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【经验分享】STM32——GPIO

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STMCU小助手 发布时间:2022-1-29 00:49
对于初学者而言,最简单的是对芯片上的IO进行操作,我们学习ARM时候,第一个工程就是点亮LED,STM32F103ZET6通用输入输出接口(General-Purpose Inputs/Outputs),每个GPIO都可以由软件配置成输出(推免或开漏)、输入(带或不带上拉或下拉)或复用的外设功能端口。多数GPIO引脚都与数字或模拟的复用外设共用。具体的细节请参考Datasheet。
     回到MDK开发平台,现在要在main.c中加入相关代码了。代码清单如下:
  1. #include "stm32f10x_lib.h"
  2.   
  3. int main()
  4. {
  5.        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);     //开启外设时钟
  6.        GPIOD->CRL = 0x33333333;                           //设置端口配置寄存器
  7.        GPIOB->CRL = 0x33333333;
  8.        while(1)
  9.        {            
  10.               GPIOD->ODR = 0xffffffbf;                       //设置端口输出寄存器
  11.               for(i=0;i<1000000;i++);                                   //延时
  12.               GPIOD->ODR = 0xffffffff7;
  13.               for(i=0;i<1000000;i++);
  14.               GPIOD->ODR = 0x00000000;
  15.               GPIOB->ODR = 0xffffffff;
  16.               for(i=0;i<1000000;i++);
  17.               GPIOB->ODR = 0x00000000;
  18.        }
  19. }
复制代码

  上述代码中,#include "stm32f10x_lib.h"包含了开发stm32f10x系列芯片所需的基本头文件,在进行程序编写的时候,务必要包含此头文件。
       RCC_APB2PeriphClockCmd()函数是设置外设时钟。ARM与C51单片机不同的是,不用外设的时候,如IO口、ADC、定时器等等,都是禁止时钟的,以达到节能的目的,只有要用到的外设,才开启它的时钟。因此在需要用到GPIOB和GPIOD的时候,我们需要先开启它的时钟,具体用到的是函数库里面的函数:
  1. void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)
复制代码

  其中,第一个参数需要指示要开启什么端口的时钟,RCC_APB2Periph_GPIOx就是开启GPIOx的时钟,第二个参数需要指示是开启还是关闭,ENABLE/DISABLE。
       开启外设时钟之后,然后就开始对GPIO的配置寄存器进行设置了。具体设置方式参考《基于MDK的STM32处理器开发应用》一书中,“7.1 通用IO端口”。While循环里面就是给GPIO的端口输出寄存器赋值,由于我手上这款开发板三个LED灯分别接的是PG13、PG14和PG15,所以只要将G端口相应的位上置1就可以了。
       编译之后我们发现编译器报错,Undefined symbol RCC_APB2PeriphClockCmd,是因为我们使用了的RCC_APB2PeriphClockCmd()函数在头文件中声明了,却没有在C文件中定义,这个函数在Keil\ARM\RV31\LIB\ST\STM32F10x\stm32f10x_rcc.c中,将这个文件复制到工程的根目录下,然后在屏幕左边的Workspace中添加进来,就可以了。
       其实在MDK的库中,还定义了很多宏,可以避免让我们自己去查找相关资料来设置寄存器的各个位。
对于LED的亮灭可用以下代码进行实现:
  1. #include "stm32f10x.h"
  2. static u8  fac_us=0; //us延时倍乘数     
  3. static u16 fac_ms=0; //ms延时倍乘数,在ucos下代表每个节拍的ms数
  4. void delay_init(void);
  5. void delay_ms(u16 nms);
  6. void LED_Init(void);//初始化
  7. int main(void)
  8. {
  9.         
  10.        delay_init();          //初始化延时函数
  11.        LED_Init();        //初始化LED端口
  12.      
  13.      
  14.     while(1)
  15.     {
  16.     GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13);  //亮  等同LED0=0;
  17.     GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_14);    //灭  等同LED1=1;
  18.     GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_15);    //灭  等同LED2=1;
  19.     delay_ms(500);              //延时500ms
  20.     GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13);  
  21.     GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_14);
  22.     GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_15);   
  23.     delay_ms(500);                     
  24.     GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13);   
  25.     GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_14);   
  26.     GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_15);
  27.     delay_ms(500);
  28.     }
  29. }
  30. void LED_Init(void)   //LED对应IO初始化
  31. {      
  32.   GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  33.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE);  //使能GPIO时种
  34.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;        //LED0,LED1,LED2对应IO口
  35.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;       //推免输出
  36.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;      //IO速度为50Mhz
  37.   GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);             //初始化GPIO
  38.   GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15);    //GPIOG13,G14,G15设置高,灯灭

