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外观

五、寄存器点亮 LED 灯 ​

1.1.配置流程 ​

一般我们使用 GPIO 的端口，都需要有以下几个步骤。

  • 开启 GPIO 的端口时钟
  • 配置 GPIO 的模式
  • 配置 GPIO 的输出

从 LED 介绍那一章节我们了解到 LED1 接的是单片机的 PE3，LED2 接的是单片机的 PD7，LED3 接的是单片机的 PG3，LED4 接的是单片机的 PA5。我们要使能 LED 就需要配置 GPIOA 端口，GPIOD 端口，GPIOE 端口和 GPIOG 端口。下面我们就以 LED2 接的 PD7 进行介绍，其它也是类似的。

1.1.1.开启 GPIO 的端口时钟 ​

GD32 的所有外设资源时钟默认都是关闭的，在配置外设之前需要先开启对应的时钟。

要使能 LED2，就要先开启 GPIOD 的时钟，从用户手册的第 38 页我们了解到 GPIOD 挂载在 AHB1 总线上，那操作 GPIOD 的时钟肯定要配置 AHB1 使能寄存器。在用户手册的第 113 页，AHB1 使能寄存器如图 1-1-1 所示。

从图 1-1-1 可以看到地址偏移量为 0x30，那这个基地址是多少呢？因为 AHB1 使能寄存器是在 RCU 外设的地址范围内，所以 RCU 的外设基地址就是 AHB1 使能寄存器的基地址，在用户手册的第 95 页有明确说明，RCU 基地址：0x4002 3800。那我们 RCU_AHB1EN 寄存器的地址就是基地址加上偏移量，0x4002 3800 + 0x30 = 0x4002 3830。找到要操作的地址了，那我们怎么去配置这个值呢？我们继续看这个寄存器的说明，在用户手册的第 115 页有寄存器说明，如图 1-1-2 所示。

从图 1-1-2 可以了解到 RCU_AHB1EN 寄存器的第 3 位就是 GPIOD 端口时钟使能，我们要开启 GPIOD 端口时钟使能，就需要往 RCU_AHB1EN 的第 3 位写 1，然后为了保持其他位不变，我们可以使用一个或运算，也就是

c
RCU_AHB1EN |= 0x00000008

也就是相当于拉高 RCU_AHB1EN 寄存器的第 3 位，其他位保持不变。其实也可以写为

c
RCU_AHB1EN |=(1 << 3)

是一样的效果，这里的 3 就是寄存器的第 3 位，如果是 4 就是寄存器的第 4 位，依此类推。

1.1.2.配置 GPIO 模式 ​

GPIO 的模式配置可分为两步，第一步就是通过控制寄存器（GPIOx_CTL）配置为输入功能，输出功能，复用功能还是模拟功能。第二步就是通过 GPIO 上/下拉寄存器（GPIOx_PUD）配置 GPIO 的上下拉模式或者浮空。

配置为输出功能

我们要使能 LED，自然是配置 GPIO 为输出模式，找到控制寄存器（GPIOx_CTL），如图 1-2-1 所示。

从图 1-2-1 可以看到 GPIOX_CTL 的地址偏移是 0x00,我们要使能的是 GPIOD 的引脚，所以要加上 GPIOD 的基地址 0x4002 0C00，即 GPIOD_CTL 寄存器的地址为 0x4002 0C00 + 0x00。我们接着看这个寄存器的介绍说明，如图 1-2-2 所示。

从图 1-2-2 可以看到每一个引脚都由 2 位控制，我们要操作的是 PD7 引脚，也就是 pin7，也就是 GPIOD_CTL 寄存器的第 15 位和第 14 位。我们要配置为输出模式，也就是把这两位配置为 01，我们用二进制来表示一下，0000 0000 0000 0000 0100 0000 0000 0000 ,转换成十六进制就是 0x00004000。所以我们将 GPIOD_CTL 寄存器里面写入 0x00004000，就是把 PD7 这个引脚配置为了输出模式，为了保持其它位的数据不发生变化，我们先清空这两位，然后再往这两位里面写值。操作为 GPIOD_CTL &= 0xffff3fff; 这句代码是清空第 15 位和第 14 位。GPIOD_CTL |= 0x00004000;这句代码就是把第 15 位和第 14 位配置为 01，这样操作保证了其它位不发生变化。

