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day 5 寄存器时钟堆栈

news 来源：原创 2025/5/14 14:10:34

一、GPIO寄存器开发流程

对实时性要求比较高的情况下，需要使用寄存器开发。

1.分析原理图，找出外设连接的芯片引脚 PF9

2.分析原理图，理解硬件的控制原理高亮底灭

3.分析中文参考手册或者芯片数据手册，了解需要使用的寄存器有哪些

4.理解寄存器的工作原理参考中文参考手册 STM32的寄存器就算32bit

5.找到寄存器的地址，根据地址写入数据（数据手册+中文参考手册）

实操：

所以对GPIOF的MODE寄存器进行操作，只需要0x4002 1400+0x00即可

#define GPIOF_MODER (*(volatile unsigned int*)(0x4002 1400+0x00))

时钟同理

0x4002 3800+0x30

使能GPIOF，查GPIOF挂载在时钟线AHB1的第几位

第五位置1使能

#include "stm32f4xx.h"

#define RCC_AHB1ENR (*(volatile unsigned int*)(0x40023800+0x30))
#define GPIOF_MODER (*(volatile unsigned int*)(0x40021400+0x00))
#define GPIOF_OTYPER (*(volatile unsigned int*)(0x40021400+0x04))
#define GPIOF_OSPEEDR (*(volatile unsigned int*)(0x40021400+0x08))
#define GPIOF_PUPDR (*(volatile unsigned int*)(0x40021400+0x0C))
#define GPIOF_ODR (*(volatile unsigned int *)(0x40021400+0x14))

int main()
{
//1打开时钟

   RCC_AHB1ENR |=(1<<5);

   //设置端口模式，输出模式，输出速度，初始状态

   GPIOF_MODER&=~(1<<19);
   GPIOF_MODER|=(1<<18);//01输出模式

   GPIOF_OTYPER &=~(1<<9) ;//0推挽，1开漏

   GPIOF_OSPEEDR |=(3<<18) ;//3->11,11速度最快100MHZ

   GPIOF_PUPDR&=~(1<<19);
   GPIOF_PUPDR|=(1<<18);//01弱上拉模式
   while(1)
   {
   GPIOF_ODR&=~(1<<9);//0,低电平点亮
//       GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10);   //设置低电平 LED亮
//       GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14);
   }
}

6.根据寄存器地址写入数据

6位运算符：| & ~ << >>

&有0为0

|有1为1

~0变1，1变0

^异时取或

<< 左移运算符高舍低补0，

>>右移,同上移出去的不要，空出来的位置补0

置位：x|=（1<<n）

清零：x&=~（1<<n）

在操作寄存器时应该蒋地址先转换为指针，然后再进行操作，无论如何操作都不会影响该地址下原有的数据。

******这个位置漏晚上看视频补全

二、STM32时钟体系

1.什么是晶振

晶振的全称叫做晶体振荡器，是晶体（石英）和电子元件组成，晶振有一个非常重要的特性：机电效应（压电效应），一般晶振会提供高度稳定的频率（振荡频率是固定的），一般晶振的频率有 8MHZ、12MHZ、25MHZ、11.0592MHZ...... 晶振的单位是 HZ 频率（单位时间振荡的次数）

思考：时钟信号是由什么产生的？时钟信号是由时钟源产生的，比如外部晶振产生的时钟信号就是时钟源的一种，但是有的外设不需要太高的时钟频率，所以 STM32 提供了多种时钟源给用户使用。参考 STM32 中文参考手册第 6 章一共有 5 种时钟源

2.什么是时钟

HSE 高速外部时钟，实时性强

HSI 高速内部时钟，16MHZ振荡器，成本低、功耗底、容易受温度影响，常用在小家电中

LSE低速外部时钟，32.768KHZ的时钟源，可以驱动RTC时钟源，功耗低、成本高

LSI低速内部时钟，频率为32KHZ的RC振荡器，可以驱动独立的看门狗和低功耗唤醒功能

PLL：倍频锁相环，由HSE和HSI振荡器提供时钟信号，一般可以作为系统时钟使用。

3.STM32时钟树

3.2 计算M

中文参考手册知

f（VOC）=F(PCC输入)*（PLLN/PLLM）

最大可以达到168MHZ时钟频率

即8MHZ(输入)/PLLM*PLLN/PLLP≤168MHZ

已知：PLLN=336,PLLP=2(标准库可查)

