Мигаем светодиодом

В нашем устройстве один светодиод: и он был добавлен не случайно. В мире встраиваемых систем мигание светодиодов, это своего рода «Hello world» программа. Она как минимум поможет понять, что микроконтроллер живой.

Если модуль файлы в проекте под светодиод у вас ещё не созданы, добавьте их: led.h и leds.c. Самое время применить полученные знания на практике.

Сразу встаёт вопрос, — «А как правильно подключить светодиод к микроконтроллеру?», скажем пока, что через резистор (подробнее в конце курса), сейчас же нас заботит только одно — как заставить его светиться. Впрочем, вы уже должны это знать, сильно абстрагируясь от физики, всё что нам нужно сделать — это выставить высокий логический уровень (т. е. напряжение 3,3 В) на нужной ножке МК. Установив низкий логический уровень (т.е. 0 В) мы, соответственно, светодиод погасим.

Как видите, один вывод (анод, он же «плюс») светодиода подключен к микроконтроллеру через резистор, а второй вывод (катод, он же «минус») подключен к земле. Вам должно быть известно, что ток побежит через светодиод в сторону земли¹.

Сверьтесь со схемотехникой и определите к какой именно ножке он подключен. Общая последовательность работы с портом будет выглядеть примерно так:

• включить тактирование порта;
• настройка нужной ножки в нужный режим;
• управление нужной ножкой.

Для начала, создадим прототипы функций в модуле led. Нам нужна функция инициализации порта, включение, выключение светодиода, а так же изменение его текущего состояния на противоположное.

xxxxxxxxxx
// leds.h
oid led_init(void);
void led_turn_on(void);
void led_turn_off(void);
void led_toggle(void);

Сразу же добавьте вызов функции инициализации в init_mcu(), чтобы не забыть, а затем вернитесь к led_init() и реализуйте её. Постарайтесь не смотреть на код ниже и напишите его самостоятельно.

xxxxxxxxxx
void led_init() {
    // turn on GPIOA clocking
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;
    // set gpio pin mode
    GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_MODE3_0; // set as
    GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_MODE3_1;  // output with 2 MHz speed
    GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF3;    // set as push-pull output
}

На этом настройка завершена, осталось реализовать функции включения и выключения.

xxxxxxxxxx
void led_turn_on(void) {
    GPIOA->ODR |= GPIO_ODR_ODR3;
}
​
void led_turn_off(void) {
    GPIOA->ODR &= ~GPIO_ODR_ODR3;
}

Подумайте, при помощи какой логической операции можно менять состояние бита в регистре.

Для проверки работы, допишем в главный цикл буквально пару строк, которые будут мигать светодиодом.

xxxxxxxxxx
// int main() {
while (1) {
    led_toggle();
    for (uint32_t i = 0; i < 1e5; i++);
}

Ввиду того, что мы пока не знаем, как организовать функцию задержки, воспользуемся бессмысленным циклом — он впустую будет интегрировать переменную и тем самым займёт ядро на некоторое время.

Почему стоит использовать uint32_t вместо int или unsigned int?

Всё очень просто — в разных системах\компиляторах размер int или unsigned int может отличаться. Для того что бы обезопасить себя лучше использовать чётко заданный размер и тип данных. uint32_t — беззнаковый целочисленный, 32 бита. Есть более коротка запись используемая в библиотеке, stm32f10x.h:

xxxxxxxxxx
typedef uint32_t  u32;

Запустите программу, светодиод должен мигать с какой-то неопределённой частотой.

Работа с регистрами эффективна с точки зрения выполнения, но не эффективна с точки зрения времени программиста. Все последующие модули мы будем так же рассматривать через регистры, и настраивать их через них. Постарайтесь на время этого курса заставить себя заглядывать в документацию и проверять все утверждения касательно регистров. Это вам поможет привыкнуть работать с ней и кристаллизовать понимание того, как работает микроконтроллер.

Как мы уже отметили раньше, библиотека значительно упрощает работу, взгляните как выглядит функция инициализации с использованием SPL:

xxxxxxxxxx
void led_init(void){
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    GPIO_InitTypeDef gpio;
    gpio.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_0;
    gpio.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_Out_PP;
    gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &gpio);
}

Код получается более читаемым и его без знания какие нужны регистры можно написать быстрее: открываете файлы библиотеки, находите функцию с говорящим названием и передаёте в неё требуемые аргументы.

Код урока можно найти в репозитории на github: CMSIS.

Назад | Оглавление | Дальше