《嵌入式技术应用》课件-第9周（2）第10周

项目四按键控制设计与实现任务8按键控制LED设计与实现目标使用全国技能大赛“嵌入式应用技术与开发”赛项的核心板，通过程序控制STM32F103VCT6的GPIO口输入输出，实现按键控制的设计、运行与调试。任务要求在STM32F103VCT6芯片GPIO引脚上分别接4个按键和4个LED，通过4个按键控制4个LED。K1控制D1，按一次点亮，再按一次熄灭；K2控制D2，效果同K1；K3、K4同理。嵌入式应用技术与开发的核心板主要包括Wi-Fi通信模块、Zigbee通信模块、扩展用户LED灯单元、扩展用户按键单元、蜂鸣器控制单元等。接口主要包括ARM仿真器、Zigbee模块仿真器、16PI/O扩展、20PI/O扩展（接驱动底板）、扩展电源等接口。嵌入式应用技术与开发的核心板ARM处理器STM32F103VCT6：有100个引脚、片内具有256KBFLASH和48KBRAM、工作频率为72MHz、内部集成AD转换器、多个定时器、2路UART等。Wi-Fi通信模块：采用RM04模块，基于通用串行接口的符合网络标准的嵌入式模块，内置TCP/IP协议栈，能够实现用户串口、以太网、无线网（WIFI）3个接口之间的任意透明转换。Zigbee通信模块：通过串口方式与核心板上的ARM处理器通信波特率为115200，每次收发的数据包长度为6字节。LED单元电路：4个LED采用的是共阴极接法，其阳极分别接在PD8、PD9、PD10和PD11上。独立按键单元电路：4个独立按键分别接在PB12、PB13、PB14和PB15上，电源为3.3V，电阻为上拉电阻。任务8按键控制LED设计与实现按键控制LED电路设计4个LED，采用的是共阴极接法，其阳极分别接在PD8、PD9、PD10和PD11上。4个独立按键；按键分别接在PB12、PB13、PB14和PB15上，电源为3.3V，电阻为上拉电阻。按键和LED电路，如下图所示。任务8按键控制LED设计与实现按键控制LED实现分析如何判断和识别按下的按键可通过检测PB12、PB13、PB14和PB15引脚哪个是“0”，就可以判断是否有键按下，并能识别出是哪一个键按下。当识别了按下的按键后，就可以通过PD8、PD9、PD10或PD11输出控制信号，点亮或熄灭对应的LED。如何采用库函数读取按键的状态通过GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_12)函数读取PB12的值（既K1的值），判断PB12的值是否为0，若为0表示按键K1按下，否则按键K1未按下。判断按键K2、K3和K4是否按下，同与判断按键K1方法一样。任务8按键控制LED设计与实现按键控制LED程序设计对4个LED所接的PD8、PD9、PD10和PD11配置、GPIOD时钟使能的代码，编写在led.h头文件和led.c文件中。对4个按键所接的PB12、PB13、PB14和PB15配置、GPIOB时钟使能的代码，编写在key.h头文件和key.c文件中。4个按键控制4个LED点亮和熄灭的代码，编写在主文件中，并保存在USER文件夹下面。按键控制LED代码，见源程序。程序下载与调试见教材任务拓展按键拓展应用GPIO寄存器地址映射GPIO寄存器与结构体

在STM32固件函数库的stm32f10x.h头文件中，使用结构体来描述GPIO寄存器结构的数据结构。在头文件中对GPIO寄存器结构定义如下：typedefstruct{ __IOuint32_tCRL; __IOuint32_tCRH; __IOuint32_tIDR; __IOuint32_tODR; __IOuint32_tBSRR; __IOuint32_tBRR; __IOuint32_tLCKR;}GPIO_TypeDef;把GPIO所涉及到的寄存器，都定义成为GPIO_TypeDef结构体成员变量了。由于STM32有着大量寄存器，在STM32开发时，若不使用与寄存器地址对应的结构体，就会感觉杂乱无序，使用起来非常不方便。GPIO寄存器地址映射GPIO寄存器地址映射

在STM32中，每个通用I/O端口（GPIO端口）都有以下7个寄存器：2个32位的配置寄存器（GPIOx_CRL，GPIOx_CRH）；2个32位的数据寄存器（GPIOx_IDR，GPIOx_ODR）；1个32位的置位/复位寄存器（GPIOx_BSRR）；1个16位的复位寄存器（GPIOx_BRR）；1个32位的锁定寄存器（GPIOx_LCKR）。GPIOx的7个寄存器都是32位的，所以每个寄存器占用4个字节和4个字节地址，一共占用28个字节地址，地址偏移范围为（000H~01BH）。这7个寄存器的地址偏移量，是相对GPIOx的基地址而言的，每个寄存器的地址偏移量是不变的。那么，GPIOx的基地址是怎么算出来的呢？下面我们以GPIOA为例，来说明如何计算GPIOA的基地址。（见项目四PDF）GPIO寄存器地址映射GPIO寄存器地址映射

GPIOA寄存器地址GPIO_TypeDef定义的成员变量（寄存器）顺序与GPIO寄存器地址映射顺序是一致的。寄存器地址偏移量寄存器地址=GPIOA基地址+地址偏移量GPIOA->CRL0x000x4001_0800+0x00GPIOA->CRH0x040x4001_0800+0x04GPIOA->IDR0x080x4001_0800+0x08GPIOA->ODR0x0C0x4001_0800+0x0CGPIOA->BSRR0x100x4001_0800+0x10GPIOA->BRR0x140x4001_0800+0x14GPIOA->LCKR0x180x4001_0800+0x18GPIO寄存器地址映射GPIOx端口基地址

