STM32操作GPIO外设（点亮LED灯）的两种方式——使用官方库函数或直接操作寄存器

STM32操作外设（点亮LED灯）的两种方式

准备工作：

• 硬件gec6818开发板、搭载stm32f407zet6芯片
  
• keil项目模板，准备好官方库函数
  
  
  
  • 
    
    
  
  
• 官方提供的《STM32f407数据手册》、《STM32F4xx中文参考手册》
  
• 《gec6818开发板原理图》
  

一、使用ST公司官方提供的库函数

首先获取LED0所使用的芯片引脚，由原理图可以查得LED灯使用的芯片引脚为PF9

PF9意为GPIO外设下F端口第9个引脚（引脚序号为0~15，共16个），根据官方给出的示例代码可以很容易地写出：

1. /********************************************************************************
2. * @file    GPIO/GPIO_IOToggle/main.c
3. * @author  MCD Application Team
4. * @version V1.4.0
5. * @date    2025/4/27
6. * @brief   使开发板上的LED0灯亮
7. ******************************************************************************/
9. // ST公司提供的库函数
10. #include "stm32f4xx.h"
12. // 定义初始化对象
13. GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
15. int main()
16. {
17.         /* 打开外设时钟 */
18.         RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);
20.         /* 配置初始化对象 */
21.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; // 设置要操作的引脚编号
22.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;  // 设置引脚模式为输出模式
23.         GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;  // 设置引脚类型为推挽模式
24.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; // 设置速度为100MHz
25.         GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;  // 设置上拉还是下拉，即引脚不给输出信号时的默认电平，上拉为高电平，下拉为低电平，nopull为浮空
26.    
27.     /* 初始化*/
28.         GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);
29.        
30.         while(1)
31.         {
32.                 // 设置PF8为高电平
33.         // 为什么直接取GPIOF下的BSRRL就能找到对应的比特位呢？（第二节）
34.         GPIOF->BSRRL = GPIO_Pin_9;  // GPIOx_BSRR 为置位/复位寄存器（32位），高16位用作复位（BSRRH），低16位用作置位（BSRRL）
35.         
36.         //置位的第二种写法
37.         GPIO_SetBits(GPIOF, GPIO_Pin_8);
38.         }
39. }

复制代码

问：ST公司提供的库函数使用起来非常方便简洁，但是底层是靠什么逻辑呢？
即答：底层靠预先封装好的寄存器地址寻址

所以，如果操作上完全不使用库函数也是可以直接做到点亮LED0的，只要能找到正确的寄存器地址并赋值。
二、直接使用寄存器地址操作寄存器

首先，地址映射规则由芯片厂商固化，我们可以通过《STM32f407数据手册》先看看STM32F407ZET6整体的编址结构：

找到第4章——Memory mapping，我们可以发现整体编址范围从0x0000_00000xFFFF_FFFF（共4G），分配给外设的部分为0x4000_00000x5FFF_FFFF，即：

• 外设基地址为0x4000_0000
  

放大这部分可以看到这其中包含了四条总线：AHB2、AHB1、APB2、APB1，查询图后方的表格可知GPIOF位于AHB1总线上，且所属地址为0x4002_1400~0x4002_17FF，：

所以：

• AHB1下的GPIOF的基地址为0x4002_1400
  

再往下深入的话，数据手册就派不上用场了，接着使用《STM32F4xx中文参考手册》查看具体的寄存器地址，找到7.4章节，其中可以找到每个端口下的寄存器的偏移地址：

逐个查询可知，本次需要配置的几个寄存器的偏移地址如下：

• 端口模式：0x00
  
• 端口输出类型：0x04
  
• 端口输出速度：0x08
  
• 端口上拉/下拉：0x0C
  
• 端口置位/复位：0x18
  

问：现在知道寄存器的基地址和偏移地址了，只要用指针取地址下的值就可以操作寄存器了，但是现在要写什么数据进寄存器才能得到我们想要的结果呢？

端口下的每一个寄存器有32位，每2位对应一个引脚配置，例如文档所述的端口模式寄存器：

MODERy中的y即每个端口下的引脚序号（0~15），2个bit可以设置4种状态，因此我们想要设置9号引脚的端口模式为通用输出模式的话，只需设置端口模式寄存器的MODER9（18和19位）为01即可。然后总结一下我们需要设置的参数：
（等号左边为位号，右边为电平值）

• 端口模式：2*9 : 2*9+1 = 0 : 1
  
• 端口输出类型：9 = 0
  
• 端口输出速度：2*9 : 2*9+1 = 1 : 1
  
• 端口上拉/下拉：2*9 : 2*9+1 = 0 : 0
  
• 端口置位/复位：9 :  25 = 0 : 1
  

除了以上GPIO寄存器，接下来还有最重要的一个RCC寄存器需要设置，用来打开端口的时钟，这样才能成功配置端口。同样的查询步骤可以得到RCC AHB1外设时钟使能寄存器的地址和要设置的电平：

• 基地址0x4002_3800，偏移地址0x30，5 = 1
  

所有数据查询完毕，接下来终于可以着手写代码了：
[code]/********************************************************************************* @file    GPIO/GPIO_IOToggle/main.c * @author  MCD Application Team* @version V1.4.0* @date    2025/4/27* @brief   用直接操作寄存器的方式使开发板上的LED0灯亮******************************************************************************/#define RCC_AHB1Periph_GPIOF         (*(volatile unsigned int*)(0x40023800 + 0x30))                        // RCC AHB1外设时钟使能寄存器#define GPIOF_MODER                         (*(volatile unsigned int*)(0x40021400 + 0x00))                        // 端口模式#define GPIOF_OTYPER                         (*(volatile unsigned int*)(0x40021400 + 0x04))                        // 端口输出类型#define GPIOF_OSPEEDR                         (*(volatile unsigned int*)(0x40021400 + 0x08))                        // 端口输出速度#define GPIOF_PUPDR                         (*(volatile unsigned int*)(0x40021400 + 0x0C))                        // 端口上拉/下拉#define GPIOx_BSRR                                 (*(volatile unsigned int*)(0x40021400 + 0x18))                        // 端口置位/复位        int main(){        /* 打开外设时钟 */        RCC_AHB1Periph_GPIOF |= 1