【零基础学习STM32】第一讲：GPIO输出实验——点亮三色LED

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heart蓝色CD 发布时间：2018-1-24 10:25

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本帖最后由 heart蓝色CD 于 2018-2-9 16:10 编辑

一、概述：
1、发光二极管简介
   发光二极管是半导体二极管的一种，可以把电能转化为光能，常简写为LED。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压约为5V。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：
                                                                                    R = (E - UF)/IF
式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流。LED广泛应用于各种电子电路、家电、仪表等设备中，做电源或电平指示。

2、STM32 GPIO简介
   STM32F4每组通用I/O 端口包括4 个32 位配置寄存器（MODER、OTYPER、OSPEEDR 和PUPDR）、2 个32 位数据寄存器（IDR 和ODR）、1 个32 位置位/复位寄存器(BSRR)、1 个32 位锁定寄存器(LCKR) 和2 个32 位复用功能选择寄存器（AFRH 和AFRL）等。
GPIO可以配置成以下8种工作模式：

浮空输入：此端口在默认情况下什么都不接，呈高阻态，这种设置在数据传输时用的比较多。
上拉输入：上拉输入模式与浮空输入模式相比，仅仅是在数据通道上部，接入了一个上拉电阻，这个上拉电阻的阻值介于30K~50K欧姆，CPU可以随时在输入数据寄存器的另一端，读出I/O端口的电平状态。这种模式的好处在于我们什么都不输入时，由于内部上拉电阻的原因，处理器会觉得我们输入了高电平，这就避免了不确定的输入。该端口在默认情况下输入为高电平。
下拉输入：下拉输入模式与浮空输入模式相比，仅仅是在数据通道上部，接入了一个下拉电阻。与上拉输入模式类似，这种模式的好处在于外部没有输入时，由于内部下拉电阻的原因，我们的处理器会觉得我们输入了低电平。
模拟功能：STM32的模拟输入通道的配置很简单，信号从I/O端口直接进入ADC模块。此时，所有的上拉、下拉电阻和施密特触发器，均处于断开状态，因此输入数据寄存器将不能反映端口上的电平状态，也就是说，模拟输入配置下，信号不经过输入数据寄存器，CPU不能在输入数据寄存器上读到有效的数据。该输入模式，使我们可以获得外部的模拟信号。
开漏输出：开漏输出不可以直接输出高电平，开漏输出的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。
推挽输出：推挽输出可以输出高、低电平，连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两个互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源决定。
开漏复用输出：GPIO的基本功能是普通的I/O，而STM32有自己的各个功能模块，这些内置外设的外部引脚是与标准GPIO复用的，当作为这些模块的功能引脚时就叫复用。开漏复用输出功能模式与开漏输出模式相比，不同的是输出控制电路的输入，是和片上外设的输出信号相连即与复用功能的输出端相连，此时，输出数据寄存器在输出通道被断开。
推挽复用输出：推挽复用输出功能模式与推挽输出模式相比，不同的是输出控制电路的输入，是和片上外设的输出信号相连，即与复用功能的输出端相连，而输出数据寄存器在输出通道被断开。( Y# x8 S( V9 E/ Z) g3 K: ^9 X3 g9 P

二、硬件电路：

在icore3双核心开发板中（如图1-0，图1-1所示），采用一个独立的红绿蓝三色LED与STM32F407相连，限流电阻为1K。其中，红色LED与PI5引脚相连，绿色LED与PI6引脚相连，蓝色LED与PI7引脚相连。

三、实验原理：

本实验通过STM32的三个GPIO口驱动三色LED的三个通道，将GPIO设置为推挽输出模式，采用灌电流的方式与LED连接（如图1-2所示），GPIO输出高电平LED熄灭，GPIO输出低电平LED点亮，通过控制GPIO输出的电平高低从而控制LED的亮灭。

