摘自：STM32F103五分钟入门系列（一）跑马灯（库函数+寄存器）+加编程模板+GPIO总结
作者：自信且爱笑‘
发布时间： 2021-04-28 21:17:40
网址：https://blog.csdn.net/Curnane0_0/article/details/116158776
学习板：STM32F103ZET6
跑马灯实验
- 前言
- 一、GPIO
- 1、GPIO种类
- 2、GPIO输入输出的8种模式：
- 3、模式用途
- 二、点亮LED（库函数版）
- 1、库函数的由来
- 2、点亮LED库函数版编写顺序
- 1、GPIO_Init(）
- 2、RCC_APB2PeriphClockCmd（）
- 3、将配置函数放在led.c和led.h文件
- 三、点亮LED（寄存器版本）
- 1、新建工程、添加led文件
- 2、配置时钟
- 3、GPIO配置
- 4、主函数代码编写
- 附1 PXout（）与PXin（）
前言
本来准备先总结一下GPIO、几种输入输出模式以及配置方法、寄存器种类、时钟及分频等，但是想了想，还是算了，一步步的来，到时候用到再总结吧 ，不然前面总结了，后面用到还得回顾。
至于前面的安装库、安装软件、Keil中添加文件等，就不在总结了，因为这些根本并不需要记的，新手可以去跟着视频走一遍。学习过程中，不用每次都自己去新建工程，直接将官方给的模板拷过来，修改一下文件夹名称即可。
一、GPIO
1、GPIO种类
本博板子STM32F103ZET6共有7组IO口，每组16个，共16×7=112个，分别为：
GPIOA——>PA0、PA1、PA2…PA15
GPIOB——>PB0、PB1、PB2…PB15
.
.
.
GPIOG——>PG0、PG1、PG2、…PG15
2、GPIO输入输出的8种模式：
| 程序中标识 | 模式 |
|---|---|
| GPIO_Mode_AIN | 模拟输入 |
| GPIO_Mode_IN_FLOATING | 浮空输入 |
| GPIO_Mode_IPD | 下拉输入 |
| GPIO_Mode_IPU | 上拉输入 |
| GPIO_Mode_Out_OD | 开漏输出 |
| GPIO_Mode_Out_PP | 推挽输出 |
| GPIO_Mode_AF_OD | 复用开漏输出 |
| GPIO_Mode_AF_PP | 复用推挽输出 |
3、模式用途
1、 GPIO_Mode_AIN ：模拟输入
一般用于ADC模拟输入
2、GPIO_Mode_IN_FLOATING ：浮空输入
可用于按键KEY实验、发送接收信号RX、TX等，不过这些实验可以不用浮空输入，如KEY用到上拉和下拉
3、GPIO_Mode_IPD：下拉输入
4、GPIO_Mode_IPU：上拉输入
IO内部上拉电阻、下拉电组输入，使情况而定，比如刚刚说的key按键实验，原理图如下：
可以看到KEY_UP按下后，IO口应该是3V3电平输入，未按下时为悬空状态，而悬空状态IO输入是未知的，所以为了防止程序跑飞，采用下拉输入，在悬空状态下，使IO输入下拉到低电平。这样，在悬空状态下，IO检测到的是低电平，不会去执行key_up按下后的程序。
KEY0~2按下后，IO口是低电平输入。按下时为悬空状态，而悬空状态IO输入是未知的，所以为了防止程序跑飞，采用上拉输入，在悬空状态下，使IO输入上拉到高电平。这样，在悬空状态下，IO检测到的是高电平，不会去执行KEY0 ~2按下后的程序。
5、GPIO_Mode_Out_OD：开漏输出
IO 输出 0 接 GND，IO 输出 1，悬空，需要外接上拉电阻，才能实现输出 高电平。当输出为 1 时，IO 口的状态由上拉电阻拉高电平，但由于是开漏输出模式，这样 IO 口也就可以 由外部电路改变为低电平或不变。该模式适合做电流型的驱动，吸收电流能力比较强。
6、GPIO_Mode_Out_PP：推挽输出
可以输出高、低电平。导通损耗小、效率高。既提高电路的负载能力，又提高开关速度。广泛各种实验，比如接下来要总结的LED。
7、GPIO_Mode_AF_OD：复用开漏输出
当GPIO为复用IO时的开漏输出模式，一般用于外设功能，如TX1
8、GPIO_Mode_AF_PP：复用推挽输出
当GPIO为复用IO时的推挽输出模式，一般用于外设功能，如I2C
二、点亮LED（库函数版）
1、库函数的由来
在学习库函数之前，应该明白，STM32F1用的是Cortex-M3芯片，是由ARM公司设计的。所以芯片的标准是由ARM公司制定的，芯片内核架构有ARM公司提供。而我们现在用的STM32由ST公司生产，所以关系是：ARM制定内核架构，ST等芯片公司根据ARM公司的标准设计了芯片。ST等公司设计的芯片，不同的是存储容量、外设、串口数量等等。
以本博的学习板STM32F103ZET6为例，固件库（库函数的集合）是由官方提供的，这个官方是ST公司，而不是正点原子官方。也就是说不仅仅这一型号单片机，ST系列其他型号的单片机库函数依旧可以适用。所以不必担心更换板子后不知如何去编程。
ST公司推出官方固件库，将底层寄存器操作都封装起来，形成一套接口（API）供我们使用，大多数情况下我们不必去考虑底层寄存器。比如本博的LED，只需调用GPIO配置函数、时钟配置函数，然后主函数初始化后，直接给引脚赋值就可以实现LED的亮灭，而不用去考虑寄存器如何工作的。当然本博会把寄存器版的LED也总结一下。毕竟想要真正理解单片机，还得去真正理解寄存器，库函数版只是让我们停留在“会使用”。当然，对应大多数人来讲，“会使用”已经完全足够了。
2、点亮LED库函数版编写顺序
1、设置时钟
2、设置GPIO
只要这两步的配置,再在主函数中给对应引脚传输高低电平即可。
打开原理图文件（下图我打开了6个文件，都是需要的，而且大部分情况下，有这6个文件足以。都在板子附带资料的文件夹里）
从原理图中得到以下信息：
