嵌入式系统第三讲

1、专题三 STM32简介STM32的芯片结构STM32的最小系统 电源系统 重要的AHB总线 如上图所示，AHB总线贯穿所有的外设，AHB经过桥接，由APB1、APB2控制着几乎所有的外设，希望记住21,APB2属于高速设备，而APB1则属于低速设备。STM32的时钟系统 在STM32中，有五个时钟源，为HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。从时钟频率来分可以分为高速时钟源和低速时钟源，在这5个中HIS，HSE以及PLL是高速时钟，LSI和LSE是低速时钟。从来源可分为外部时钟源和内部时钟源，外部时钟源就是从外部通过接晶振的方式获取时钟源，其中HSE和LSE是外部时钟源，其他的是内部时钟源。下

2、面我们看看STM32的5个时钟源，我们讲解顺序是按图中红圈标示的顺序：1.HSI是高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz。2.HSE是高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围4MHz16MHz。我们的开发板接的是8M的晶振。3.LSI是低速内部时钟，RC振荡器，频率为40kHz。独立看门狗的时钟源只能是LSI，同时LSI还可以作为RTC的时钟源。4.LSE是低速外部时钟，接频率为32.768kHz的石英晶体。这个主要是RTC的时钟源。5.PLL为锁相环倍频输出，其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2。倍频可选择为216倍，但是其输出频率最大不得超过72MH

3、z。A. MCO是STM32的一个时钟输出IO(PA8)，它可以选择一个时钟信号输出，可以选择为PLL输出的2分频、HSI、HSE、或者系统时钟。这个时钟可以用来给外部其他系统提供时钟源。B. 这里是RTC时钟源，从图上可以看出，RTC的时钟源可以选择LSI，LSE，以及HSE的128分频。C. 从图中可以看出C处USB的时钟是来自PLL时钟源。STM32中有一个全速功能的USB模块，其串行接口引擎需要一个频率为48MHz的时钟源。该时钟源只能从PLL输出端获取，可以选择为1.5分频或者1分频，也就是，当需要使用USB模块时，PLL必须使能，并且时钟频率配置为48MHz或72MHz。D. D处

4、就是STM32的系统时钟SYSCLK，它是供STM32中绝大部分部件工作的时钟源。系统时钟可选择为PLL输出、HSI或者HSE。系统时钟最大频率为72MHz，当然你也可以超频，不过一般情况为了系统稳定性是没有必要冒风险去超频的。E. 这里的E处是指其他所有外设了。从时钟图上可以看出，其他所有外设的时钟最终来源都是SYSCLK。SYSCLK通过AHB分频器分频后送给各模块使用。这些模块包括：、AHB总线、内核、内存和DMA使用的HCLK时钟。、通过8分频后送给Cortex的系统定时器时钟，也就是systick了。、直接送给Cortex的空闲运行时钟FCLK。、送给APB1分频器。APB1分频器输

5、出一路供APB1外设使用(PCLK1，最大频率36MHz)，另一路送给定时器(Timer)2、3、4倍频器使用。、送给APB2分频器。APB2分频器分频输出一路供APB2外设使用(PCLK2，最大频率72MHz)，另一路送给定时器(Timer)1倍频器使用。 其中需要理解的是APB1和APB2的区别，APB1上面连接的是低速外设，包括电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3等等，APB2上面连接的是高速外设包括UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2、所有普通IO口(PAPE)、第二功能IO口等。APB2下面所挂的外设的时钟要比APB1的高。

6、 相关的时钟寄存器 相关的时钟函数 Stm32_Clock_Init函数介绍 该函数的主要功能是初始化STM32的时钟。/系统时钟初始化函数/pll:选择的倍频数，从2开始，最大值为16void Stm32_Clock_Init(u8 PLL)unsigned char temp=0; MYRCC_DeInit();/复位并配置向量表RCC-CR|=0 x00010000; /外部高速时钟使能HSEONwhile(!(RCC-CR17);/等待外部时钟就绪RCC-CFGR=0X00000400; /APB1=DIV2;APB2=DIV1;AHB=DIV1;PLL-=2;/抵消2个单位RCC-C