四、源代码：

1、主函数

/*5 @6 p& L$ ?7 Y, H
* Name : main2 j' c4 n5 C7 S4 C- v# Y
* Description : ---" ^+ A. [7 C- e* n
* Author : ysloveivy.1 d+ X: j n, M8 p, { _
*" f' c) Y' t( h% K1 _
* History. W# O+ C3 L e7 M! R) E& y
* --------------------" G3 I0 r$ s/ K6 N
* Rev : 0.00& J& s& E; h9 j. i' |
* Date : 11/21/2015
: H$ w. F: s. a5 l
*
! [# s- f3 V, @" M) D _- D
* create.
7 v& k3 `3 w' E5 d; g. @7 }- z
* --------------------
9 v% [+ Q& s5 V# k
*/
9 S! Q9 q. e5 {2 L
int main(void)
$ Z! h9 T f: W: u- m* ? F
{
9 P% I; Y7 n+ z% n h
int i;1 s' b4 a* N' S% U+ ?- M
- A5 A. Y+ p6 I* Q% v3 g. E) m5 l
led.initialize();
- l- C" x b/ {' |# Y& J
* ~) I2 n9 f$ J* Y" W1 M3 [
//三色LED交替点亮& T& i1 U4 h) M1 Q2 x
while(1){
8 q: y( |. k9 s; _4 w1 G# t5 M: A
LED_RED_ON;
7 Q' i* Q+ [" w+ b. ?$ h
LED_GREEN_OFF;
& ~) h: b; a5 U: J6 l" E1 S- p
LED_BLUE_OFF;
2 p' T6 O. q5 F0 b
for(i = 0;i < 10000000;i++);
0 b6 T0 {- R9 {' z) h
LED_RED_OFF;" T3 w" W& y( B/ z$ l0 b# c# {+ ]
LED_GREEN_ON;
: M: R* L, q0 \! r
LED_BLUE_OFF;3 Q) `4 @$ k; k g5 y" t/ C$ E
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; l. P' q( j" L
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LED_GREEN_OFF;
$ E$ ] z% G4 \* {6 _
LED_BLUE_ON;& q w) h9 t# g7 \& s* n
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}
3 n5 l" v) l- ^, K8 u0 B( O
}

复制代码

2、GPIO初始化

/*
2 o" ^4 ?. x4 ], }
* Name : initialize) Z* K' D, }0 U
* Description : ---: ~* P/ q9 i5 Y; |3 W$ T4 s$ l
* Author : ysloveivy.
3 Y# q8 ]: W6 `2 W9 `
** y5 d% D/ n, n
* History- V/ p) R! h- Z7 Z
* --------------------
9 n3 i" M* f2 P i2 m
* Rev : 0.00) c$ P/ [+ N1 Z
* Date : 11/21/2015& `. N7 o$ L. A9 L% M. ^
*
3 X/ x4 m0 g, Q7 w
* create.+ ^6 m/ M- a9 @+ o" f" W- K, L
* --------------------8 Y7 C* l4 _9 L. _0 l1 e
*// h' N. K3 C0 m4 g( s* ?0 C
static int initialize(void)0 D& o0 R A3 h, \) T$ L
{* m; o6 V- |# c" e, r
GPIO_InitTypeDef GPIO_uInitStructure;2 C' J; h/ a/ ~ |# j7 g) d
9 ~0 O: ], M) N/ b, I
//LED IO初始化
; Z* O1 M, u) l% ^- F7 I# v
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOI,ENABLE);% Z" a/ A" n @# k) _- k, B
GPIO_uInitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; //设置连接三色LED灯的IO端口
) F$ q. _( m8 W
GPIO_uInitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; //设置端口为输出模式
& o' ^; Q2 n3 G2 m" j0 b- v
GPIO_uInitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //输出类型为推挽输出5 w y) E5 p+ V; `8 Q& L i: j
GPIO_uInitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉输出9 {1 @% s" m8 q
GPIO_uInitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //设置IO输出等级! C/ y; i; y; m* z9 r. p
& I' H+ x$ f% q/ w+ H t% q3 z
GPIO_Init(GPIOI,&GPIO_uInitStructure);) F; S; Z2 E9 [% A, u' H( _! k
, n! x/ |: \7 z' o, k% \- ^( Q& @
//PI5、PI6、PI7、接三色LED灯，PI5、PI6、PI7置高电平，灯熄灭
& L1 b1 B; \5 u" ~# R
GPIO_SetBits(GPIOI,GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7);
5 m5 p9 B% r; o9 ^- `; m
# i% p) W4 u7 w, H) o
return 0;/ L% H0 k0 ]" \2 T& ~) _
}