STM32寄存器深入分析

可能很多刚开始学习STM32的小伙伴都有一个疑惑，创建项目时会需要很多头文件，导致学习过程中很难明白那些头文件的作用，虽然知道头文件都是对寄存器的封装，但是怎么封装的就不知道了。这里我以led灯为试验，不需要头文件，自己跟着寄存器的说明写一个简单的demo，应该能加深小伙伴们对STM32的理解。

一、有效地址

C语言功底相对差一些的小伙伴可能看不明白“STM32的寄存器手册”，不明白手册中的地址说明是什么，比如手册中的两个寄存器，他们的偏移地址都是0x00，这样直接给0x00这个寄存器直接复制是不行的。





到这里我们得明白有效地址这个概念，我们操作寄存器的时候，都是操作的寄存器的有效地址，而有效地址等于基地址加偏移地址。

• 有效地址 = 基地址 + 偏移地址

对有效地址还有疑问的小伙伴可以参考偏移地址的理解

二、时钟系统（RCC）与 GPIO 的有效地址

想要知道STM的相关外设的有效地址，那么需要了解一些STM32的系统架构



注意：代码区始终从地址0x0000 0000开始(通过ICode和DCode总线访问)

从图中可知，外设的有效地址都是在系统外设总线的地址上进行偏移的，我们可以通过STM32提供的库文件得知相关寄存器的地址，也可以通过“STM32的寄存器手册”获取相关外设的地址。





从图中可知GPIB的有效地址是0x40010C00，RCC的有效地址是0x40021000

• GPIB = 0x40000000 + 0x10000 + 0xC00 = 0x40010C00
• GPIB = 0x40000000 + 0x20000 + 0x1000 = 0x40021000
  
  除了这样计算之外，还可以通过“STM32的寄存器手册”直接查看即可
  
  

现在就可以通过“STM32的寄存器手册”提供的偏移地址定义我们要使用的变量，当然也可以参考我之前的STM32时钟系统的配置寄存器和源码分析

#define RCC_BASE 		   ((uint32_t)0x40021000)
#define GPIOB_BASE 		   ((uint32_t)0x40010C00)
#define FLASH_ACR 		   ((uint32_t *)0x40022000)

#define GPIOB_CRH          ((uint32_t *)(GPIOB_BASE + 0x04))
#define GPIOB_ODR          ((uint32_t *)(GPIOB_BASE + 0x0C))

#define RCC_CR             ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x00))
#define RCC_CFGR           ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x04))
#define RCC_CIR            ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x08))
#define RCC_APB2RSTR       ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x0C))
#define RCC_APB1RSTR       ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x10))
#define RCC_AHBENR         ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x14))
#define RCC_APB2ENR        ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x18))
#define RCC_APB1ENR        ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x1C))

三、初始化时钟系统

1. 把所有时钟系统复位

/*------------------------------------------------------------
                      把所有时钟寄存器复位
------------------------------------------------------------*/
void RCC_DeInit(void)
{
	*RCC_APB2RSTR = 0x00000000;//外设复位
	*RCC_APB1RSTR = 0x00000000;
  	*RCC_AHBENR = 0x00000014;  //flash时钟,闪存时钟使能.DMA时钟关闭
  	*RCC_APB2ENR = 0x00000000; //外设时钟关闭.
  	*RCC_APB1ENR = 0x00000000;
	*RCC_CR |= 0x00000001;     //使能内部高速时钟HSION
	*RCC_CFGR &= 0xF8FF0000;   //复位SW[1:0],HPRE[3:0],PPRE1[2:0],PPRE2[2:0],ADCPRE[1:0],MCO[2:0]
	*RCC_CR &= 0xFEF6FFFF;     //复位HSEON,CSSON,PLLON
	*RCC_CR &= 0xFFFBFFFF;     //复位HSEBYP
	*RCC_CFGR &= 0xFF80FFFF;   //复位PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL[3:0] and USBPRE
	*RCC_CIR = 0x009F0000;     //关闭所有中断
}

1. 通过8MHz的外部时钟配置72MHz的系统时钟

/*------------------------------------------------------------
                  外部8M,则得到72M的系统时钟
------------------------------------------------------------*/
void Stm32_Clock_Init(void)
{
	unsigned char temp=0;
	u8 timeout=0;
	RCC_DeInit();
	RCC_CR|=0x00010000;  //外部高速时钟使能HSEON

	timeout=0;
	while(!(RCC_CR>>17)&&timeout<200)timeout++;//等待外部时钟就绪	 

	//0-24M 等待0;24-48M 等待1;48-72M等待2;(非常重要!)
	FLASH_ACR|=0x32;//FLASH 2个延时周期

	RCC_CFGR|=0X001D2400;//APB1/2=DIV2;AHB=DIV1;PLL=9*CLK;HSE作为PLL时钟源
	RCC_CR|=0x01000000;  //PLLON

	timeout=0;
	while(!(RCC_CR>>25)&&timeout<200)timeout++;//等待PLL锁定

	RCC_CFGR|=0x00000002;//PLL作为系统时钟
	while(temp!=0x02&&timeout<200)     //等待PLL作为系统时钟设置成功
	{
		temp=RCC->CFGR>>2;
		timeout++;
		temp&=0x03;
	}
}

