【正文】 腳的模式及最高速度（MODEy[1:0]） ，其中 y 表示第 y 個(gè)引腳。配置 GPIO 引腳模式的一共有兩個(gè)寄存器，CRH 是高寄存器，用來(lái)配置高 8 位引腳：pin8pin15, 如果要配置 pin0pin7 引腳，則要在 CRL 中進(jìn)行配置。 STM32 時(shí)鐘系統(tǒng)STM32 芯片為了實(shí)現(xiàn)低功耗，設(shè)計(jì)了一個(gè)功能完善但卻非常復(fù)雜的時(shí)鐘系統(tǒng)。普通的 MCU，一般只要配置好 GPIO 的寄存器，就可以使用了，但 STM32 還有一個(gè)步驟，就是開(kāi)啟外設(shè)時(shí)鐘。STM32 整體時(shí)間系統(tǒng)如圖 54 所示。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 共 58 頁(yè)第 21 頁(yè)圖 54 STM32 時(shí)鐘樹(shù)amp。時(shí)鐘源這個(gè)圖說(shuō)明了 STM32 時(shí)鐘走向，從圖的左邊開(kāi)始，從時(shí)鐘源一步步分配到外設(shè)時(shí)鐘。從時(shí)鐘頻率來(lái)說(shuō)，分為高速時(shí)鐘和低速時(shí)鐘，高速時(shí)鐘是提供給芯片主體的主時(shí)鐘，而低速時(shí)鐘只是提供給芯片中的 RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘） ，及獨(dú)立看門(mén)狗使用。從芯片角度來(lái)說(shuō)，時(shí)鐘源分為內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘源，內(nèi)部時(shí)鐘是芯片內(nèi)部 RC振蕩器產(chǎn)生的，啟振較快，所以時(shí)鐘在芯片剛上電的時(shí)候，默認(rèn)使用內(nèi)部高速時(shí)鐘。而外部時(shí)鐘信號(hào)是由外部的晶振輸入的，在精度和穩(wěn)定性上都有很大優(yōu)勢(shì)，所以上電之后再經(jīng)由軟件配置，轉(zhuǎn)而采用外部時(shí)鐘信號(hào)。所以，STM32 具有四個(gè)時(shí)鐘源：高速外部時(shí)鐘（HSE）：以外部晶振做時(shí)鐘源，晶振頻率范圍可取 416MHz，本次使用 8MHz，的晶振。高速內(nèi)部時(shí)鐘（HSI）：有內(nèi)部 RC 振蕩器產(chǎn)生，頻率為 8MHz，但不穩(wěn)定。低速外部時(shí)鐘（LSE）：一外部晶振做時(shí)鐘源，主要提供給實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，一般采用 。低速內(nèi)部時(shí)鐘（LSI）：有內(nèi)部 RC 振蕩器產(chǎn)生，也主要提供給實(shí)時(shí)模塊，頻率大約為 40KHz。對(duì)于高速外部時(shí)鐘，其時(shí)鐘流程如下：從左端的 OSC_IN、OSC_OUT 開(kāi)始，這兩個(gè)引腳分別接到外部晶振的兩端。8MHz 的時(shí)鐘遇到了第一個(gè)分頻器 PLLXTPRE 在這個(gè)寄存器中，可以通過(guò)寄存器配置，選擇它的輸出時(shí)鐘可以是對(duì)輸入時(shí)鐘的二分頻或不分頻，本次設(shè)計(jì)選擇部分頻，所以經(jīng)過(guò) PLLXTPRE 后還是 8MHz 的時(shí)鐘。