在前面通过计算，获得了GPIOA基地址0x4001_0800，与《STM32中文参考手册V10》中的GPIOA基地址是一样的。对所有的GPIOx基地址的宏定义如下：#defineGPIOA_BASE(APB2PERIPH_BASE+0x0800)#defineGPIOB_BASE(APB2PERIPH_BASE+0x0C00)#defineGPIOC_BASE(APB2PERIPH_BASE+0x1000)#defineGPIOD_BASE(APB2PERIPH_BASE+0x1400)#defineGPIOE_BASE(APB2PERIPH_BASE+0x1800)#defineGPIOF_BASE(APB2PERIPH_BASE+0x1C00)#defineGPIOG_BASE(APB2PERIPH_BASE+0x2000)GPIO寄存器地址映射GPIOx端口基地址

这样，我们就可以按照上面的GPIOA基地址计算方法，计算出其它的GPIOx基地址，如下表所示。起始地址端口地址偏移量端口基地址=外设区基地址+APB2偏移+端口偏移0x4001_0800~0x4001_0BFFGPIOA0x08000x4000_0000+0x1_0000+0x08000x4001_0C00~0x4001_0FFFGPIOB0x0C000x4000_0000+0x1_0000+0x0C000x4001_1000~0x4001_13FFGPIOC0x10000x4000_0000+0x1_0000+0x10000x4001_1400~0x4001_17FFGPIOD0x14000x4000_0000+0x1_0000+0x14000x4001_1800~0x4001_1BFFGPIOE0x18000x4000_0000+0x1_0000+0x18000x4001_1C00~0x4001_1FFFGPIOF0x1C000x4000_0000+0x1_0000+0x1C000x4001_2000~0x4001_23FFGPIOG0x20000x4000_0000+0x1_0000+0x2000端口复用使用STM32有很多的内置外设，这些内置外设的引脚都是与GPIO引脚复用的。简单地说，GPIO的引脚是可以重新定义为其它的功能，这就叫做端口复用。比如，STM32串口1的引脚对应的GPIO引脚为PA9和PA10，这两个引脚默认的功能是GPIO。所以，当PA9和PA10引脚作为串口1的TX和RX引脚使用时，那就是端口复用了。又如，串口2的TX和RX引脚使用的是PA2和PA3，串口3的TX和RX引脚使用的是PB10和PB11，这些引脚默认的功能也是GPIO，这也都是端口复用。在使用默认的复用功能前，必须对复用的端口进行初始化。端口复用使用以串口2为例，初始化步骤如下：

GPIO端口时钟使能。由于要使用这个端口的复用功能，所以要使能这个端口的时钟了，代码如下：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);复用的外设时钟使能。在这里，是把GPIOA口的PA2和PA3引脚复用为串口2的TX和RX引脚，所以要使能这个串口时钟，代码如下：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART2,ENABLE);端口复用使用以串口2为例，初始化步骤如下：

端口模式配置。在复用功能下，GPIO端口模式到底怎么配置？GPIOA口的PA2和PA3引脚复用为串口2的TX和RX引脚，其初始化代码如下：USART2_TX、PA2复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2; //PA2GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);USART2_RX、PA3浮空输入

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3; //PA3GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=PIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);由上初始化代码可以看出，我们在使用复用功能时，要对GPIOx端口和复用的外设这2个时钟进行使能，同时还要初始化GPIOx以及复用外设功能。端口复用重映射在STM32中，有很多内置外设的输入输出引脚都具有重映射（remap）的功能。每个内置外设都有若干个输入输出引脚，一般这些引脚的输出端口都是固定不变的。为了让设计工程师可以更好地安排引脚的走向和功能，在STM32中引入了外设引脚重映射的概念，即一个外设的引脚除了具有默认的端口外，还可以通过设置重映射寄存器的方式，把这个外设的引脚映射到其它的端口。为了使不同器件封装（64脚或100脚封装）的外设I/O功能的数量达到最优，可以把一些复用功能，重新映射到其它一些引脚上。也就是通过设置复用重映射和调试I/O配置寄存器AFIO_MAPR，来实现引脚的重新映射。这时，复用功能就不再映射到它们的原始分配引脚上了。端口复用重映射AFIO_MAPR寄存器为了使不同器件封装（64脚或100脚封装）的外设I/O功能的数量达到最优，可以把一些复用功能，重新映射到其它一些引脚上。也就是通过设置复用重映射和调试I/O配置寄存器AFIO_MAPR，来实现引脚的重新映射。这时，复用功能就不再映射到它们的原始分配引脚上了。复用重映射和调试I/O配置寄存器AFIO_MAPR的各位描述，见PDF。注意：重映射就是把引脚的外设功能映射到另一个引脚，但是这个引脚不是随便可以映射的，它们都有具体对应关系的。如何实现端口复用重映射在这里，我们以定时器TIM3为例，介绍如何实现TIM3的重映射。AFIO_MAPR的11:10位可以控制TIM3的通道1至通道4在GPIO端口的重映射，TIM3复用功能重映像引脚一览表，见项目四PDF。端口复用重映射若想实现TIM3的完全重映射，要先使能复用功能的2个时钟，然后使能AFIO功能时钟，再调用重映射函数，具体步骤如下：使能GPIOC时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);使能TIM3时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);使能AFIO时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);开启重映射GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3,ENABLE);端口复用重映射若想实现TIM3的完全重映射，要先使能复用功能的2个时钟，然后使能AFIO功能时钟，再调用重映射函数，具体步骤如下：最后，还需要配置重映射的引脚，这里只需配置重映射后的引脚，原来的引脚不需要配置了。这里重映射的引脚是PC6、PC7、PC8和PC9，配置为复用推挽输出，代码如下：GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出