7、FGR|=PLLCFGR|=1ACR|=0 x32;/FLASH 2个延时周期RCC-CR|=0 x01000000; /PLLONwhile(!(RCC-CR25);/等待PLL锁定RCC-CFGR|=0 x00000002;/PLL作为系统时钟while(temp!=0 x02) /等待PLL作为系统时钟设置成功 temp=RCC-CFGR2;temp&=0 x03; Stm32_Clock_Init函数中，我们设置了APB1为2分频，APB2为1分频，AHB为1分频，同时选择PLLCLK作为系统时钟。该函数只有一个参数PLL，就是用来配置时钟的倍频数的，比如当前所用的晶振为8Mh

8、z，PLL的值设为9，那么STM32将运行在72M的速度下。 MYRCC_DeInit函数实现外设的复位，并关断所有中断，同时调用向量表MY_NVIC_SetVectorTable，配置中断向量表。MYRCC_DeInit函数如下/把所有时钟寄存器复位void MYRCC_DeInit(void)RCC-APB1RSTR = 0 x00000000;/复位结束RCC-APB2RSTR = 0 x00000000; RCC-AHBENR = 0 x00000014; /睡眠模式闪存和SRAM时钟使能.其他关闭.RCC-APB2ENR = 0 x00000000; /外设时钟关闭.RCC-APB1

9、ENR = 0 x00000000; RCC-CR |= 0 x00000001; /使能内部高速时钟HSIONRCC-CFGR &= 0 xF8FF0000; SW1:0,HPRE3:0,PPRE12:0,PPRE22:0,ADCPRE1:0,MCO2:0RCC-CR &= 0 xFEF6FFFF; /复位HSEON,CSSON,PLLONRCC-CR &= 0 xFFFBFFFF; /复位HSEBYPRCC-CFGR &= 0 xFF80FFFF;/复位PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL3:0 and USBPRE RCC-CIR = 0 x0

10、0000000; /关闭所有中断/配置向量表#ifdef VECT_TAB_RAMMY_NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0 x0);#else MY_NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH,0 x0);#endifGPIO口GPIO是General Purpose Input Output(通用输入/输出）的简称，STM32最基本的控制除了复位时钟控制器RCC外，GPIO是最直观的外部控制，其中STM32的GPIO，有功能配置及速度配置。在STM32中一般有以下几种模式 1. AIN 模拟输入 2. IN_FLO

11、ATING 浮空输入 3. IPD 下拉输入 4. IPU 上拉输入 5.Out_OD 开漏输出（类似集电极开路输出，输出高电平需要上拉电阻） 6.Out_PP 推挽输出 两个三极管或FET受互补信号的控制，使得在一个导通时另一个总是截止。一般用来用来匹配电压，或者提高IO口的驱动能力。 7. 开漏复用 8.推挽复用 STM32的每个IO端口都有7个寄存器来控制。他们分别是：配置模式的2个32位的端口配置寄存器CRL和CRH；2个32位的数据寄存器IDR和ODR；1个32位的置位/复位寄存器BSRR；一个16位的复位寄存器BRR；1个32位的锁存寄存器LCKR。大家如果想要了解每个寄存器的详细

12、使用方法，可以参考STM32中文参考手册V10P105P129。 CRL和CRH控制着每个IO口的模式及输出速率。该寄存器的复位值为0X4444 4444，从图6.1.4可以看到，复位值其实就是配置端口为浮空输入模式。从上图还可以得出：STM32的CRL控制着每组IO端口（AG）的低8位的模式。每个IO端口的位占用CRL的4个位，高两位为CNF，低两位为MODE。这里我们可以记住几个常用的配置，比如0X0表示模拟输入模式（ADC用）、0X3表示推挽输出模式（做输出口用，50M速率）、0X8表示上/下拉输入模式（做输入口用）、0XB表示复用输出（使用IO口的第二功能，50M速率）。 CRH的作用