其实也可以这样配置，GPIOD_CTL &= ~(0x03 << (14));这句代码就是把 GPIOD_CTL 寄存器的第 15 位和第 14 位清零，GPIOD_CTL |= (0x01 << (14)); 这句代码就是把第 15 位和第 14 位配置为 01。这里的 7 就是 pin7，如果是 pin6 的话就配置为 6 即可。

配置为浮空模式，无上拉下拉

一般输出模式我们都配置为浮空模式，输入模式我们才需要考虑上拉还是下拉，根据默认电平状态进行判断。

第一步配置好为输出模式之后，我们还需要进行第二步配置，配置 PD7 为浮空模式，无上拉和下拉。关于端口上下拉寄存器如图 1-2-3 所示。

从图 1-2-3 可以看到端口上下拉寄存器的地址偏移是 0x0C,那 GPIOD_PUD 的地址就是 0x4002 0C00 + 0x0C。我们接着往下看这个寄存器的介绍，如图 1-2-4 所示。

从图 1-2-4 可以看到，每一个引脚都由 2 位进行控制，和 GPIOD_CTL 寄存器的配置一样，也是先清空这两位，然后再配置这两位为 00。转化为下面这两句代码。

GPIOD_PUD &=  ~(0x03 << (2*7));

GPIOD_PUD |=  (0x00 << (2*7));

其实我们发现，第二句代码其实不用写，因为第一句就把这两位清零了。

1.1.3.配置 GPIO 的输出 ​

配置 GPIO 的输出也分为两步，第一步配置端口输出模式寄存器 GPIOx_OMODE，第二步配置端口速度寄存器 GPIOx_OSPD。

配置为推挽输出

当我们配置为输出模式的时候，可以有两种输出模式选择，一种是推挽输出模式，一种是开漏输出模式。

推挽输出： 可以输出高低电平，推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。 开漏输出： 输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平状态需要上拉电阻才行，适合做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强（一般 20ma 以内）。开漏输出可以很方便的调节输出的电平，因为输出电平完全是由上拉电阻连接的电源电平决定。开漏输出可以实现“线与”功能，就是可以把多个信号线连接在一起，只有当所有信号全部为高电平时，合在一起的总线为高电平，否则就为低电平。

开漏是需要外接上拉电阻才可以输出高电平，这里并不适合，所以需要设置为推挽输出。

端口输出模式寄存器如图 1-3-1 所示。

从图 1-3-1 可以看到端口输出模式寄存器的地址偏移为 0x04，那 GPIOD_OMODE 寄存器的地址就是 0x4002 0C00 + 0x04。我们接着往下看这个寄存器的介绍，如图 1-3-2 所示。

从图 1-3-2 可以看到每一个引脚由 1 位进行控制，要配置为推挽输出，只需要往对应的寄存器写 0 即可。转化为代码为 GPIOD_OMODE &= ~(0x01 << 7)。

配置速度

我们配置引脚输出模式之后，我们还要选择这个引脚对应的速度，端口输出速度寄存器如图 1-3-3 所示。

从图 1-3-3 可以看到端口输出速度寄存器的地址偏移是 0x08，那么 GPIOD_OSPD 寄存器的地址就是 0x4002 0C00 + 0x08。我们接着往下看这个寄存器的介绍，如图 1-3-4 所示。

从图 1-3-4 可以看出每一个引脚由 2 位进行控制，要配置为多少等级，只需要往对应的位写入对应的值即可。从官方提供的代码中查找到了速度等级对应的频率关系，如下所示。