8MHz 時(shí)鐘遇到開(kāi)關(guān) PLLSRC，我們可以選擇其輸出，輸出為外部高速時(shí)鐘（HSE ）或是內(nèi)部高速時(shí)鐘（HSI） ，這里選擇輸出為 HSE，接著遇到鎖相環(huán) PLL，具有倍頻作用，這里可以輸入倍頻因子，倍頻因子設(shè)定為 9 倍頻，即經(jīng)過(guò) PLL 之后，時(shí)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 共 58 頁(yè)第 22 頁(yè)鐘從原來(lái)的 8MHZ 的 HSE 變?yōu)?72MHz 的 PLLCLK。緊接著遇到一個(gè)開(kāi)關(guān) SW，經(jīng)過(guò)這個(gè)開(kāi)關(guān)之后就是 STM32 的系統(tǒng)時(shí)鐘（SYSCLK）了。通過(guò)這個(gè)開(kāi)關(guān)，可以選擇 HSI、PLLCLK 或者 HSE 作為 SYSCLK，本次設(shè)計(jì)選擇 PLLCLK 作為 SYSCLK，即 72MHz。PLLCLK 在輸入到 SW 之前，還流向了 USB 預(yù)分頻器，這個(gè)預(yù)分頻器的輸出為USB 的外設(shè)時(shí)鐘（USBCLK） 。匯到 SYSCLK，SYSCLK 進(jìn)過(guò) AHB 預(yù)分頻器，分頻后再輸入到其它外設(shè)。如輸出到稱為 HCLK、FCLK 的時(shí)鐘，還直接輸出到 SDIO 外設(shè)作為 SDIOCLK 時(shí)鐘、存儲(chǔ)控制器 FSMC 的 FSMCCLK 時(shí)鐘。GPIO 外設(shè)是掛載在 APB2 總線上的 APB2 時(shí)鐘是 APB2 預(yù)分頻器的輸出，而APB2 預(yù)分頻器的時(shí)鐘來(lái)源于 AHB 預(yù)分頻器后的時(shí)鐘，均設(shè)置為不分頻，所以 GPIO外設(shè)時(shí)鐘也就為 72MHz。HCLK、FCLK、PCLK1 、PCLK2 時(shí)鐘來(lái)源及作用如下從時(shí)鐘樹(shù)的分析，經(jīng)過(guò)一系列的倍頻、分頻后得到幾個(gè)與設(shè)計(jì)密切相關(guān)的的時(shí)鐘。SYSCLK：系統(tǒng)時(shí)鐘，STM32 大部分器件的來(lái)源。主要有 AHB 預(yù)分頻器分配到各個(gè)部件。HCLK：由 AHB 預(yù)分頻器直接輸出得到，他是高速總線 AHB 的時(shí)鐘信號(hào)，提供給存儲(chǔ)器、DMA 及 cortex 內(nèi)核，是 cortex 內(nèi)核運(yùn)行的時(shí)鐘，cpu 主頻就是這個(gè)信號(hào)，它的大小與 STM32 運(yùn)算速度、數(shù)據(jù)存取速度密切相關(guān)。FCLK:同樣由 AHB 預(yù)分頻器輸出得到，是內(nèi)核的“ 自由運(yùn)行時(shí)鐘”， “自由” 表現(xiàn)在它不來(lái)自時(shí)鐘 HCLK，因此在 HCLK 時(shí)鐘停止時(shí)它也急需工作。它的存在可以保證在處理器休眠時(shí)，也能夠采樣到中斷和跟蹤休眠時(shí)間，它與 HCLK 互相同步。PCLK1：外設(shè)時(shí)鐘，由 APB1 預(yù)分頻器輸出得到，最大頻率為 36MHz，提供給掛載在 APB1 總線上的外設(shè)。PCLK2：外設(shè)時(shí)鐘，由 APB2 預(yù)分頻器輸出得到，最大頻率為 72MHz，提供給掛載在 APB2 總線上的外設(shè)。為什么 STM32 的時(shí)鐘系統(tǒng)如此復(fù)雜，有倍頻、分頻及一系列的外設(shè)時(shí)鐘的開(kāi)關(guān)。需要倍頻是考慮到電磁兼容性，如果外部直接提供一個(gè) 72MHz 的晶振，太高的振蕩頻率可能會(huì)給制作電路板帶來(lái)一定的難度，分頻是因?yàn)?STM32 既有高速外設(shè)又有低速外設(shè)，各種外設(shè)的工作頻率不盡相同，如同 pc 機(jī)上的南北橋，把高速設(shè)備和低速設(shè)備分開(kāi)來(lái)管理。