实验二：标准外设库方式流水灯与Keil仿真

一、实验目的

1. 掌握STM32标准外设库（SPL）的工程搭建与GPIO库函数用法；
2. 用标准外设库实现LED轮流闪烁；
3. 使用Keil软件仿真逻辑分析仪观察GPIO输出波形，分析闪烁周期。

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二、实验硬件

元件	引脚	说明
红色LED	PA0	高电平亮
蓝色LED	PA2	高电平亮
绿色LED	PB0	高电平亮
板载LED	PC13	低电平亮

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三、工程项目创建与添加库文件详细过程

3.1 新建Keil工程

1. 打开Keil μVision5 → Project → New μVision Project；
2. 选择保存路径，命名为Task2_SPL；
3. 器件选择窗口选STMicroelectronics → STM32F1 Series → STM32F103 → STM32F103C8；
4. 弹出"Manage Run-Time Environment"，先点Cancel，后面手动加库。

3.2 目录结构

在工程文件夹下建立如下结构：

Task2_SPL/ ├── Libraries/ │ ├── inc/ （标准外设库头文件） │ │ ├── stm32f10x.h │ │ ├── stm32f10x_gpio.h │ │ ├── stm32f10x_rcc.h │ │ ├── core_cm3.h │ │ ├── system_stm32f10x.h │ │ └── stm32f10x_conf.h │ └── src/ （标准外设库源文件） │ ├── stm32f10x_gpio.c │ ├── stm32f10x_rcc.c │ ├── system_stm32f10x.c │ └── misc.c ├── Startup/ │ └── startup_stm32f10x_md.s （启动文件） ├── User/ │ └── main.c └── Listings/ Objects/ （编译输出）

3.3 添加源文件到Keil

1. 在Keil左侧Project面板，右键Source Group 1→ Add Existing Files；
2. 选择Libraries/src/下的：
   • stm32f10x_gpio.c
   • stm32f10x_rcc.c
   • system_stm32f10x.c
   • misc.c
3. 再把startup_stm32f10x_md.s和User/main.c加进来。

3.4 配置头文件路径与宏

1. 右键工程 →Options for Target（或按Alt+F7）；

2. 切到C/C++选项卡：

   • Include Paths点…加入：

     ../Libraries/inc ../User

   • Define框中填入：USE_STDPERIPH_DRIVER, HSE_VALUE=8000000

3. 切到Debug选项卡：

   • 选Use Simulator（软件仿真）；
   • 点Settings→ 仿真选项卡中Dialog DLL保持默认；

4. 点OK保存。

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四、程序代码

#include"stm32f10x.h"/* 软件延时约1ms（8MHz主频粗略值） */voidDelay_ms(volatileunsignedintms){unsignedinti,j;for(i=0;i<ms;i++)for(j=0;j<800U;j++){;}}intmain(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;/* 1. 开GPIOA/B/C和AFIO时钟 */RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);/* 2. PA0、PA2 推挽输出50MHz */GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_2;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);/* 3. PB0 推挽输出50MHz */GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);/* 4. PC13 推挽输出50MHz */GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_13;GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruct);/* 5. 初始全灭：外接灯写0，板载灯写1 */GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_2);GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);/* 6. 流水循环 */while(1){/* 红灯 PA0 */GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);Delay_ms(1000);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);/* 蓝灯 PA2 */GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);Delay_ms(1000);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);/* 绿灯 PB0 */GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);Delay_ms(1000);GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);/* 板载灯 PC13（低电平亮） */GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);Delay_ms(1000);GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);}}

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五、Keil软件仿真逻辑分析仪观察波形

5.1 操作步骤

1. 编译通过后按Ctrl+F5进入Debug仿真；
2. 菜单View → Analysis Windows → Logic Analyzer；
3. 在弹出的Logic Analyzer窗口点Setup（左上角）；
4. 点New(Insert)，依次添加：
   • PORTA.0（红灯）
   • PORTA.2（蓝灯）
   • PORTB.0（绿灯）
5. 每个信号的Display Type改为Bit；
6. 点Close，然后按F5运行；
7. 波形绘制出来后，用Zoom In/Out调整时间轴。

5.2 仿真波形图

5.3 波形分析

信号	引脚	高电平时间	低电平时间	周期
红色	PA0	约1s	约3s	约4s
蓝色	PA2	约1s	约3s	约4s
绿色	PB0	约1s	约3s	约4s

• 三个引脚均为方波，高电平宽度约1秒，对应每只灯点亮的时间；
• 低电平约3秒，对应其余3只灯轮流亮的时间；
• 三路信号相位依次错开，符合流水灯逻辑；
• 高低电平转换周期（LED闪烁周期）实测约为1秒，与软件延时目标值基本一致；
• 软件循环延时不是精确1秒，受编译器优化和指令周期影响，若需精确周期应改用SysTick定时器。

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六、实验总结

通过本实验，掌握了标准外设库的工程搭建方法，学会了用库函数（RCC_APB2PeriphClockCmd、GPIO_Init、GPIO_SetBits等）快速配置GPIO，并使用Keil逻辑分析仪直观观察到了流水灯的输出时序波形，验证了代码逻辑的正确性。