/* GPIO output max speed value */
#define GPIO_OSPEED_2MHZ           GPIO_OSPEED_LEVEL0        /*!< output max speed 2MHz */
#define GPIO_OSPEED_25MHZ          GPIO_OSPEED_LEVEL1        /*!< output max speed 25MHz */
#define GPIO_OSPEED_50MHZ          GPIO_OSPEED_LEVEL2        /*!< output max speed 50MHz */
#define GPIO_OSPEED_MAX            GPIO_OSPEED_LEVEL3        /*!< GPIO very high output speed, max speed more than 50MHz */

我们这里选择配置为 50MHZ，所以需要配置为等级 2，需要往对应的位写入 10。转化为代码就是

GPIOD_OSPD &=  ~(0x03 << (2 * 7));
GPIOD_OSPD |=  (0x02 << (2 * 7));

通过这两句我们就可以把 PD7 引脚的速度配置为 50MHZ。

到此，我们关于 GPIO 的配置就完成了。

1.2.配置 GPIO 输出高电平 ​

配置好 GPIO 之后，我们就可以进行点灯了。其实也就是让 GPIO 引脚输出高低电平，到我们的开发板上就是让 PD7 输出高电平。

如何让 PD7 输出高电平呢？通过查阅用户手册 7.4 章节的 GPIO 寄存器，这里为大家总结了几种操作的方式。

1.2.1.端口输出控制寄存器 ​

关于端口输出控制寄存器如图 2-1-1 所示。

从图 2-1-1 可以看到端口输出控制寄存器的地址偏移为 0x14，那么对应的 GPIOD_OCTL 寄存器的地址为 0x4002 0C00 + 0x14。我们接着往下看这个寄存器的介绍，如图 2-1-2 所示。

从图 2-1-2 可以了解到 GPIOD_OCTL 寄存器的低 16 位有效，每一个引脚对应一位，往对应的位写 0 就是输出低电平，写 1 就输出高电平。

输出低电平转换为代码为GPIOD_OCTL &= ~ (0x01 << 7);
输出高电平转换为代码为GPIOD_OCTL |=  (0x01 << 7);

1.2.2.端口位操作寄存器 ​

关于端口位操作寄存器如图 2-2-1 所示。

从图 2-2-1 可以看到端口位操作寄存器的地址偏移为 0x18，那么对应的 GPIOD_BOP 寄存器的地址为 0x4002 0C00 + 0x18。我们接着往下看这个寄存器的介绍，如图 2-2-2 所示。

从图 2-2-2 可以了解到 GPIOD_BOP 寄存器的低 16 位是置 1 位，高 16 位是清 0 位。对于低 16 位每一个引脚对应一位，往对应的位写 1 就是输出高电平，写 0 电平状态不改变。对于高 16 位每一个引脚对应一位，往对应的位写 1 就是输出低电平，写 0 电平状态不改变。

输出低电平转换为代码为GPIOD_BOP |= (0x01 << (7 + 16));
输出高电平转换为代码为GPIOD_BOP |= (0x01 << 7);

1.2.3.端口位翻转寄存器 ​

使用端口位翻转寄存器也有类似的功能，从名称就可以知道这个寄存器是把对应的位电平进行翻转，这是一个很不错的操作，使用起来也很方便。但前提是我们要知道当下的引脚电平是一个什么状态，然后我们翻转之后又是一个什么状态。关于这一部分就不过多说明，大家可以自行研究一下。

1.3.实验现象 ​

如果用上面的代码需要注意一下，像 RCU_BASE 这种宏定义其实在 GD32 的头文件中已经定义了，可以直接使用原来定义的，这样我们就不用再编写，也可以把我们编写的名称稍微修改一下，比如在它们前面加上一个 LED 或者 BSP 等等都可。

关于这一章节的代码，在资源包/04 软件资料/代码例程/里面的 001 寄存器点灯。

烧写我们的代码之后，可以看到开发板的 LED2 这个灯将被点亮。如图 3-1-1 所示。