①DS0 LED0阳极接+，阴极接PB5；DS1 LED1阳极接+，阴极接PE5。
②SYS LED由名称“PWR”顾名思义，为电源指示灯，所以单片机接通电源后，电源指示灯常亮。
③芯片的PB5引脚软件置0后，LED0亮；PE5引脚软件置0后，LED1亮。
所以要配置GPIOB（因为PB5）和GPIOE（因为PE5）。
然后是时钟设置，只要是对GPIO操作，就必须进行时钟配置(而且时钟配置在前)。GPIO是挂载在APB2总线上的外设，所以在对GPIO的时钟进行设置时，通过函数RCC_APB2PeriphClockCmd（）来实现。
下面进入实战：
打开模板文件：（时间久远了，不知道模板文件原来放哪个文件夹下，找不到的话可以把LED官方例程打开，关于LED的.c和.h文件删掉，主函数清空，就可以当以后的模板来用了，不用每次都创建工程）
首先查看GPIO配置函数，既然是GPIO，那么先找一下头文件，在main.c下找GPIO头文件，并点击进入。
找到对应函数：(下一博客总结所有GPIO函数的用法、以及延时函数)
上图标注，GPIO_Init(）函数初始化，进行设置GPIO，GPIO_SetBits（）函数给对应引脚置1，GPIO_ReSetBits（）函数给对应引脚置0。
1、GPIO_Init(）
右键选中函数，点击【Go to Definition of …】，进入函数详细说明
可以看到，函数的形参有两个，而且都是指针。进入第一个形参“类型”
看到GPIOx指针是指向上图这个结构体的，也就是每组GPIO都包含的7个寄存器。
比如LED实验，传递GPIOB（PB5）过来后，*GPIOB就指向这七个寄存器，初始化函数就是对七个寄存器的操作，不过被库函数封装起来了，emmmm…说太多了，只要知道GPIO_Init（）传过来的第一个参数表示对该组GPIO配置就行了。
察看第二组形参“类型”
看到第二个形参也是结构体指针，指向的结构体含有三个参数GPIO_Pin、GPIO_Speed、GPIO_Mode
到这里就可以用C++语法来说明了。比如第二个形参是a（注意是指针），那么：
a.GPIO_Pin=…
a.GPIO_Speed=…
a.GPIO_Mode=…
就完成了对参数GPIO参数的设置。
接下来我们再看看上面三个赋值语句的右边究竟是什么东西：
转回到初始化函数：
1表示第二个形参
2表示对 GPIO_Init（）的第一个形参的处理（就是那个结构体里有7个寄存器的东西）
3表示mode的配置
4表示pin的配置
5表示速speed的配置。
点开GPIO_Mode设置函数：
可以看到就是我们第一大部分总结的8中输入输出模式
点开pin设置函数
可以看到pin是我们第一大部分总结的一组GPIO的15个IO口
点开速度设置函数
可以看到速度可设置的值：
到这里，GPIO的设置函数应该会写了：
第一步：设置形参1和形参2
第二步：上面那三个赋值语句的设置
第三步：运行GPIO_Init（）函数
程序：（先在主函数中书写，.c文件中书写接下来会总结）
GPIO_TypeDef GPIO_B;//形参1GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//形参2GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//形参2.mode=推挽输出GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//形参2.pin=5GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//形参2.speed=50MHZGPIO_Init(&GPIO_B,&GPIO_InitStruct);
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注意GPIO_Init（）传递的是指针，所以应该用取地址符“&”。
上面的程序还是有问题的，因为定义了GPIO_B为第一个参数，但是程序并不知道GPIO_B是对GPIOB的操作，所以在 GPIO_Init(&GPIO_B,&GPIO_InitStruct);语句中，“&GPIO_B”应该是真正的、物理上的地址，而不能像参数2一样，只是程序定义参数时分配的地址。
输入“GPIOB”，并进入
发现官方真的定义了GPIOB，而且还是真正的、物理层的地址
所以之前程序中的GPIO_B可以删掉了，不是物理层的地址，定义了、传递给GPIO_Init（）函数也没用。
正确完整程序：
//GPIO_TypeDef GPIO_B;//形参1GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//形参2GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//形参2.mode=推挽输出GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//形参2.pin=5GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//形参2.speed=50MHZGPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);//注意GPIOB是地址！GPIO_InitStruct是指针，传递过去后的俩个实参数都是指针。
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以上配置了GPIOB是为了点亮LED0，现配置LED1（PE5）的GPIO，参考上面的程序：
