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标题: 嵌入式GPIO 实行（流水灯程序，八段数码管显示程序） [打印本页]

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作者: 数据人与超自然意识    时间: 2025-5-6 04:35
标题: 嵌入式GPIO 实行（流水灯程序，八段数码管显示程序）
浮空输入、上拉输入、下拉输入、模拟输入、
   开漏输出、推挽输出、推挽复用、开漏复用     每组GPIO端口的寄存器包罗：      两个32位配置寄存器(GPIOx_CRL ，GPIOx_CRH) ，      两个32位数据寄存器 (GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)，      一个32位置位/ 复位寄存器(GPIOx_BSRR)，      一个16位复位寄存器(GPIOx_BRR)，      一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)。     每个I/O端口位可以自由编程，然而  I/O端口寄存器必须按32位字被访问  (不答应半字或字节访问) 。  

CRL 0-7
CRH 8-15
IDR 0-15 输入 只读
ODR 0-15 输出 控制上拉/下拉电阻的使能

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复位&=（清0 看0的位，别的位置填F）
置为|= (置1 看1的位 别的位置填0)

   如：设置PORTC的11位为上拉输入，12位为推挽输出：      GPIOC->CRH &= 0xFFF00FFF;      GPIOC->CRH |= 0x00038000;      GPIOC->ODR = 1<<11;    引脚模式配置方式PC11上拉输入CNF11=10 + ODR=1PC12推挽输出CNF12=00 + MODE12=1  

• 为什么用 ODR 设置上拉？
  
• STM32 的 上拉/下拉电阻 由 ODR 寄存器 控制：
  
• 输入模式下，ODR=0 → 下拉使能
  
  
  
  • 输入模式下，ODR=1 → 上拉使能
    
    
    
  
  

  

  

  

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  流水灯
  【主要是CRL/CRH 配置 一般为0011 推挽输出50HZ 及ODR】
     电路中有    L0,L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7    共八个发光二极管，当引脚    LED_SEL(PB4)   输入为    1   ，对        于    A   、   B   、   C   、   D   、   E   、   F   、   G   、   H(PE8-15)   引脚，只要输入为    1   ，则点亮相连接的发光二极管。        A~H    引脚连接    STM32F108VB    芯片的    PE8~PE15   ，程序初始化时，对其进行初始设置。引        脚    LED_SEL    为    1    时，发光二极管才工作，否则右边的数码管工作。   注意：   LED_SEL    连接于    PB4   

  GPIOB->CRL &= 0xFFF0FFFF;  // 清零 PB4 的配置位（CNF4、MODE4）
GPIOB->CRL |= 0x00030000;  // 设置 PB4 为推挽输出（50MHz） 
GPIOB->ODR |= 0x00000010;  // 初始置 PB4=1（默认点亮 LED） 1<<4 = 0x00000010
  

• MODE4=11（50MHz 输出速率）。
  
• CNF4=00（推挽输出）
  
• 
  
  

  GPIOE->ODR &= ~(0xff << 8);  // 清除PE8-PE15（熄灭所有LED）
LED_SEL = 1;                 // 使能LED控制信号
light = 0x01;                // 初始化light（从PE8开始）
  

• GPIOE->ODR &= ~(0xff << 8)：
  
  
  
  • 0xff << 8：二进制 0000 0000 1111 1111 0000 0000（即PE8-PE15全1）。
    
  • ~取反后：1111 1111 0000 0000 1111 1111。
    
  • &=操作：将PE8-PE15的位清零（熄灭LED），其他位不变。
    
  • while(1) {
        GPIOE->ODR |= (light << 8);  // 点亮当前LED
        delay_ms(300);               // 延时300ms
        light = light << 1;          // 左移1位，切换到下一个LED
        if(light == 0x00) {          // 如果light溢出（所有LED已点亮一轮）
            GPIOE->ODR &= ~(0xff << 8); // 熄灭所有LED
            delay_ms(300);              // 延时300ms
            light = 0x01;              // 重置light，重新开始循环
        }
    }
    
  
  
