基于固件库的STM32F107的程序设计方法探讨

1、    基于固件库的stm32f107的程序设计方法探讨    张明华摘要：随着半导体技术的快速发展，一代又一代的微控制器芯片应运而生。与传统的8位或者16位单片机相比，32位的arm芯片的内核和外设功能更加强大，结构更加复杂，带来的后果就是寄存器数量和配置难度增加。文章以意法半导体公司生产的stm32f107为例，对此类微控制器芯片的编程方法做了详细的探讨，并给初学者提出了相应的建议。关键词：mcu 程序设计 固件库：tp311.1 ：a ：1007-9416（2014）12-0171-01目前，stm32f107的程序设计有两种方法：一种是直接操作寄

2、存器；另外一种是调用固件库。究竟哪一种才是最适合的编程方法，传统的单片机开发者和初学者的观点分歧很大。本文对这两类编程方法做了详细的探讨。1 固件库介绍固件库，就是stm32f10x standard peripherals firmware library的意思，简称stm32固件库。它是意法半导体公司针对stm32系列mcu发布的一组函数库，并且符合cmsis标准1。stm32固件库是一个函数包，由程序、数据结构和宏组成，包括了stm32系列mcu标准外设的性能特征。每个外设驱动都由一组函数组成，而这组函数覆盖了该外设所有功能。每个器件的开发都由一个通用api驱动，api对该驱动程序的结构

3、，函数和参数名称都进行了标准化。所有的驱动源代码都符合“strict ansi-c”标准，因此它不受不同开发环境的影响有较好的移植性。2 直接操作寄存器简单来讲，直接操作寄存器就是在寄存器的配置时，计算配置字的二进制数值，直接写入寄存器。为了实现pd2管脚不断地输出高低电平，编程步骤如下。（1）将rcc_apb2enr寄存器的第5位即gpiod口时钟位置1，开启gpiod时钟。（2）计算pd2管脚设置为推挽输出时的配置字为0x00000300，并写入gpiod_crl寄存器中。（3）通过向gpiod_bsrr寄存器写入0x00000004来实现pd2管脚输出高电平。（4）通过向gpiod_br

4、r寄存器写入0x00000004来实现pd2管脚输出低电平。部分代码如下：int main（void）rcc->apb2enr|=1<<5；gpiod->crl&=0xfffff0ff；gpiod->crl|=0x00000300；while（1） gpiod->bsrr=0x00000004；gpiod->brr=0x00000004；这种方法与传统51等单片机的编程方法类似，效率也比较高，应用程序代码少，执行速度快。但是在编程以前，我们必须要做好功课，因为每个外设的寄存器都不是一样的。另外，对于32位寄存器来讲，想要记住每一位所代表的功能几

5、乎是不可能的。3 调用固件库对于stm32f10x系列mcu来讲，固件库都是通用的，并且包括了所有标准外设的基本功能函数。所以，编程者可以直接调用固件库函数来进行外设的配置和使用。另外，意法半导体公司在stm32固件库使用手册中也给出了标准外设的配置步骤2。（1）在main.c中，声明一个结构体ppp_inittypedef。例如： ppp_inittypedef ppp_initstructure； 这里ppp_initstructure是一个位于内存中的工作变量，用来初始化一个或者多个外设ppp。（2）为变量ppp_initstructure的各个结构成员填入允许的值。可以采用以下2种方式

6、：1）按照如下程序设置整个结构体ppp_initstructure.member1 = val1； ppp_initstructure.member2 = val2； 如果有多个成员则继续赋值。2）仅设置结构体中的部分成员：这种情况下，用户应当首先调用函数ppp_sturcinit（.）来初始化变量ppp_initstructure，然后再修改其中需要修改的成员。这样可以保证其他成员的值（多为缺省值）被正确填入。（3）调用函数ppp_init（.）来初始化外设ppp。（4）在这一步，外设ppp已被初始化。可以调用函数ppp_cmd（.）来使能外设。（5）可以通过调用一系列函数来使用外设。每个外

7、设都拥有各自的功能函数。注意，在设置一个外设前，必须调用以下一个函数来使能它的时钟： rcc_ahbperiphclockcmd（rcc_ahbperiph_pppx， enable）； rcc_apb2periphclockcmd（rcc_apb2periph_pppx， enable）； rcc_apb1periphclockcmd（rcc_apb1periph_pppx， enable）；按照上述步骤，将实现pd2管脚翻转的程序改写如下：int main（void）gpio_inittypedef gpio_initstructure；rcc_apb2periphclockcmd（rcc

8、_apb2periph_gpiod，enable）；gpio_initstructure.gpio_pin=gpio_pin_2；gpio_initstructure.gpio_speed=gpio_speed_50mhz；gpio_initstructure.gpio_mode=gpio_mode_out_pp；gpio_init（gpiod，&gpio_initstructure）；while（1）gpio_setbits（gpiod， gpio_pin_2）；gpio_resetbits（gpiod， gpio_pin_2）；如果有一定的英文和c语言编程基础，从上述程序不难看出其

9、实现功能。正是因为有固件库的存在，编程者只需要调用库函数和标准的宏定义便可实现相应的功能，并不需要了解实际寄存器的配置字。尽管在库函数中，仍然是操作寄存器的方式，但计算配置字的工作由库函数代劳，大大减轻了程序员的工作量和出错几率。4 结语直接操作寄存器效率高，代码少。调用固件库则更加简单和快速，程序易读性好。其实，这两种方法并没有明显的界限。目前大部分直接操作寄存器的代码也没有完全脱离固件库，即寄存器定义和地址等仍然调用固件库的定义，但是配置字自己写。对于那些在代码大小和执行速度方面有严格要求的应用程序，会直接操作寄存器以减少函数的嵌套等，提高效率。本文推荐初学者使用调用stm32固件库的编程方法，这样既可以较快地掌握外设的使用，又