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//形参2GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//形参2.mode=推挽输出GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//形参2.pin=5GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//形参2.speed=50MHZGPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);- 1
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因为之前设置了mode和speed，而实参2是没有指向的，即并不能知道实参2属于实参1，所以哪怕再重新定义一个GPIOE的实参2，重新定义mode和speed也没有意义，所以就可以省略了。
接下来可以将LED引脚置高电平，熄灭LED。使初始状态下LED是灭的。
int main(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//形参2GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//形参2.mode=推挽输出GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//形参2.pin=5GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//形参2.speed=50MHZGPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);}
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2、RCC_APB2PeriphClockCmd（）
之前说过，GPIO是挂载在APB2总线上的外设，所以在对GPIO的时钟进行设置时，通过函数RCC_APB2PeriphClockCmd（）来实现。打开RCC.h头文件，找到时钟函数
同样的方法确定形参类型
形参1：
形参2：
所以程序：（注意时钟配置函数应该放在最前面）
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//形参2RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//形参2.mode=推挽输出GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//形参2.pin=5GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//形参2.speed=50MHZGPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
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加入延时函数，形成流水灯：（只在Main.c文件编程）
其中GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5)是将PB5引脚置1；GPIO_ReSetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5)是将PB5引脚置0
（是通过库函数对BSRR和BRR寄存器操作完成置0置1，下一博客会涉及到）
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"int main(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//形参2RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//形参2.mode=推挽输出GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//形参2.pin=5GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//形参2.speed=50MHZGPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);delay_init(); //延时函数初始化 while(1){GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);delay_ms(1000); //注意包含头文件delay.h，这个好像是正点原子官方写的GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);GPIO_ResetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);delay_ms(1000); }}
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3、将配置函数放在led.c和led.h文件
在LED使用的工程文件夹新建一个LED文件夹
进行下一步骤：
创建一个text文件，命名为led.h，保存在LED group中
将头文件添加进来
同理。新建一个led.c文件，将.c文件也添加进来
上述步骤是创建一个LED Group，现在将头文件添加进来：
找到刚刚创建的文件夹并添加
上述步骤是为了之后调用里面生成的led.c和led.h
编辑头文件：
固定格式：
#ifndef 一个未定义字符串
#define 一个未定义字符串#include ...
