STM32寄存器开发练习（一）：GPIO-从最原始的代码到规范写法

前言

关于STM32的教程，大部分一上来就让我们用HAL库或者标准外设库，调用几个函数就搞定了。

但这样的话，其实不知道底层发生了什么。所以我最近跟着B站尚硅谷老师重新开始学习原始的编程方式——直接操作寄存器，这样才能真正理解MCU的工作原理。

这一篇，我准备点亮开发板上的LED——但我不打算直接给你"完美代码"，而是想分享一下我写代码时的优化过程。

从最原始、最粗暴的写法，一步步演进到规范、易读的版本。

这个过程，我觉得比最终结果更有价值。

我的开发板情况

我用的是STM32F103ZET6开发板，上面有两个LED：

• LED1：接在PB5（低电平点亮）
• LED2：接在PE5（低电平点亮）

"低电平点亮"的意思是：

• PB5输出低电平（0V）→ LED亮
• PB5输出高电平（3.3V）→ LED灭

要点亮这两个LED，需要完成三步：

1. 开启GPIOB和GPIOE的时钟
2. 配置PB5和PE5为推挽输出
3. 控制PB5和PE5输出低电平

下面，我就按我实际写代码的过程，一步步来。

第一步：最原始的方式

最开始，我是这么写的——直接用指针操作寄存器地址：

c

int main(void) { // 两个LED灯分别连在PB5和PE5上 // 1.时钟配置：开启GPIOB和GPIOE的时钟 *(uint32_t *)(0x40021000 + 0x18) = 0x48; // 2.GPIO工作模式配置 *(uint32_t *)(0X40010C00) = 0x300000; *(uint32_t *)(0x40011800) = 0x300000; // 3.PB5输出低电平 *(uint32_t *)(0X40010C00 + 0x0C) = 0xFFDF; *(uint32_t *)(0x40011800 + 0x0C) = 0xFFDF; // 用一个死循环保持状态 while(1) { } }

这种写法，优点是最原始、最直观，能帮你理解寄存器编程的本质。

但缺点也很明显：

• 0x40021000 + 0x18这种地址，过几天我自己都忘了是什么
• 地址算错一位，程序就崩了
• 如果要改配置，得重新算十六进制值

所以，我决定优化一下。

第二步：用stm32f10x.h

我注意到，官方提供的stm32f10x.h头文件，已经帮我定义好了所有寄存器和基地址。

于是，我的代码变成了这样：

c

#include "stm32f10x.h" int main(void) { // 两个LED灯分别连在PB5和PE5上 // 1.时钟配置：开启GPIOB和GPIOE的时钟 RCC->APB2ENR = 0x48; // 2.GPIO工作模式配置 GPIOB->CRL = 0x300000; GPIOE->CRL = 0x300000; // 3.PB5输出低电平 GPIOB->ODR = 0xFFDF; GPIOE->ODR = 0xFFDF; // 用一个死循环保持状态 while(1) { } }

这一版，代码可读性提高了——RCC->APB2ENR比*(uint32_t *)(0x40021000 + 0x18)直观多了。

但是，我很快发现一个问题……

第三步：用位操作（我踩的坑）

我发现，RCC->APB2ENR = 0x48这种直接赋值的方式，其实有问题。

假设我之前已经开启了GPIOA的时钟（第2位 = 1），执行RCC->APB2ENR = 0x48，会把第2位清零，导致GPIOA时钟被关闭。

正确的做法，应该是用位操作，只修改需要的位，不影响其他位：

c

#include "stm32f10x.h" int main(void) { // 两个LED灯分别连在PB5和PE5上 // 1.时钟配置：用位操作开启GPIOB和GPIOE的时钟 RCC->APB2ENR |= (1 << 3); // 开启GPIOB时钟（第3位设为1） RCC->APB2ENR |= (1 << 6); // 开启GPIOE时钟（第6位设为1） // 2.GPIO工作模式配置：配置PB5为推挽输出、50MHz GPIOB->CRL &= ~(0x3 << 20); // 先把第20~23位清零 GPIOB->CRL |= (0x3 << 20); // 再设置为推挽输出、50MHz GPIOE->CRL &= ~(0x3 << 20); // 先把第20~23位清零 GPIOE->CRL |= (0x3 << 20); // 再设置为推挽输出、50MHz // 3.PB5输出低电平（点亮LED） GPIOB->ODR &= ~(1 << 5); // PB5输出低电平（第5位清零） GPIOE->ODR &= ~(1 << 5); // PE5输出低电平（第5位清零） // 用一个死循环保持状态 while(1) { } }