最后，每個(gè)外設(shè)配備上外設(shè)時(shí)鐘的開(kāi)關(guān)，當(dāng)不使用某個(gè)外設(shè)時(shí)，可以把 特定的外設(shè)時(shí)鐘關(guān)閉，從而降低 STM32 的整體功耗。 TFT 顯示驅(qū)動(dòng)本次設(shè)計(jì)的 LCD 觸摸屏的驅(qū)動(dòng)包含基于 FSMC 接口的 16 位 TFT 接口初始化、桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 共 58 頁(yè)第 23 頁(yè)LCD 的控制器 XPT2046 的初始化、屏幕坐標(biāo)的建立、窗口的建立、指定坐標(biāo)畫(huà)點(diǎn)及其顏色的設(shè)置、ASCII 字符的寫(xiě)入、字符顏色的控制、控制器寄存器的讀取、顯示字符串。其流程圖如 556 所示。 圖 55 基于 FSMC 接口的 16 位 TFT 接口初始化 圖 56 LCD 的控制器驅(qū)動(dòng)流程由于顯示設(shè)備 LCD 具有觸摸控制功能，所以本次課題設(shè)計(jì)采用觸摸控制以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)課題的任務(wù)功能,即實(shí)現(xiàn)歌曲播放的快進(jìn)和快退功能。其軟件控制如圖 57 所示。圖 57 觸摸按鍵功能流程圖觸摸屏的坐標(biāo)原點(diǎn)、標(biāo)度和 LCD 的坐標(biāo)原點(diǎn)、標(biāo)度不一樣，且電阻式觸摸屏的坐標(biāo)原點(diǎn)通常不在有效點(diǎn)觸區(qū)內(nèi)。因此必須進(jìn)行坐標(biāo)變換。本設(shè)計(jì)采用四點(diǎn)定位法，其方法如下。假設(shè) ABCD 分別為觸摸屏對(duì)應(yīng) LCD 四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)，分別觸擊這四點(diǎn)，得到四開(kāi)始結(jié)束結(jié)束開(kāi)始指定坐標(biāo)畫(huà)點(diǎn)及顏色設(shè)置設(shè)置窗口建立坐標(biāo)初始化 XTP2046設(shè)置復(fù)用模式設(shè)置輸出模式最大速度背光控制使能 FSMC接口時(shí)鐘顯示字符寄存器讀取寫(xiě)入字符控制一個(gè)字符范圍開(kāi)始始控制文件地址的跳變結(jié)束將數(shù)字信號(hào)傳輸至主機(jī)將電壓變化模數(shù)轉(zhuǎn)換采集指定坐標(biāo)電壓變化設(shè)定按鍵及功能建立坐標(biāo)設(shè)置窗口重新播放桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 共 58 頁(yè)第 24 頁(yè)組坐標(biāo)值： 、 、 、 。根據(jù)式（51）計(jì)算出觸摸屏中心點(diǎn)坐),(yxa),(b),(yxc),(d標(biāo) 。),(o （51）4co??設(shè) ，則可得觸點(diǎn)坐標(biāo)公式：)(),( cdabcdabyx ????? （52）2HhyWxolcdlc????式（52 ）中，x 和 y 分別為觸點(diǎn)在 x 工作面和 y 工作面上產(chǎn)生的電壓數(shù)字量的測(cè)量值，可通過(guò)采樣得到；(x ，y )反映了觸點(diǎn)在觸摸屏上的坐標(biāo)。 W 和 H 分別是 LCD 顯示屏 X軸和 Y 軸上的象素點(diǎn)總數(shù)；(x lcd，y lcd)為觸點(diǎn)映射到 LCD 顯示屏上的像素點(diǎn)坐標(biāo)。 