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STM32F103C8T6 多端口流水灯实验报告
STM32F103C8T6 多端口流水灯实验报告
博客发布 / 学习通提交 Markdown，可直接导出 PDF；配套代码、git 操作说明，完整满足作业要求
芯片：STM32F103C8T6（Blue Pill 蓝板最小系统）
功能：GPIOA/GPIOB/GPIOC 三个端口各 1 只 LED + 板载 PC13 LED，4 个 LED 轮流闪烁，间隔 1s
一、实验目的

1. 认识 STM32F103C8T6 最小系统（Blue Pill）硬件组成，了解最小系统核心电路。

2. 掌握 STM32 GPIO 寄存器底层操作，理解 GPIO 端口时钟、模式、输出寄存器配置。

3. 使用 GPIOA、GPIOB、GPIOC 三个不同端口引脚外接 LED，实现轮流闪烁；同时复用板载 PC13 LED 加入流水灯序列。

4. 学会 Keil 工程创建、代码编译、程序烧录；掌握 Git 基础命令，将工程上传至 Gitee/GitHub 代码仓库。
   二、实验器材

5. STM32F103C8T6 最小系统板（Blue Pill）

6. 面包板、杜邦线

7. LED 发光二极管 ×3（红、绿、蓝），220Ω 限流电阻 ×3

8. ST-LINK 下载器

9. Keil MDK5 开发环境

10. Git 工具、Gitee/GitHub 账号
    三、硬件电路设计
    3.1 最小系统简介
    STM32F103C8T6 最小系统包含：主芯片、8MHz 外部高速晶振 HSE、32.768K RTC 晶振、复位电路、BOOT 启动配置电路、电源稳压、下载接口。板载 LED 连接在PC13 引脚，LED 是低电平点亮（PC13 输出 0，灯亮；输出 1，灯灭）。
    3.2 外接 LED 硬件接线
    全部 LED 采用灌电流接法：GPIO 引脚输出低电平点亮 LED，串联 220Ω 限流电阻保护 LED。
    | LED 编号 | 端口引脚 | 颜色 | 接线说明 |
    | ---- | ---- | ---- | ---- |
    | LED1 | PA0（GPIOA） | 红 | PA0 → 220Ω 电阻 → LED 阳极，LED 阴极 → GND |
    | LED2 | PB0（GPIOB） | 绿 | PB0 → 220Ω 电阻 → LED 阳极，LED 阴极 → GND |
    | LED3 | PC1（GPIOC） | 蓝 | PC1 → 220Ω 电阻 → LED 阳极，LED 阴极 → GND |
    | LED4（板载） | PC13（GPIOC） | 板载 | 板载自带，无需外接元件，低电平点亮 |
    原理：引脚输出低电平 0V，电流从 3.3V 经过 LED、电阻流入 GPIO 引脚，LED 点亮；引脚输出高电平 3.3V，两端无压差，LED 熄灭。
    3.3 电路原理图
    本实验电路原理图由STM32最小系统核心电路与多路LED流水灯驱动电路两部分组成，整体采用3.3V直流供电，所有LED均为灌电流驱动接法，电路结构简洁、稳定性高，适配本次多端口LED轮流点亮的实验需求。
    一、原理图整体架构
    

11. 供电电路：由最小系统板5V/3.3V稳压电路输出稳定3.3V电压，为芯片及所有LED外设提供工作电源，杜绝电压波动导致的器件异常。

12. 主控电路：以STM32F103C8T6主控芯片为核心，搭载8MHz外部晶振电路提供系统时钟、复位电路实现系统重启、BOOT配置电路保障正常上电启动，构成完整最小工作系统。

13. 外设驱动电路：包含4路LED指示电路，其中3路为外接独立LED电路，1路为板载LED电路，分别对应不同GPIO端口，实现多端口独立控制。
    二、详细引脚电路连接（原理图核心参数）

14. 外接LED电路：3路外设电路电路结构完全一致，均采用“GPIO引脚+220Ω限流电阻+LED指示灯+接地”的标准灌电流电路。PA0、PB0、PC1三个引脚分别串联1颗220Ω限流电阻，限流电阻可限制回路最大电流，避免过流烧毁LED灯珠及芯片GPIO引脚；电阻另一端对应接入红、绿、蓝三色LED阳极，所有LED阴极统一接入电路GND地端。