#include ... //各种需要在本.h文件中用到的头文件
...
...//一些函数声明、甚至定义
#endif
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本实验led.h文件可这样写：
#ifndef __LED_H //led.h文件
#define __LED_H
void LED_Init(void);//初始化
#endif
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接下来编辑led.c文件
需要有本.c文件用到的头文件，如果要用到别的文件中定义的变量，可以采用外部声明重新声明该变量。在.c文件实现.h文件声明的函数
将我们之前main函数中关于GPIO配置和时钟声明的函数移植过来得到完整的LED程序：
/**led.h**/
#ifndef __LED_H //led.h文件
#define __LED_H
void LED_Init(void);//初始化
#endif/**led.c**/
#include "led.h"
#include "stm32f10x.h"
void LED_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//形参2RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//形参2.mode=推挽输出GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//形参2.pin=5GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//形参2.speed=50MHZGPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
}/**main.c**/
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"int main(void){ LED_Init();delay_init(); //延时函数初始化 while(1){GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);delay_ms(1000); //注意包含头文件delay.h，这个好像是正点原子官方写的GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);GPIO_ResetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);delay_ms(1000); }}
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三、点亮LED（寄存器版本）
1、新建工程、添加led文件
毕竟是32系列第一个博客，还是希望详细一点，之后的实验就会慢慢省略一部分东西，寄存器版本完整来一遍
打开模板文件，如果没有，就把LED库函数例程打开，删掉led.c和led.h，当做以后所有实验的模板就行了。
一般情况下，应该【HARDWARE】中创建.c文件。也可以在文件【HARDWARE】之外建，看个人习惯。
如果懒得去搞模板，就用我这个吧
先将模板文件拷过来，在HARDWARE文件夹下创建LED文件夹
打开模板文件
新建两个text文件，保存在刚刚创建的LED文件夹下，并改名为led.c、led.h
将led.c文件添加进工程
将LED文件目录添加进来
现在进入实战
led.h编辑，之前库函数版本讲过了，直接附代码：
#ifndef LED_H //led.h文件
#define LED_H
int LED_Init(void);
#endif
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led.c文件编辑
开始还是老规矩：
#include "led.h"
#include "stm32F10x.h"int LED_Init(void)
{}
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2、配置时钟
打开《STM32中文参考手册》7.3.7 APB2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR)
寄存器下一博客总结，现在只需知道，APB2外设时钟使能寄存器的第3位和第6位分别对应GPIOB（LED0、DS0）和GPIOE（LED1、DS1）
时钟使能代码如下：
RCC->APB2ENR|=1<<3;
RCC->APB2ENR|=1<<6;
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解释一下：
首先RCC->APB2ENR是对外设时钟使能寄存器的访问
RCC->APB2ENR|=1的意思是：RCC->APB2ENR=RCC->APB2ENR|0x00000001（32位寄存器）,也就是说将该寄存器的第0位软件置1，其它位保持不变。"<<3"是将刚刚设置的那个第0位的1左移3位，也就是此时第3位为1.同理“<<6”是将第6位设置为1；此时就使能了GPIOB和GPIOE的时钟
3、GPIO配置
用到端口配置寄存器，由于是对PB5、PE5的配置，是低位IO口（Px0~Px7是低位、Px8 ~Px15是高位），所以用到端口配置低寄存器GPIOx_CRL
打开《STM332中文参考手册》
