STM32从地址到寄存器

淩亂°似流年 2022-04-10 13:55 250阅读 0赞

本文希望在[上一节][Link 1]的基础上，把指针操作过渡到寄存器的使用，来帮助读者深入理解寄存器。

## 引入头文件 ##

主函数里出现了强制转换与指针的操作，程序不那么容易理解。我们把寄存器的地址进行宏定义，可以增强可读性。

#define RCC_APB2ENR (*(unsigned int *)0x40021018)
    #define GPIOB_CRH (*(unsigned int *)0x40010c04)
    #define GPIOB_ODR (*(unsigned int *)0x40010c0c)
    
    int main(void)
    { 
        RCC_APB2ENR = 0x00000008;
        GPIOB_CRH = 0x44444443;
        GPIOB_ODR = 0x00000000;     
        return 0;             
    }

一个工程里可能有多个.c文件，假如另外一个.c文件也想使用这些寄存器，需要重复定义，很麻烦。所以，程序再次修改，增加一个头文件main.h，把宏定义放入头文件内。如果别的.c文件也想使用这些寄存器，只需要包含main.h头文件即可。  
　　在main.c文件的同一级目录下，新建一个main.h并在main.h内输入以下代码：

#define RCC_APB2ENR (*(unsigned int *)0x40021018)
    #define GPIOB_CRH (*(unsigned int *)0x40010c04)
    #define GPIOB_ODR (*(unsigned int *)0x40010c0c)

在main.c内把代码改为：

#include "main.h"
    
    int main(void)
    { 
        RCC_APB2ENR = 0x00000008;
        GPIOB_CRH = 0x44444443;
        GPIOB_ODR = 0x00000000;     
        return 0;             
    }

在.c文件中，用“\#include “main.h””这行代码代替了原先的3行宏定义，宏定义都放到了main.h文件里。编译工程，并下载程序，可以看出现象仍是LED1点亮。  
　　可以想象出，GPIO与时钟相关的寄存器都是很常用的寄存器，如果每一次操作这些IO口都需要看数据手册的话，太累，所以人家做芯片的把常用的寄存器对应的地址都设置好了，并放到一个头文件内，就是<stm32f10x.h>，修改main.c的代码，包含stm32f10x.h头文件。

## 使用官方的头文件 ##

上一篇文章已经计算过结构体中元素的地址偏移，这里直接给出结论：  
　　代码GPIOB->CRH就是操作地址0x4010 0C04。同理，时钟使能的操作也要使用结构体。  
　　代码修改为：

//#include "main.h"
    #include <stm32f10x.h> 
    int main(void)
    { 
        RCC->APB2ENR = 0x00000008;
        GPIOB->CRH = 0x44444443;
        GPIOB->ODR = 0x00000000;
        return 0;             
    }

## 按位操作 ##

寄存器是可以按位操作的，为了使第一个代码足够简单，所以用了一些错误的写法，操作了无关的引脚，如果被“连带”的引脚恰好连接了别的外设，这外设多无辜。现在拨乱反正。  
　　先复习按位与或非的知识

注意，跟逻辑非的操作不同，按位非的操作符是~，而不是！感叹号。  
　　按位操作主要的作用就是清0或者置1，会用到以下的表达式：  
0&n = 0 1&n = n  
1|n = 1 0|n = n  
　　如果想保持数据a其它位不变，把第二位写成零，a&=0b 1101。  
　　把第二位写成1，a|=0b 0010。  
　　修改代码

#include <stm32f10x.h> 
    
    int main(void)
    { 
        RCC->APB2ENR |= 0x00000008;
        GPIOB->CRH &= 0xfffffff0;//先清零
        GPIOB->CRH |= 0x00000003;
        GPIOB->ODR &= 0xfffffeff;
        return 0;             
    }

还可以优化，代码不好看懂。代码是写给机器运行的，却是写给人看的。看到这些代码的人，是不是还需要去翻看数据手册和原理图，才知道去操作哪个引脚呢？接下来修改为按位操作：

#include <stm32f10x.h> 
    
    int main(void)
    { 
        RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN;
        GPIOB->CRH &= ~(0xf<<(0*4));
        GPIOB->CRH |= 0x3<<(0*4);     
        GPIOB->ODR &= ~(1<<8);
        return 0;             
    }

为什么费尽心机要把这些寄存器的配置改为按位操作？因为这样的操作有比较好的**可读性和扩展性**。有的人认为这些代码不好读，这是因为读的太少，例如 对于ODR寄存器，牢牢记住“或操作”置1，输出高电平，“与操作”置0，输出低电平。  
　　为什么左移0\*4位，这个操作就是不左移呀？因为这样的写法很容易看出是操作引脚0或8，并且便于修改。例如，我现在想改为操作PB1，代码只需要稍微修改下：

#include <stm32f10x.h> 
    int main(void)
    { 
        RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN;
        GPIOB->CRL &= ~(0xf<<(1*4));
        GPIOB->CRL |= 0x3<<(1*4);     
        GPIOB->ODR &= ~(1<<1);
        return 0;             
    }

其中1*4，因为这个1代表的就是PB1（注意，同时CRH也换成了CRL），4代表的是每4位设置一个IO。如果是PB2，那么代码就改为GPIOB->CRL |= 0x2<<(2*4);，是PBn就改为GPIOB->CRL |= 0x2<<(n\*4);第n个引脚输出0，也可以改为GPIOB->ODR &= ~(1<<n);扩展性也得到了增强。

[Link 1]: https://blog.csdn.net/geek_monkey/article/details/86291377