15. 板载LED电路：板载LED固定连接主控芯片PC13引脚，电路内置限流保护元件，无需外接电阻，电路结构精简，默认低电平触发点亮、高电平熄灭。
    三、电路工作原理
    电路通电后，STM32最小系统正常上电启动，系统时钟初始化完成，GPIO端口配置为通用推挽输出模式。当对应GPIO引脚输出低电平（0V）时，3.3V电源、LED灯珠、限流电阻、GPIO引脚形成完整闭合回路，产生工作电流，LED点亮；当引脚输出高电平（3.3V）时，电路两端无电压压差，回路无电流，LED熄灭。
    通过程序循环控制PA0、PB0、PC1、PC13四个引脚的电平状态，分时拉低不同端口电平、其余端口保持高电平，即可实现四路LED依次轮流点亮、循环流水的实验效果。同时220Ω限流电阻起到核心保护作用，将回路电流控制在LED额定工作范围内，保障电路长期稳定运行。
    四、原理图设计要点

16. 所有LED采用共地设计，电路布线规整，有效避免多路灯光串扰问题；

17. 严格匹配限流电阻阻值，兼顾LED亮度与器件安全，无过流、欠流问题；

18. 多端口GPIO独立布线，互不干扰，可实现单路独立控制，满足流水灯逻辑需求。
    四、程序设计思路 + 寄存器说明
    4.1 设计思路

19. 开启 GPIO 端口时钟：RCC 寄存器，GPIOA/GPIOB/GPIOC 挂载在 APB2 总线上，打开对应端口时钟。

20. 配置 GPIO 模式寄存器 CRL/CRH：将 PA0、PB0、PC1、PC13 设置为通用推挽输出模式，最大速度 2MHz。

21. 输出控制：使用 ODR 输出寄存器，写 0 点亮 LED，写 1 熄灭 LED。

22. 简单软件延时函数：循环空操作实现约 1s 延时（裸机无 SysTick，简单软件延时适合本实验）。

23. 流水逻辑：依次点亮 1 个 LED，其余全部熄灭；延时 1s，切换下一个，循环：PA0 → PB0 → PC1 → PC13，循环往复。
    4.2 寄存器地址与详细参数（重点答题部分）
    STM32F103 内核：Cortex-M3，APB2 外设基地址 0x40010000

24. RCC 时钟寄存器：RCC_APB2ENR

• 地址：0x40021018
• 位定义：
  • Bit2：IOPAEN = 1 → 开启 GPIOA 时钟
  • Bit3：IOPBEN = 1 → 开启 GPIOB 时钟
  • Bit4：IOPCEN = 1 → 开启 GPIOC 时钟

2. GPIOA 寄存器组（基地址：0x40010800）

• GPIOA_CRL（端口配置低寄存器）：0x40010800，控制 PA0~PA7
  PA0：CNF=00 (通用推挽输出)，MODE=01 (输出速度 2MHz)，对应 bit0~bit3 = 0011
• GPIOA_ODR（输出寄存器）：0x4001080C，bit0 控制 PA0 输出电平

3. GPIOB 寄存器组（基地址：0x40010C00）

• GPIOB_CRL：0x40010C00，PB0：bit0~bit3 = 0011推挽输出 2MHz
• GPIOB_ODR：0x40010C0C，bit0 控制 PB0

4. GPIOC 寄存器组（基地址：0x40011000）

• GPIOC_CRL：0x40011000，PC1 在 CRL，bit4~bit7=0011
• GPIOC_CRH：0x40011004，PC13 在 CRH，bit20~bit23=0011
• GPIOC_ODR：0x4001100C，bit1、bit13 分别控制 PC1、PC13
  CNF [1:0]：00 推挽输出；MODE [1:0]：01 → 2MHz 输出速度。
  五、C 语言 寄存器版完整代码（带详细注释）
  新建 main.c，直接复制，纯寄存器操作，不调用标准库函数
  //STM32F103C8T6 寄存器版本流水灯
  //PA0、PB0、PC1外接LED，PC13板载LED，轮流闪烁，间隔1s
  #include “stm32f10x.h”

//寄存器宏定义，直接映射地址
#define RCC_APB2ENR (*(volatile unsigned int *)0x40021018)

//GPIOA 寄存器
#define GPIOA_CRL (*(volatile unsigned int)0x40010800)
#define GPIOA_ODR ((volatile unsigned int *)0x4001080C)

//GPIOB 寄存器
#define GPIOB_CRL (*(volatile unsigned int)0x40010C00)
#define GPIOB_ODR ((volatile unsigned int *)0x40010C0C)