• 法二四个灯
  
• 1. typedef unsigned long  u32;
  3. #define RCC_APB2ENR (*(u32 *)0x40021018)  //定义APB2ENR寄存器地址
  4. #define GPIOE_CRL   (*(u32 *)0x40011800)  //定义GPIOE_CRH寄存器
  5. #define GPIOE_ODR   (*(u32 *)0x4001180C)  //定义GPIOE_ODR寄存器
  7. #define LED0  (*(u32 *)(0x42000000 +(0x4001180C-0x40000000)*32 + 0*4))  //位带定义PE0
  8. #define LED1  (*(u32 *)(0x42000000 +(0x4001180C-0x40000000)*32 + 1*4))  //位带定义PE1
  9. #define LED2  (*(u32 *)(0x42000000 +(0x4001180C-0x40000000)*32 + 2*4))  //位带定义PE2
  10. #define LED3  (*(u32 *)(0x42000000 +((u32)(0x4001180C & 0xFFFFF)<<5) + (3<<2)))  //位带定义PE3
  12. int delay(int Time)
  13. {
  14.     //简单延时程序
  15.     unsigned short t, i, j;
  17.     for(t = 0; t < Time; t++)
  18.         for(i = 0; i < 1000; i++)
  19.             for(j = 0; j < 1000; j++)
  20.                 ;
  22.     return 0;
  23. }
  26. int  main(void)
  27. {
  28.     // 先声明所有局部变量
  29.     u32 mode_left[] = {0x00000001, 0x00000002, 0x00000004, 0x00000008};
  30.     u32 mode_right[] = {0x00000008, 0x00000004, 0x00000002, 0x00000001};
  31.     int i;
  32.                 int delay_time = 1;
  33.     // 硬件初始化 GPIOE端口基地址为：0x4001 1800。
  34.     (*(u32 *)0x40021018) |= 1 << 6;  //使能PORTE时钟
  35.     (*(u32 *)0x40011800) &= 0XFFFF0000;//清除PE.0-3原先配置
  36.     (*(u32 *)0x40011800) |= 0X00003333; //PE.0-3配置为推挽输出
  37.     (*(u32 *)0x4001180C) |= 0x0000000F; //PE.0-3输出高，四个LED灯全亮1111
  38.     delay(1);
  39.     (*(u32 *)0x4001180C) &= 0xFFFFFFF0; //复位 PE.0-3输出低，四个LED灯全灭 保留寄存器中不需要修改的位（高28位），仅清零目标位（低4位）。
  40.     delay(1);
  42. //        (*(u32 *)0x4001180C) = 0x00000001; //仅LED1亮，其他灯灭 向GPIOE_ODR写入 0x00000001（Bit0=1，其他位=0）。 0001
  43. //        delay(1);
  44. //        (*(u32 *)0x4001180C) = 0x00000002; //仅LED2亮，其他灯灭 写入 0x00000001（Bit0=1，其他位=0）0010
  45. //        delay(1);
  46. //        (*(u32 *)0x4001180C) = 0x00000004; //仅LED3亮，其他灯灭 0x00000004（Bit2=1，其他位=0）。0100
  47. //        delay(1);
  48. //        (*(u32 *)0x4001180C) = 0x00000008; //仅LED4亮，其他灯灭 0x00000008（Bit3=1，其他位=0）。1000
  49. //        delay(1);       
  50.                
  51.                
  52.     while(1)
  53.     {
  55.                         // 从中间向两边扩散
  56.         (*(u32 *)0x4001180C) = 0x00000002; // LED2亮
  57.         delay(delay_time);
  58.         (*(u32 *)0x4001180C) = 0x00000004; // LED3亮
  59.         delay(delay_time);
  60.         (*(u32 *)0x4001180C) = 0x00000006; // LED2+3亮
  61.         delay(delay_time);
  62.         (*(u32 *)0x4001180C) = 0x0000000F; // 全亮
  63.         delay(delay_time);
  64.                           (*(u32 *)0x4001180C) &= 0xFFFFFFF0;
  65.                                 delay(3);
  66.                          // 从两边向中间收缩
  67.         (*(u32 *)0x4001180C) = 0x00000009; // LED1+4亮
  68.         delay(delay_time);
  69.         (*(u32 *)0x4001180C) = 0x00000006; // LED2+3亮
  70.         delay(delay_time);
  71.         (*(u32 *)0x4001180C) = 0x00000002; // LED2亮
  72.         delay(delay_time);
  73.         (*(u32 *)0x4001180C) = 0x00000004; // LED3亮
  74.         delay(delay_time);
  75.                                 (*(u32 *)0x4001180C) &= 0xFFFFFFF0;
  76.                                 delay(3);
  77.                                 //上
  78.         for(i = 0; i < 4; i++) {
  79.             (*(u32 *)0x4001180C) = mode_left[i];
  80.             delay(1);
  81.         }
  82.                                 (*(u32 *)0x4001180C) &= 0xFFFFFFF0;
  83.                                 delay(3);
  84.         //下
  85.         for(i = 0; i < 4; i++) {
  86.             (*(u32 *)0x4001180C) = mode_right[i];
  87.             delay(1);
  88.         }
  89.                                 (*(u32 *)0x4001180C) &= 0xFFFFFFF0;
  90.     }
  91. }

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           8      位数码管显示原理              8      位数码管的连接原理图如图      3.1      所示，     LED      数码管引脚定义如图      3.2      所示，其中      a-g      分              别对应一个笔画，     dp      对应小数点，负极连接到一起接到      cc     ，因此叫共阴极数码管。共阴极              8      位数码管显示      0-F      时对应亮的      LED      如图      3.2      所示。
  
