3. 流水灯

任务定义

本案例基于STM32F103系列单片机（以STM32F103C8T6为例），使用寄存器开发方式，通过GPIOA的端口输出数据寄存器（ODR）实现8个LED的流水灯效果。核心目标是掌握GPIO多位操作的移位控制方法，理解端口输出数据寄存器与引脚电平的对应关系。

硬件连接

将8个LED阳极分别串联330Ω限流电阻后接至PA0~PA7引脚，LED阴极统一接地。当PAx输出高电平时对应LED点亮，输出低电平时熄灭。

寄存器配置

GPIOA端口基地址为0x40010800。需要配置两个寄存器：端口配置低寄存器（CRL，偏移0x00）和端口输出数据寄存器（ODR，偏移0x0C）。CRL控制PA0~PA7的模式，每4位对应一个引脚，其中MODE位设为输出模式（10：2MHz推挽输出），CNF位设为通用推挽输出（00）。ODR寄存器低8位直接对应PA0~PA7的输出电平。

代码实现

#include "stm32f10x.h"

void delay_ms(uint32_t ms) {
    uint32_t i, j;
    for (i = 0; i < ms; i++)
        for (j = 0; j < 8000; j++);
}

int main(void) {
    /* 使能GPIOA时钟（RCC_APB2ENR 偏移0x18，bit2为IOPAEN）*/
    RCC->APB2ENR |= (1 << 2);
    
    /* 配置PA0~PA7为推挽输出，2MHz */
    GPIOA->CRL &= 0x00000000;          /* 先清零低32位 */
    GPIOA->CRL |= 0x22222222;          /* 每个引脚MODE=10, CNF=00 */
    
    uint8_t led_pattern = 0x01;         /* 初始点亮PA0 */
    
    while (1) {
        GPIOA->ODR = led_pattern;       /* 将当前模式写入ODR */
        delay_ms(200);                  /* 延时200ms */
        led_pattern <<= 1;              /* 左移一位 */
        if (led_pattern == 0x00)        /* 移出第8位后重新开始 */
            led_pattern = 0x01;
    }
}

代码说明

程序首先通过RCC_APB2ENR寄存器使能GPIOA时钟。CRL寄存器清零后写入0x22222222，每个引脚对应的4位字段值为二进制0010，即MODE=10（2MHz输出）、CNF=00（推挽输出）。主循环中，led_pattern变量从0x01开始，每次循环将当前值写入ODR寄存器点亮对应LED，延时200ms后左移一位。当led_pattern左移溢出变为0时，重新赋值为0x01，实现从PA0到PA7的循环流水效果。

验证方法

将代码编译后通过ST-Link下载至STM32F103C8T6开发板。观察8个LED是否按PA0→PA1→PA2→PA3→PA4→PA5→PA6→PA7顺序依次点亮，每个LED点亮持续约200ms，到达PA7后跳回PA0重新开始循环。若观察到上述循环流水现象，且每个时刻仅有一个LED点亮，则验证通过。若所有LED同时点亮或全部熄灭，应检查CRL寄存器配置值是否正确以及硬件连接是否可靠。