  39. void delay_init()   //延时函数初始化
  40. {
  41.     SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);
  42.     fac_us=SystemCoreClock/8000000;
  43.     fac_ms=(u16)fac_us*1000; //每个ms需要的systick时钟数
  44. }      
  45. void delay_ms(u16 nms) //延时nms
  46. {               
  47.     u32 midtime;         
  48.     SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms;//时间加载(SysTick->LOAD为24bit)
  49.         //SysTick->LOAD为24位寄存器,所以最大延时为:nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK对72M条件下,nms<=1864ms
  50.     SysTick->VAL =0x00;           //清空计时器÷
  51.     SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;          //开始倒数
  52.     do
  53.     {
  54.         midtime=SysTick->CTRL;
  55.     }
  56.     while((midtime&0x01)&&!(midtime&(1<<16)));//等待时间到达
  57.     SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;       //关闭计数器
  58.     SysTick->VAL =0X00;       //清空计数器           
  59. }  
复制代码


由于我们使用了GPIO_InitTypeDef类型,所以我们需要找到它的定义,这个定义包含在“…\Keil\ARM\RV31\LIB\ST\STM32F10x\stm32f10x_gpio.c”中,将文件复制到工程根目录下,然后再添加进入工程中,编译才不会报错。
   在绝大多数C编译器中,要求所有的变量声明都在执行语句块之前,也就是说如果需要定义的变量需要先在进入main函数一开始就全部定义好,如果执行了某一条语句之后再定义变量的话,就会报错。

补充(一):
有三种方式可以控制LED亮灭:
1、通过位段操作实现IO口控制;
  1. int main(void)
  2. {
  3.   
  4.     delay_init();         //初始化延时函数
  5.     LED_Init();       //初始化LED端口
  6.      
  7.   while(1)
  8.     {
  9.     GPIO_bits_OUT(GPIOG,13,3,0x0006);
  10.            delay_ms(500);
  11.       GPIO_bits_OUT(GPIOG,13,3,0x0005);
  12.         delay_ms(500);
  13.       GPIO_bits_OUT(GPIOG,13,3,0x0003);
  14.         delay_ms(500);
  15.     }
  16. }


  17. /*以下:*GPIOx:对应的IO口,start_bit:并行输出的起始值,bit_size:并行输出的位数*/

  18. void GPIO_bits_OUT(GPIO_TypeDef* GPIOx, u8 start_bit, u8 bit_size,u16 outdata)
  19. {
  20.   u8 i=0;
  21.     u16 bu1=0;u16 middata=1;

  22.     if( bit_size>(16-start_bit) )
  23.      bit_size=16-start_bit;
  24.      
  25.     i=start_bit;
  26.     if(i>0)
  27.          {
  28.              while(i--)
  29.          { bu1+=middata; middata*=2;}
  30.          }
  31.      
  32.    assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
  33.    
  34.      GPIOx->ODR&=(  ( (0xffff<<bit_size) <<start_bit ) |bu1   );
  35.      GPIOx->ODR|=(outdata<<start_bit);     
  36. }
复制代码

2、通过位带操作实现IO口控制;
3、通过库函数直接操作实现IO控制;

1294708-20180814163013681-282670528.png

补充(二):STM32中GPIO的8种工作模式
      
  • 模拟输入  用于模拟量的输入,或者低功耗下省电。
  • 下拉输入  端口内下拉电阻电路导通。默认为低电平,外部高电平动作。
  • 上拉输入  端口内上拉电阻电路导通,默认为高电平,外部低电平动作。
  • 浮空输入  端口内上下MOSFET均不导通,高阻态,输入状态仅由端口决定。
  • 开漏输出  端口输出为0时内部下拉电阻电路接地,输出1时端口相当于悬空,即默认只能输出0,如果外部需要输出1,需要外接上拉电阻电路。
  • 推挽输出  端口输出为0时内部下拉电阻电路接地,输出1时内部接上拉电阻电路,默认输出为0。
  • 复用开漏输出 内部设置同开漏,但被其他外设复用。
  • 复用推挽输出 内部设置同推挽,但被其他外设复用。
    小补充:

    • 上拉电阻就是:将一个不确定信号(高或低电平),通过一个电阻与电源VCC相连,固定在高电平;
    • 下拉电阻就是:将一个不确定信号(高或低电平),通过一个电阻与地GND相连,固定在低电平。

  • 作为普通的GPIO输入:根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入,同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
  • 作为普通的GPIO输出:根据需要配置该引脚为推免输出或开漏输出,同时不要使能该引脚对应的所有复用功能。
  • 作为普通模拟输入:配置该引脚为模拟模拟输入模式,同时不要使能该引脚对应的所有复用功能。
  • 作为内置外设的输入:根据需要配置该引脚为浮空输入,带弱上拉输入或带弱下拉输入,同时使能该引脚的复用功能。
  • 作为内置外设的输出:根据需要配置引脚为复用推挽输出或复用开漏输出,同时使能该引脚的对应的所有复用功能模块。


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