• u8 segTable[] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f}; 
  //0-9 0 DP和G不亮 0011111111    1：00000110
           数码管中的      A~G     、     DP      段分别连接到电路图中的      A~G     、     H      线上，当某段上有一定的电压              差值时，便会点亮该段。              当      E3      输入为      1     ，也就是      LED_SEL      输入为      0      时，根据      SEL0~SEL2      的值确定选中的数码管位， 即位选，再根据 A~H      引脚的高低电平，点亮对应段，即段选。             // 3. 配置 PB.0-PB.2 为推挽输出（位选控制）
      GPIOB->CRL &= 0xFFF0F000; //清除PB.0-3配置
      GPIOB->CRL |= 0x00030333; //PB.0-2 4推挽输出
      GPIOB->ODR |= 0x00000017; //PB.0-2 4输出高
    // 4. 配置 PE.8-PE.15 为推挽输出（段选控制）
      GPIOE->CRH &= 0X00000000; //清除PE.8-15配置
      GPIOE->CRH |= 0X33333333; //PE.8-15推挽输出
      GPIOE->ODR |= 0x0000FF00; //PE.8-15输出高                 /***************************************
  * 流水灯选择，或数码管段选
  * value:显示的数值对应的段选二进制值 //设置数码管E-A的值；流水灯L7-L0的值    
       
       设置数码管的段选信号（a~g + dp）或 控制8个LED的亮灭（L0~L7）。
       通过操作 GPIOE->ODR 寄存器，将 value 的值映射到 PE8~PE15 引脚。
       void LedValue(u8 value)
  {
  //    LED0 = (value&0x01)?1:0;
  //    LED1 = (value&0x02)?1:0;
  //    LED2 = (value&0x04)?1:0;
  //    LED3 = (value&0x08)?1:0;
  //    LED4 = (value&0x10)?1:0;
  //    LED5 = (value&0x20)?1:0;
  //    LED6 = (value&0x40)?1:0;
  //    LED7 = (value&0x80)?1:0;
           GPIOE->ODR &= ~(0xff << 8);     
                GPIOE->ODR |= value << 8;      // 将value左移8位，写入PE8~PE15       value 是8位数（0x00~0xFF），左移8位对齐到PE8~PE15。
  }     /***************************************
  * 数码管显示不带小数点的数值
  * 参数 w:显示的位置，即位选，左-右：0-7
  *      value:要显示的数值
  ****************************************/
       void SetLed(u8 w, u8 value) {
      // 1. 设置位选（选择哪一位数码管）
      SEL0 = w % 2;     // 最低位
      SEL1 = w / 2 % 2; // 中心位
      SEL2 = w / 4;     // 最高位
       //方法二
       GPIOB->ODR &= ~(0x07 << 0);  // 清除GPIOB的低3位（SEL0~SEL2）
  GPIOB->ODR |= (w & 0x07);    // 将w的低3位写入GPIOB（位选信号）
       
       w & 0x07：取 w 的低3位（确保值在0~7范围内）。
       |= 操作将 w 的值写入 GPIOB->ODR 的低3位（SEL0~SEL2）。
       示例：
  
  
  
  • w=3（011）→ GPIOB->ODR 的低3位变为 011，选中第4位数码管。
    
           // 2. 设置段选（显示什么数字）
      LedValue(segTable[value]);
  }
       位选控制（SEL0/1/2）
       
  
  
  
  • 假设 SEL0/1/2 是连接到3-8译码器（如74HC138）的引脚，用于选择8位数码管中的某一位。
    
  • 盘算方式：将位置 w 转换为3位二进制（SEL2 SEL1 SEL0）：
    
    
    
    • w=0 → 000 → 第1位数码管
      
    • w=3 → 011 → 第4位数码管
      
    • w=7 → 111 → 第8位数码管
      
    
    
       段选控制（LedValue）
       
  
  
  
  • 从预定义的段码表 segTable 中获取数字 value 对应的段码，通报给 LedValue 函数。
    
  • 示例：
    
    
    
    • value=0 → segTable[0]=0x3F → 数码管显示 0。
      
    • value=1 → segTable[1]=0x06 → 数码管显示 1。
      
    
    
       SetLed(2, 5);  // 在第3位数码管（w=2）显示数字5
       
       位选：
       
  
  
  
  • w=2 → SEL0=0, SEL1=1, SEL2=0（二进制 010）→ 选中第3位数码管。
    
       段选：
       
  
  
  
  • segTable[5] = 0x6D → LedValue(0x6D) → PE8~PE15输出 0110 1101，点亮对应段。
    
       
  

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