这一版，用|=和&=进行位操作，只修改特定位，不影响其他位，安全多了。

但是，(1 << 3)、(0x3 << 20)这些，还是需要查手册才能知道是哪一位。

所以，我又优化了一版。

第四步：用stm32f10x.h中现成的宏定义（最终版）

我在看stm32f10x.h时，发现里面已经定义了很多宏，比如：

c

// RCC时钟使能位定义 #define RCC_APB2ENR_IOPBEN ((uint32_t)0x00000008) // GPIOB时钟使能 #define RCC_APB2ENR_IOPEEN ((uint32_t)0x00000040) // GPIOE时钟使能 // GPIO_CRL寄存器位定义 #define GPIO_CRL_CNF5 ((uint32_t)0x00C00000) // CNF5位掩码 #define GPIO_CRL_MODE5 ((uint32_t)0x00030000) // MODE5位掩码 // GPIO_ODR寄存器位定义 #define GPIO_ODR_ODR5 ((uint16_t)0x0020) // ODR5位掩码

于是，我的代码变成了这样：

c

#include "stm32f10x.h" int main(void) { // 两个LED灯分别连在PB5和PE5上 // 1.时钟配置：开启GPIOB和GPIOE的时钟 RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN; // 开启GPIOB时钟 RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPEEN; // 开启GPIOE时钟 // 2.GPIO工作模式配置：配置PB5和PE5为推挽输出、50MHz GPIOB->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF5; // 清除PB5的CNF位 GPIOB->CRL |= GPIO_CRL_MODE5; // 设置PB5为推挽输出、50MHz GPIOE->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF5; // 清除PE5的CNF位 GPIOE->CRL |= GPIO_CRL_MODE5; // 设置PE5为推挽输出、50MHz // 3.PB5输出低电平（点亮LED） GPIOB->ODR &= ~GPIO_ODR_ODR5; // PB5输出低电平 GPIOE->ODR &= ~GPIO_ODR_ODR5; // PE5输出低电平 // 用一个死循环保持状态 while(1) { } }

这一版，代码几乎不需要注释，因为宏名字就是最好的注释。

比如RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN;，一看就知道是在开启GPIOB的时钟。

我的优化过程总结

回顾一下，我的代码是这样一步步优化的：

我的建议是：

• 学习阶段：从第一步开始，一步步理解每个优化的意义
• 实际项目：直接用第四步，用stm32f10x.h中现成的宏定义

补充：如何查看stm32f10x.h中有哪些宏定义

有朋友可能会问：我怎么知道stm32f10x.h中有哪些宏定义？

我一般用这三种方法：

方法1：用Keil的代码补全功能

• 输入RCC->，会自动提示所有寄存器名
• 输入RCC_APB2ENR_，会自动提示所有相关的位定义宏

方法2：直接查看stm32f10x.h文件

• 在Keil中，右键点击#include "stm32f10x.h"
• 选择"Open Document 'stm32f10x.h'"
• 然后搜索RCC_APB2ENR或GPIO_CRL，就能找到所有相关的宏定义

方法3：查参考手册

• 打开STM32参考手册（RM0008）
• 找到对应寄存器的描述，对照着看stm32f10x.h中的宏定义

完整代码（最终版）

我把最终版的完整代码整理一下，你可以直接复制到Keil中编译。

c

#include "stm32f10x.h" int main(void) { // 两个LED灯分别连在PB5和PE5上 // 1.时钟配置：开启GPIOB和GPIOE的时钟 RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN; // 开启GPIOB时钟 RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPEEN; // 开启GPIOE时钟 // 2.GPIO工作模式配置：配置PB5和PE5为推挽输出、50MHz GPIOB->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF5; // 清除PB5的CNF位 GPIOB->CRL |= GPIO_CRL_MODE5; // 设置PB5为推挽输出、50MHz GPIOE->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF5; // 清除PE5的CNF位 GPIOE->CRL |= GPIO_CRL_MODE5; // 设置PE5为推挽输出、50MHz // 3.PB5输出低电平（点亮LED） GPIOB->ODR &= ~GPIO_ODR_ODR5; // PB5输出低电平 GPIOE->ODR &= ~GPIO_ODR_ODR5; // PE5输出低电平 // 用一个死循环保持状态 while(1) { } }

总结

这篇文章，我没有直接给你"完美代码"，而是分享了我写代码时的优化过程：

1. 最原始的方式（直接操作地址）
2. 用stm32f10x.h（但直接赋值，有坑）
3. 用位操作（安全，但仍需查手册）
4. 用stm32f10x.h中现成的宏定义（最终版，推荐）

我的感受是：

• 寄存器编程不是"一把梭"，而是可以一步步优化的
• 每一步优化，都是为了解决前一步的问题
• 不需要自己手写宏定义，stm32f10x.h里都有！
• 最终版的代码，用官方头文件中的宏定义，代码自解释，可读性极高