SD 卡讀取驅(qū)動(dòng) SD 卡總線拓?fù)浔敬卧O(shè)計(jì)將 SD 卡至于 SD 模式下進(jìn)行主從機(jī)通訊，SD 總線有 6 根通訊線和 3 根電源供應(yīng)線：CMD:命令線是雙向信號(hào)線，主機(jī)和卡通過(guò) push pull 模式工作。CLK:時(shí)鐘是從主機(jī)到卡的信號(hào)，CLK 通過(guò) push pull 模式工作。DAT[0：3]：數(shù)據(jù)線是雙向信號(hào)線，主機(jī)和卡通過(guò) push pull 模式工作。VDD:VDD 是 SD 卡的電源供應(yīng)線。VSS[0：1] ：VSS 是兩根地線。其總線拓?fù)淇驁D如圖 58 所示。 圖 58 總線框圖 寄存器與協(xié)議（1） 寄存器描述CLKVDDVSSHOSTSTM32F103DAT[0：3]CMDCLKVDDVSS SD Memory CardDAT[0：3]CMD桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 共 58 頁(yè)第 25 頁(yè)SD 卡各寄存器如表 52 所示：表 52名稱 寬帶 描述CID 128 卡標(biāo)識(shí)號(hào)RCA 16 相對(duì)卡地址：本地系統(tǒng)中卡的地址，動(dòng)態(tài)變化，在主機(jī)初始化時(shí)確定CSD 128 卡描述數(shù)據(jù)：卡操作條件相關(guān)的信息數(shù)據(jù)SCR 64 SD 配置寄存器：SD 卡特定信息數(shù)據(jù)OCR 32 操作條件寄存器主機(jī) STM32F103 系列的相關(guān) SDIO 寄存器如表 53：（2） SD 總線協(xié)議SD 總線通信是基于命令和數(shù)據(jù)位流方式的，由一個(gè)起始位開(kāi)始，一個(gè)停止位結(jié)束：命令：命令式開(kāi)始操作的標(biāo)記，命令發(fā)送一個(gè)卡（尋址命令）或所有連接的卡（廣播命令） ，命令在 CMD 線上串行傳輸。響應(yīng)：響應(yīng)是從尋址卡發(fā)或所有連接的卡（同步）送給主機(jī)用來(lái)響應(yīng)接受到的命令標(biāo)記，命令在 CMD 線上串行傳輸。數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)可以通過(guò)數(shù)據(jù)線在 SD 卡和主機(jī)間相互傳送。卡尋址通過(guò)會(huì)話地址方式實(shí)現(xiàn)，地址在初始化的時(shí)候非配給卡，SD 卡總線上的基本操作時(shí) mand/response。表 53寄存器名 描述SDICON SDI 控制寄存器SDIPRE SDI 波特率分頻寄存器SDICCON SDI 命令控制寄存器SDICSTA SDI 命令狀態(tài)寄存器SDIDTIMER SDI 數(shù)據(jù)/忙時(shí)鐘寄存器SDIDCON SDI 數(shù)據(jù)控制寄存器SDIDCNT SDI 數(shù)據(jù)剩余計(jì)數(shù)器寄存器SDIDCON SDI 數(shù)據(jù)狀態(tài)寄存器SDIDAT SDI 數(shù)據(jù)寄存器SDIMSK SDI 中斷屏蔽寄存器數(shù)據(jù)傳送采用快方式，數(shù)據(jù)塊后接 CRC 校驗(yàn)位，操作包括但數(shù)據(jù)塊和多數(shù)據(jù)塊。多數(shù)據(jù)塊更適合快速寫(xiě)操作，多數(shù)據(jù)塊傳輸當(dāng)在 CMD 線出現(xiàn)停止命令時(shí)結(jié)束。