stm32初學之GPIO寄存器

想從LED開始學起，但對寄存器什麼的都不懂，小白一個，只好各種查資料，同時做下筆記。

要控制GPIO端口，就得控制相關的寄存器。可分爲4類，其功能簡單概括如下：

1 .配置寄存器：選定GPIO 的特定功能，最基本的如：選擇作爲輸入還是輸出端口。

2. 數據寄存器：保存了 GPIO 的輸入電平 或 將要輸出的電平。

3. 位控制寄存器：設置某引腳的數據 爲 1 或 0，控制輸出的電平。

4. 鎖定寄存器：設置某鎖定引腳後，就不能修改其配置。

配置器的具體參數，還是參考《STM32參考手冊》的寄存器說明，如下圖：

由圖可知，對於 GPIO 端口，每個端口有 16 個引腳，由兩位控制一個引腳的配置。地址偏移是寄存器相對於所在寄存器組的偏移地址，下面會說。參考手冊的數據很詳細，到時直接看手冊就行。比如我對X端口的BS0寫1，則此端口第0引腳被設置爲1，輸出高電平，若要再令其引腳輸出低電平，則只需向BR0寫1。

接下來在看看STM32的地址映射

所謂地址映射，就是將芯片上的存儲器  甚至 I/O 等資源與地址建立一一對應的關係。到時就可以直接運用C語言的指針來直接修改寄存器的內容。

STM32的Cortex-M3 有 32 根地址線，所以它的尋址空間大小爲 2^32 bit=4GB，而且ARM公司還預先分配好了尋址空間。如下圖。

STM32中有一個stm32f10x.h頭文件，這個文件中就對STM32中所有的寄存器進行了地址映射。由圖可以看到片上外設使用的地址是0x40000000到0x5FFFFFFF，其中把0x40000000稱爲外設基地址，在文件中定義爲PERIPH_BASE。在這個文件中，可以發現以下類似的宏：

#define GPIOA_BASE        (APB2PERIPH_BASE + 0x0800)
#define GPIOB_BASE        (APB2PERIPH_BASE + 0x0C00)
#define GPIOC_BASE        (APB2PERIPH_BASE + 0x1000)

GPIOA_BASE代表GPIOA的寄存器組基地址，以下類似。這裏APB2PERIPH_BASE是指APB2總線基地址，其值爲（PERIPH_BASE + 0x10000），就不多說了，看手冊吧。在每個寄存器組之間的地址就是分配給寄存器的，剛開始說的寄存器的地址偏移就是指基於GPIOx_BASE的偏移量。在這STM32採用的是結構體來封裝寄存器組，結構體如下：

typedef struct
{
     __IO uint32_t CRL;
     __IO uint32_t CRH;
     __IO uint32_t IDR;
     __IO uint32_t ODR;
     __IO uint32_t BSRR;
     __IO uint32_t BRR;
     __IO uint32_t LCKR;
}GPIO_TypeDef;

其中__IO是一個宏，定義如下：

#define  __IO     volatile

而volatile是一個關鍵字，其作用是確保本條指令不會因編譯器的優化而省略，且要求每次直接讀值。

這些變量每個都爲 32 位，也就是每個變量佔內存空間 4 個字節，剛好對應4個字節的偏移量，所以在stm32f10x.h中有以下代碼：

#define GPIOA      ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)
#define GPIOB      ((GPIO_TypeDef *) GPIOB_BASE)

其他寄存器組類似，這樣只要我們匹配了結構體的首地址，就可以確定各寄存器的具體地址了。所以就可以用以下方式來修改GPIO的寄存器了。

GPIO_TypeDef  *GPIOx;
GPIOx  = GPIOA;
GPIOx->CRL = 0xffffffff;

當然，這樣自己寫太費時間了，也沒啥效率，而且我還是小白，這只是爲了理解底層寄存器操作，實際寫程序肯定不會這樣寫，而是選擇用STM32的庫了，各種API，用起來多方便啊。