• 程序我就不过多介绍了，这里相对比较简单，有感兴趣的小伙伴可以通过寄存器对照一下就明白了，或者参考STM32时钟系统的配置寄存器和源码分析

四、程序源码

main.c文件

typedef unsigned           int uint32_t;
typedef unsigned           char uint8_t;

#define CLOCK 72/8 //时钟=72M

#define RCC_BASE 		   ((uint32_t)0x40021000)
#define GPIOB_BASE 		   ((uint32_t)0x40010C00)
#define FLASH_ACR 		   ((uint32_t *)0x40022000)

#define GPIOB_CRH          ((uint32_t *)(GPIOB_BASE + 0x04))
#define GPIOB_ODR          ((uint32_t *)(GPIOB_BASE + 0x0C))

#define RCC_CR             ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x00))
#define RCC_CFGR           ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x04))
#define RCC_CIR            ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x08))
#define RCC_APB2RSTR       ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x0C))
#define RCC_APB1RSTR       ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x10))
#define RCC_AHBENR         ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x14))
#define RCC_APB2ENR        ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x18))
#define RCC_APB1ENR        ((uint32_t *)(RCC_BASE + 0x1C))

/*------------------------------------------------------------
                      把所有时钟寄存器复位
------------------------------------------------------------*/
void RCC_DeInit1(void)
{
	*RCC_APB2RSTR = 0x00000000;//外设复位
	*RCC_APB1RSTR = 0x00000000;
  	*RCC_AHBENR = 0x00000014;  //flash时钟,闪存时钟使能.DMA时钟关闭
  	*RCC_APB2ENR = 0x00000000; //外设时钟关闭.
  	*RCC_APB1ENR = 0x00000000;
	*RCC_CR |= 0x00000001;     //使能内部高速时钟HSION
	*RCC_CFGR &= 0xF8FF0000;   //复位SW[1:0],HPRE[3:0],PPRE1[2:0],PPRE2[2:0],ADCPRE[1:0],MCO[2:0]
	*RCC_CR &= 0xFEF6FFFF;     //复位HSEON,CSSON,PLLON
	*RCC_CR &= 0xFFFBFFFF;     //复位HSEBYP
	*RCC_CFGR &= 0xFF80FFFF;   //复位PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL[3:0] and USBPRE
	*RCC_CIR = 0x009F0000;     //关闭所有中断
}

void Stm32_Clock_Init1(void)
{
	unsigned char temp=0;
	uint8_t timeout=0;
	RCC_DeInit1();
	*RCC_CR|=0x00010000;  //外部高速时钟使能HSEON

	timeout=0;
	while(!(*RCC_CR>>17)&&timeout<200)timeout++;//等待外部时钟就绪	 

	//0-24M 等待0;24-48M 等待1;48-72M等待2;(非常重要!)
	*FLASH_ACR|=0x32;//FLASH 2个延时周期

	*RCC_CFGR|=0X001D2400;//APB1/2=DIV2;AHB=DIV1;PLL=9*CLK;HSE作为PLL时钟源
	*RCC_CR|=0x01000000;  //PLLON

	timeout=0;
	while(!(*RCC_CR>>25)&&timeout<200)timeout++;//等待PLL锁定

	*RCC_CFGR|=0x00000002;//PLL作为系统时钟
	while(temp!=0x02&&timeout<200)     //等待PLL作为系统时钟设置成功
	{
		temp = *RCC_CFGR>>2;
		timeout++;
		temp&=0x03;
	}
}

/*------------------------------------------------------------
                         us延时函数
------------------------------------------------------------*/
void delay_us(unsigned int us)
{
	uint8_t n;
	while(us--)for(n=0;n<CLOCK;n++);
}

/*------------------------------------------------------------
                         ms延时函数
------------------------------------------------------------*/
void delay_ms(unsigned int ms)
{
	while(ms--)delay_us(1000);
}

/*------------------------------------------------------------
                           主函数
------------------------------------------------------------*/
int main()
{
	Stm32_Clock_Init1();

	*RCC_APB2ENR|=0X0000001c;//先使能外设IO PORTa,b,c时钟

	*RCC_APB2ENR |= 1 << 12;

	*GPIOB_CRH = 0X00030000;    //设置GPIOB的12引脚为推挽输出

	while (1)
	{
		delay_ms(1000);
		//GPIOB->ODR = ~(1 << 12);	//设置12引脚输出0
		*GPIOB_ODR = ~(1 << 12);

		delay_ms(1000);
		//GPIOB->ODR |= 1 << 12;		//设置12引脚输出1
		*GPIOB_ODR |= 1 << 12;

	}
}

五、测试

由于没有使用任何库文件，所以创建项目就比较简单了，我就不在进行演示了，有知道怎么创建项目的小伙可以浏览我之前的STM32新建模板之库文件和STM32新建模板之寄存器

这里只需要使用startup_stm32f10x_hd.s启动文件和main.c文件即可

笔记到这里就完成了，相信到这里的小伙伴对STM32的库文件都有一定的了解，也知道怎么去学习，接下载就进入实战学习了，通过编写不同的外设来提升自己对库文件的了解，如果那些写得不好的忘大家指出。

参考文献

偏移地址的理解：https://www.jianshu.com/p/9704c5e758bf