數(shù)據(jù)傳桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 共 58 頁(yè)第 26 頁(yè)輸可以在主機(jī)端設(shè)置采用但數(shù)據(jù)或讀數(shù)據(jù)線方式。響應(yīng)標(biāo)記根據(jù)內(nèi)容不同具有四種格式，標(biāo)記長(zhǎng)度。長(zhǎng)度為 48 位或 136 位，數(shù)據(jù)塊的 CRC 算法采用 16 位 CCITT 多項(xiàng)式。當(dāng)使用寬總線模式時(shí)，數(shù)據(jù)同時(shí)在 4 根線上傳輸。開(kāi)始位（一般為低電平） 、結(jié)束位（一般為高）和 CRC 在每根數(shù)據(jù)線上傳輸。CRC 對(duì)每根數(shù)據(jù)線上單獨(dú)計(jì)算，CRC狀態(tài)響應(yīng)和 Busy 信號(hào)只通過(guò) DAT0 由卡發(fā)送給主機(jī)。（3） 協(xié)議功能描述所有主機(jī)和 SD 卡間的通信有主機(jī)控制，主機(jī)發(fā)送下述兩類命令：1) 廣播命令：廣播命令發(fā)送給所有的 SD 卡，有些命令需要響應(yīng)。2) 尋址（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）命令：尋址命令只發(fā)送給具有相應(yīng)地址的卡，并需要從卡返回一個(gè)響應(yīng)。對(duì)卡而言有兩類操作：3) 卡識(shí)別模式：在重置（reset ）后當(dāng)主機(jī)查找總線上的新卡時(shí)，出于卡識(shí)別模式。重置后 SD 卡將始終出于該模式，直到收到 SEND_RCA 命令（CMD3） 。4) 數(shù)據(jù)傳輸模式：一旦卡的 REC 發(fā)布后，將進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸模式，主機(jī)一旦識(shí)別了總線上的卡后，將進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸模式。（4） 卡識(shí)別模式在卡識(shí)別模式，主機(jī)重置所有出于卡識(shí)別模式的 SD 卡，檢驗(yàn)操作電壓范圍，識(shí)別卡并請(qǐng)求卡發(fā)送相對(duì)卡地址 RCA。操作對(duì)每個(gè)卡在各自的 CMD 線上單獨(dú)進(jìn)行，所有的數(shù)據(jù)傳送只是用 CMD 線。GO_IDLESTATE(CMD)是軟件重置命令，設(shè)置每個(gè)卡進(jìn)入 Idle 狀態(tài)，Inactive 狀態(tài)下的卡不受影響。但主機(jī)上電后所有的卡都將進(jìn)入 Idle 狀態(tài)。在識(shí)別時(shí)鐘速率 fOD 下主機(jī)開(kāi)始卡識(shí)別過(guò)程。SD 卡 CMD 線輸出驅(qū)動(dòng)是 push pull驅(qū)動(dòng)?？偩€激活后，主機(jī)要求卡發(fā)送它們有效的操作條件（ACMD41 preceding with APP_CMDCMD55 with RCA=0x0000） 。ACMD41 命令的響應(yīng)是卡的操作條件寄存器，相同的命令發(fā)送給主機(jī)上所有的卡，不兼容的卡將進(jìn)入 Inactive 狀態(tài)。主機(jī)然后發(fā)送命令 ALL_SEND_CID(CMD2)到每個(gè)卡以獲取滅個(gè)卡的唯一識(shí)別 CID 號(hào)。當(dāng)卡發(fā)送 CID后，進(jìn)入識(shí)別狀態(tài)。此后，主機(jī)發(fā)送 SEND_RELATIVE_ADDR(CMD3)，要求發(fā)布一個(gè)新的相對(duì)卡地址 RCA,地址比 CID 短，在以后的數(shù)據(jù)傳輸中用來(lái)尋址卡