//GPIOC 寄存器
#define GPIOC_CRL (*(volatile unsigned int)0x40011000)
#define GPIOC_CRH ((volatile unsigned int)0x40011004)
#define GPIOC_ODR ((volatile unsigned int *)0x4001100C)

/**

• @brief 软件延时函数，简单空循环，大约延时1s（72MHz系统时钟）
  */
  void Delay1s(void)
  {
  unsigned int i,j;
  for(i=0;i<1000;i++)
  for(j=0;j<7200;j++);
  }

/**

• @brief GPIO初始化：PA0 PB0 PC1 PC13 推挽输出
  */
  void LED_GPIO_Init(void)
  {
  //1. 开启APB2端口时钟，Bit2 IOPA、Bit3 IOPB、Bit4 IOPC置1
  RCC_APB2ENR |= (1<<2) | (1<<3) | (1<<4);

  //==== GPIOA PA0配置：推挽输出，2MHz
  GPIOA_CRL &= ~(0x0F << 0); //清空PA0对应的4位
  GPIOA_CRL |= (0x03 << 0); //MODE=01,CNF=00 →0011=0x03
  GPIOA_ODR |= (1<<0); //PA0初始高电平，LED熄灭

  //==== GPIOB PB0配置：推挽输出，2MHz
  GPIOB_CRL &= ~(0x0F << 0);
  GPIOB_CRL |= (0x03 << 0);
  GPIOB_ODR |= (1<<0); //PB0初始高电平，LED熄灭

  //==== GPIOC PC1配置：推挽输出，2MHz
  GPIOC_CRL &= ~(0x0F << 4); //PC1对应bit4~bit7
  GPIOC_CRL |= (0x03 << 4);
  GPIOC_ODR |= (1<<1); //PC1初始高电平，LED熄灭

  //==== GPIOC PC13配置：推挽输出，2MHz，PC13在CRH寄存器，每组4bit，13号引脚对应第5组(bit20~23)
  GPIOC_CRH &= ~(0x0F << 20);
  GPIOC_CRH |= (0x03 << 20);
  GPIOC_ODR |= (1<<13); //PC13初始高电平，板载LED熄灭
  }

int main(void)
{
LED_GPIO_Init(); //初始化GPIO

while(1) { //第1步：点亮PA0，其余全部熄灭 GPIOA_ODR &= ~(1<<0); //PA0输出低，亮 GPIOB_ODR |= (1<<0); GPIOC_ODR |= (1<<1) | (1<<13); Delay1s(); //第2步：点亮PB0，其余熄灭 GPIOA_ODR |= (1<<0); GPIOB_ODR &= ~(1<<0); GPIOC_ODR |= (1<<1) | (1<<13); Delay1s(); //第3步：点亮PC1，其余熄灭 GPIOA_ODR |= (1<<0); GPIOB_ODR |= (1<<0); GPIOC_ODR &= ~(1<<1); GPIOC_ODR |= (1<<13); Delay1s(); //第4步：点亮PC13板载LED，其余熄灭 GPIOA_ODR |= (1<<0); GPIOB_ODR |= (1<<0); GPIOC_ODR |= (1<<1); GPIOC_ODR &= ~(1<<13); Delay1s(); }

}
六、实验步骤

1. 硬件搭建：面包板接入 3 只 LED+220Ω 电阻，分别连接 PA0、PB0、PC1 到 LED 阳极，LED 阴极接 GND。
2. Keil MDK 新建 STM32F103C8 工程，添加 main.c，选择芯片 STM32F103C8T6，配置 ST-LINK 下载。
3. 编译工程，检查无报错，将程序烧录进最小系统板。
4. 上电测试：4 个 LED 按照 PA0→PB0→PC1→PC13 顺序轮流点亮，间隔 1 秒循环。
5. 现象观察：每时刻只有 1 个灯亮，其余熄灭，循环流水。
   七、实验现象与结果
   烧录程序上电后：
   

八、实验分析与问题总结

1. PC13 板载 LED 特性：Blue Pill 板上 PC13LED 是低电平点亮，很多新手容易写反电平，出现常亮 / 不亮。
2. 软件延时：本实验是简单循环延时，精度不高，适合演示；高精度延时需要使用 SysTick 定时器。
3. 寄存器配置注意：CRL 控制引脚 0\7，CRH 控制引脚 8\15，PC13 属于 CRH，不能写到 CRL。
4. 必须开启端口时钟！不开启 RCC 时钟，GPIO 寄存器无法读写，LED 完全不动作，是最常见错误。