13、和CRL完全一样，只是CRL控制的是低8位输出口，而CRH控制的是高8位输出口。这里我们对CRH就不做详细介绍了。下面我们讲解一下怎样通过固件库设置GPIO的相关参数和输出。GPIO相关的函数和定义分布在固件库文件stm32f10 x_gpio.c和头文件stm32f10 x_gpio.h文件中。在固件库开发中，操作寄存器CRH和CRL来配置IO口的模式和速度是通过GPIO初始化函数完成：void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)； 这个函数有两个参数，第一个参数是用来指定GPIO，取值范围为GP

14、IOAGPIOG。第二个参数为初始化参数结构体指针，结构体类型为GPIO_InitTypeDef。下面我们看看这个结构体的定义。下面是该结构体的定义：typedef structuint16_t GPIO_Pin; GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; GPIO_InitTypeDef;下面我们通过一个GPIO初始化实例来讲解这个结构体的成员变量的含义。通过初始化结构体初始化GPIO的常用格式是：GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_P

15、in = GPIO_Pin_5;/LED0-PB.5 端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; /推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;/速度50MHzGPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);/根据设定参数配置GPIO 上面代码的意思是设置GPIOB的第5个端口为推挽输出模式，同时速度为50M。从上面初始化代码可以看出，结构体GPIO_InitStructure的第一个成员变量GPIO_Pin用来设置是要初始化哪个或者哪

16、些IO口；第二个成员变量GPIO_Mode是用来设置对应IO端口的输出输入模式，这些模式是上面我们讲解的8个模式，在MDK中是通过一个枚举类型定义的： typedef enum GPIO_Mode_AIN = 0 x0,/模拟输入GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0 x04,/浮空输入GPIO_Mode_IPD = 0 x28,/下拉输入GPIO_Mode_IPU = 0 x48,/上拉输入GPIO_Mode_Out_OD = 0 x14,/开漏输出GPIO_Mode_Out_PP = 0 x10,/通用推挽输出GPIO_Mode_AF_OD = 0 x1C,/复用开漏输出GPI

17、O_Mode_AF_PP = 0 x18/复用推挽GPIOMode_TypeDef;第三个参数是IO口速度设置，有三个可选值，在MDK中同样是通过枚举类型定义：typedef enum GPIO_Speed_10MHz = 1,GPIO_Speed_2MHz, GPIO_Speed_50MHzGPIOSpeed_TypeDef;IDR是一个端口输入数据寄存器，只用了低16位。该寄存器为只读寄存器，并且只能以16位的形式读出。该寄存器各位的描述如图所示：要想知道某个IO口的电平状态，你只要读这个寄存器，再看某个位的状态就可以了。使用起来是比较简单的。在固件库中操作IDR寄存器读取IO端口数据是通

18、过GPIO_ReadInputDataBit函数实现的：uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)比如我要读GPIOA.5的电平状态，那么方法是：GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_5);返回值是1(Bit_SET)或者0(Bit_RESET);ODR是一个端口输出数据寄存器，也只用了低16位。该寄存器为可读写，从该寄存器读出来的数据可以用于判断当前IO口的输出状态。而向该寄存器写数据，则可以控制某个IO口的输出电平。该寄存器的各位描述如图所示：在固件库中设置ODR寄存器的值来控制IO口的输出状态是通过函数GPIO_Write来实现的：void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);该函数一般用来往一次性一个GPIO的多个端口设值。BSRR寄存器是端口位设置/清除寄存器。该寄存器和ODR寄存器具有类似的作用，都可以用来设置GPIO端口的输出位是1还是0上图端口位设置/清除寄存器BSRR各位描述 该寄存器通过举例子可以很清楚了解它的使用方法。例如你要设置GPIOA的第1个端口值为1