看到第21、20位控制模式和速度，为50M输出，所以这两位是11；23 、22控制哪种输出，为推挽输出，所以这两位为00，所以GPIOx_CRL的状态值为：0x00300000；程序如下：
GPIOB->CRL&=0xff0fffff; //PB5GPIOB->CRL|=0x00300000;GPIOE->CRL&=0xff0fffff; //PE5GPIOE->CRL|=0x00300000;
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解释一下：
GPIOB->CRL&=0xff0fffff 是将GPIOB的20、21、22、23这四位置0，其它位保持不变；
GPIOB->CRL|=0x00300000是将GPIOB的20、21、22、23这四位置1，其它位保持不变；
此时配置好了，然后可以给IO口赋初值，如开始时让LED处于熄灭状态，则PB5、PE5均置1。用到的寄存器：端口输出数据寄存器GPIOx_ODR
代码：
GPIOB->ODR|=1<<5;GPIOE->ODR|=1<<5;
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led.c文件完整代码：
#include "led.h" //led.c文件
#include "stm32F10x.h"
int LED_Init(void)
{RCC->APB2ENR|=1<<3;RCC->APB2ENR|=1<<6;GPIOB->CRL&=0xff0fffff; //PB5GPIOB->CRL|=0x00300000;GPIOE->CRL&=0xff0fffff; //PE5GPIOE->CRL|=0x00300000;GPIOB->ODR|=1<<5;GPIOE->ODR|=1<<5;
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4、主函数代码编写
进入主函数后，首先应调用刚刚写的LED初始化函数，完成GPIO配置；程序会用到延时函数，将延时函数也初始化，代码：（头文件包含led.h）
#include "sys.h"#include "delay.h"#include "led.h"int main(void){ LED_Init();delay_init();}
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然后在死循环中，对PB5和PE5 IO口赋值就行了，还是用到端口输出数据寄存器GPIOx_ODR
不过给IO口置0时，需要注意，应该和0xffffffdf进行与运算
GPIOB->ODR&=0xffffffdf;//置0GPIOE->ODR&=0xffffffdf;//置0
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或者移位运算，将第0位置0再向左移5位
GPIOB->ODR&=0xfffffffe<<5;GPIOE->ODR&=0xfffffffe<<5;
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给IO口置1就和0x00000020进行或运算
GPIOB->ODR|=0x00000020;GPIOE->ODR|=0x00000020;
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或者直接位移运算，先和0x00000001进行或运算，使第0位置1，再将第0位向左移动5，代码：
GPIOB->ODR|=1<<5;GPIOE->ODR|=1<<5;
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main.c文件完整程序：
#include "sys.h" //main.c文件
#include "delay.h"
#include "led.h"int main(void){ LED_Init();delay_init();while(1){GPIOB->ODR&=0xffffffdf;//置0GPIOE->ODR&=0xffffffdf;//置0//GPIOB->ODR&=0xfffffffe<<5;//GPIOE->ODR&=0xfffffffe<<5;delay_ms(1000);GPIOB->ODR|=0x00000020;GPIOE->ODR|=0x00000020;//GPIOB->ODR|=1<<5;//GPIOE->ODR|=1<<5;delay_ms(1000);}}- 1
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附1 PXout（）与PXin（）
打开sys.h头文件
定义了PXout（）与PXin（）函数，用法为：
点亮熄灭DS0、DS1，只需：
PBout(5)=0;//点亮
PEout(5)=0;//点亮
delay_ms(1000);
PBout(5)=1;//熄灭
PEout(5)=1;//熄灭
delay_ms(1000);
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或者定义：
#define LED0 PBout(5)
#define LED1 PEout(5)LED0=0;//点亮
LED1=0;//点亮
delay_ms(1000);
LED0=1;//熄灭
LED1=1;//熄灭
delay_ms(1000);
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