几行代码是将gpiod的第8，9，10和11引脚配置成输出，并且还可以设定输出引脚的速度（驱动能力？），这里设定为 50mhz，这应该是常用的，还有可以设置为2mhz的。那么如何将引脚设置成输入呢？查看电路原理图，gpiod.0～gpio.4是接一个摇杆的5个按钮的，因此，下面尝试着将它们设置成为输入端。
　　gpio_initstructure.gpio_pin=gpio_pin_0|gpio_pin_1|gpio_pin_2|gpio_pin_3|gpio_pin_4;
　　gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_in_floating;
　　gpio_init（gpiod， &gpio_initstructure）;
　　第1行和第3行完全是照抄，第2行那个gpio_mode_in_floating是在stm32f10x_gpio.h中找到的。
　　
　　当然是因为这里还有gpio_mode_out_pp，所以猜测应该是它了。至于还有其他那么多的符号就不管了。
　　定义完成，编译完全通过，那就接下来准备完成下面的代码了。
　　int main（void）
　　{
　　init_all_periph（）;
　　while（1）
　　{ if（ gpio_readinputdatabit（gpiod，gpio_pin_0）） //1
　　{ gpio_resetbits（gpiod， gpio_pin_8）;
　　}
　　else
　　{ /* turn on ld1 */
　　gpio_setbits（gpiod， gpio_pin_8）;
　　/* insert delay */
　　}
　　。。.。。.
　　标号为1的行显然其作用是判断gpiod.0引脚是0还是1。这个函数是在stm32f10x_gpio.c中找到的。
　　uint8_t gpio_readinputdatabit（gpio_typedef* gpiox， uint16_t gpio_pin）
　　{
　　uint8_t bitstatus = 0x00;
　　/* check the parameters */
　　assert_param（is_gpio_all_periph（gpiox））;
　　assert_param（is_get_gpio_pin（gpio_pin））;
　　if （（gpiox-》idr & gpio_pin）！= （uint32_t）bit_reset）
　　{
　　bitstatus = （uint8_t）bit_set;
　　}
　　else
　　{
　　bitstatus = （uint8_t）bit_reset;
　　}
　　return bitstatus;
　　}
　　虽然程序还有很多符号看不懂（没有去查），但凭感觉它应该是对某一个引脚的状态进行判断，因为这个函数的类型是uint8_t，估计stm32没有bit型函数（需要验证），所以就用了uint8_t型了），如果是读的端口的值，应该用uint16_t型。这一点在下面也可以得到部分的验证：
　　uint16_t gpio_readinputdata（gpio_typedef* gpiox）
　　uint16_t gpio_readoutputdata（gpio_typedef* gpiox）
　　这些函数是读引脚及输出寄存器的数据的。

　再次编译，也是顺利通过，依法炮制，将其他三个引脚输入控制led的代码也写上，为保险起见，先用软件仿真，免得反复擦写flash（顺便说一句，目前还没有搞定将代码写入ram及从ram中执行）
　　点击看大图
　　进入仿真后打开外围部件接口，单步执行，果然如同设想那样运作了，单击pins 0后面的勾，再次运行，果然pin8后面的勾没了。做到这里，就感觉到用keil的好处了，这块熟啊，几乎没有花时间在上面，一用就成了。