STM32WLE5的GPIO介绍

STM32WLE5引脚说明

GPIO是通用输入/输出端口的简称，用于感知外界信号(输入模式)，控制外部设备（输出模式），是STM32WL的一种外设，与芯片的大部分引脚直接挂钩。这里的重点就是，GPIO一定是程序可控制的引脚。GPIO的引脚与外部硬件设备连接，可实现与外部通讯、控制外部硬件或者采集外部硬件数据的功能。

STM32WLE5CB芯片为48脚芯片，如下图所示：



由上图可知，并不是所有的引脚都是GPIO引脚，STM32WL的 引脚可以分为下面几类：
1.电源引脚：引脚图中的 VDD、VDDA、VBAT、VDDPA、VDDRF 等都属于电源引脚。
2.晶振引脚：引脚图中的 PC14、PC15 和 OSC_IN、OSC_OUT 都属于晶振引脚，包括主晶振IO和RTC晶振IO，不过它们还可以作为普通引脚使用。
3.复位引脚：引脚图中的 NRST 属于复位引脚，不做其他功能使用。
4.下载引脚：引脚图中的 PA13、PA14、PA15、PB3 和 PB4 属于 JTAG 或SW 下载引脚。不过它们还可以作为普通引脚或者特殊功能使用，具体的功能可以查看芯片数据手册，里面都会有附加功能说明。当然，STM32WL 的串口功能引脚也是可以作为下载引脚使用。
5.BOOT 引脚：引脚图中的 PH3-BOOT0属于 BOOT 引脚。
以上五部分IO组成的系统我们可以称为是最小系统。

GPIO 引脚：引脚图中的 PA、PB、PC等均属于 GPIO 引脚。从引脚图可以看出，GPIO 占用了 STM32WL 芯片大部分的引脚。并且每一个端口最多16个引脚，比如 PA 端口，它有 PA0-PA15。

STM32WL的大部分引脚除了当GPIO使用之外，还可以复用为外设功能引脚。一般来说其用途可以做如下划分：
1.专用器件接到专用的总线上，比如I2C, SPI, SDIO, FSMC, DCMI等这些总线的器件需要接到专用的IO上。
2.普通的元器件接到GPIO上，比如蜂鸣器，LED，按键等元器件用普通的GPIO即可。
3.如果还有剩余，可以根据项目需要引出或不引出均可。

那么，具体每个引脚的功能信息，可以看下图。













如上所示，从数据手册中我们可以获取引脚的名字、引脚类型、引脚容忍的电压值和引脚复用功能等信息。

GPIO功能框图

每个GPIO内部都有这样的一个电路结构，这个结构的功能原理网上介绍的很多，这里就不再赘述。




GPIO相关配置寄存器

每组GPIO端口含下面10个寄存器，它们可以控制一组GPIO的各个IO口。
1.一个端口模式寄存器（GPIOx_MODER）
2.一个端口输出类型寄存器(GPIOx_OTYPER)
3.一个端口输出速度寄存器（GPIOx_OSPEEDR)
4.一个端口上拉下拉寄存器（GPIOx_PUPDR)
5.一个端口输入数据寄存器（GPIOx_IDR）
6.一个端口输出数据寄存器（GPIOx_ODR)
7.一个端口置位/复位寄存器（GPIOx_BSRR)
8.一个端口配置锁存寄存器（GPIOx_LCKR)
9.两个复用功能寄存器（低位GPIOx_AFRL & GPIOx_AFRH)

下面介绍一下本文需要用到的两个寄存器：

1、GPIO端口模式寄存器

查看参考手册上的GPIO端口模式寄存器，如下：



       由此可知STM32WLE5支持四种工作模式：

       00：输入

       01：通用输出模式

       10：复用功能模式

       11：模拟模式（复位状态）

2、端口输出类型寄存器

查看参考手册上的GPIO端口输出类型寄存器，如下：



由此可知，输出类型分为：

0：推挽输出(复位状态)

1：开漏输出


基于GPIO控制的点灯程序设计

上面已介绍了GPIO的相关知识，本部分将基于LM401评估的设计及SubGHz_Phy_PingPong例程，介绍一下点亮LED灯的实现过程。

系统时钟配置

作为低功耗处理器，STM32WL一般用MSI时钟作为系统主时钟，默认使用最高的48MHz频率。配置如下：



PS：这里配置LSE时钟，主要是为RTC使用，本例程中的HAL_Delay()函数也有使用。


GPIO端口配置

由开发板的原理图可知，LED灯的设计连接如下：



看上图，开发板上带了三个LED灯，分别连接到GPIO的PB3，PB4, PB5端口。

本文以点亮LED1为例，初始化PB5端口。SDK中的LED灯初始化函数是BSP_LED_Init(), 具体实现如下：



LED闪灯程序

本文中设计一个LED灯每隔500ms闪烁的程序，那么SubGHz_Phy_PingPong例程中的具体函数调用及实现代码如下：



以上就是基于开发板SDK实现的普通GPIO控制LED闪灯的程序。

闪灯的实现方式有两种，一种就是上图中直接调用LED状态翻转函数实现，具体实现细节如下：



另一种是直接调用GPIO的Write函数，分别写入1或0，以实现LED灯的亮或灭。比如：

写入1的调用是：

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);

写入0的调用是：

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);


固件编译与烧写测试
程序编写完成，按下图所示，点击“编译”和“下载”图标即可完成相应的固件编译和烧写工作。烧写完成即可看到蓝灯闪烁的效果。



如果烧写失败，请检查如下设置是否一致：





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