8/PLLM*336/2≤168

8/PLLM≤1

所以PLLM取8

计算后也可以查看分频系数 AHB /1 APB2 /4

4.PLL参数的修改

标准库中使用25MHZ外部晶振，开发平台实际使用是8MHZ，如果不去修改PLL参数，会导致芯片的运行频率错误，所以需要修改PLL参数，可以去system_stm32f4xx.c和stm32f4xx.h两个文件中修改。

******图片及具体步骤看视频补充

5.STM32与51单片机的时钟对比

锁相环会增加功耗、降低使用寿命，因此在手机锁屏和智能手表中不会使用锁相环。

根据实际的情况来修改 PLL 的参数，这样就可以降低功耗或者提供性能，一般修改 PLL_N 的值（192~432），针对高性能模式、平衡模式、低功耗模式（以手机为例）高性能模式：如果修改 PLL_N 的值为 432，则主频会达到 216MHZ 最高为多少 MHZ？平衡模式：如果修改 PLL_N 的值为 336，则主频会达到 168MHZ低功耗模式：主频可以降到 84MHZ 最低能降到多少 MHZ？

三、STM32的启动过程

现有main后有程序，.s文件更在main前。对于 STM32F407ZET6 来说，汇编文件为 startup_stm32f40_41xxx.s，当然不同的芯片型号所使用的汇编文件是不一样的。

启动文件功能如下

1.配置系统的栈空间

·栈是一种特殊的线性表，特殊在用户只能在栈的一端操作（栈顶），无法在另一端进行操作。如果没有数据进入栈空间，称为空栈；如果写入数据称为入栈；如果读取数据称为出栈。

****图

栈空间是由编译器来自动分配和释放的，栈空间一般存储局部变量、存储函数调用过程中的传递参数、保护现场，对于启动文件中的栈空间，默认是1KB。当写的程序较大，用的局部变量比较多，就必须修改栈空间大小。

如果栈空间大小不修改，就会导致 ”栈溢出“ ，让程序出现未知问题。

”栈空间可以由用户手动调整，但是不能超过SRAM的大小（192KB）

2.配置系统的堆空间

****图

THUMB指令集是ARM以前的指令集，THUMB指令集是16bit,ARM现在的指令集是THUMB-2指令集，是32bit的包含原指令集（THUMB）

对于堆空间是一般是动态分配的，由用户来分配，如linux中的malloc函数，但是对空间在STM32中使用的较少。

3.配置系统的向量表

*****图

向量表其实就是中断源表，向量其实就算内核发生的异常的源头，启动文件中的向量表的地址都是从Flash空间的首地址开始，0x0000 0000存储的是栈顶指针，0x 0000 0004存储的是复位程序地址... ...向量表可以参与STM32F4中文参考手册的第10章

4.复位程序分析

[WEAK]指的是弱声明，如果外部文件中提前定义了该函数，则优先使用外部文件中的。若没有重新定义，则使用则使用启动文件中的，也就是是不是唯一的

思考：是否可以改变函数的入口？答案是可以的，可以修改为自己指定的函数接口中。

5.中断服务函数分析

发生异常时，内核就需要跳转到中断服务函数中去处理异常，需要跳转到对应的中断服务函数中执行功能，中断服务函数是由用户在外部文件中重新定义。如果用户开启某个外设的中断，但是没有编写中断服务函数或者中断服务函数名字写错了，就会导致程序一直运行汇编文件中定义的中断服务函数，但是预定义的中断服务函数内部都是空的，所以就会跳转到无限循环、导致程序卡死。

*****图

注意：用户在使用中断服务函数的时候，中断服务函数必须在汇编文件中查找，不能随意定义。

6.堆栈初始化分析

如果启动MicroLIB库，这个库属于KEIL公司自带的库，会替换标准C库，这个微型库会对代码进行高度优化，所以生成的可执行文件的体积就会减小，但是缺点是微型库的功能没有标准库C库多。