【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。

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

/*
* Name : main
* Description : ---
* Author : ysloveivy.
*
* History
* --------------------
* Rev : 0.00
* Date : 11/21/2015
*
* create.
* --------------------
*/
int main(void)
{
int i;
led.initialize();
//三色LED交替点亮
while(1){
LED_RED_ON;
LED_GREEN_OFF;
LED_BLUE_OFF;
for(i = 0;i < 10000000;i++);
LED_RED_OFF;
LED_GREEN_ON;
LED_BLUE_OFF;
for(i = 0;i < 10000000;i++);
LED_RED_OFF;
LED_GREEN_OFF;
LED_BLUE_ON;
for(i = 0;i < 10000000;i++);
}
}

复制代码

2、GPIO初始化

/*
* Name : initialize
* Description : ---
* Author : ysloveivy.
*
* History
* --------------------
* Rev : 0.00
* Date : 11/21/2015
*
* create.
* --------------------
*/
static int initialize(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_uInitStructure;
//LED IO初始化
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOI,ENABLE);
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
GPIO_uInitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; //设置端口为输出模式
GPIO_uInitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //输出类型为推挽输出
GPIO_uInitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉输出
GPIO_uInitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //设置IO输出等级
GPIO_Init(GPIOI,&GPIO_uInitStructure);
//PI5、PI6、PI7、接三色LED灯，PI5、PI6、PI7置高电平，灯熄灭
GPIO_SetBits(GPIOI,GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7);
return 0;
}