STM32单片机GPIO口点亮流水灯
任何一个单片机，最简单的外设莫过于 IO 口的高低电平控制了，本文将通过一个经典的流水灯程序，了解 STM32F1 的 IO 口作为输出LED：DS0 和 DS1 交替闪烁，实现类似流水灯的效果。

% S. U$ F2 O+ zSTM３２IO口简介
本文将要实现的是控制ALIENTEK 精英 STM32开发板上的两个LED实现一个类似流水灯的效果，该实验的关键在于如何控制 STM32 的 IO 口输出。了解了 STM32 的 IO 口如何输出的，就可以实现流水灯了。
+ L2 U& F7 l7 d! H9 o# _" J1 CSTM３２上有众多IO口，每个GPI/O端口有两个32位配置寄存器(GPIOx_CRL，GPIOx_CRH)，两个32位数据寄存器(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)，一个32位置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR)，一个16位复位寄存器(GPIOx_BRR)和一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)。每个 IO 口可以自由编程，但 IO 口寄存器必须要按 32 位字被访问。STM32 的很多 IO 口都是 5V 兼容的，这些 IO 口在与 5V 电平的外设连接的时候很有优势，具体哪些 IO 口是 5V 兼容的，可以从该芯片的数据手册管脚描述章节查到（I/O Level 标 FT 的就是 5V 电平兼容的）。


2 U) {0 I& j1 B
) Z" f3 S; m" M  T4 F/ g1 V# ZSTM32 的 IO 口相比 51 而言要复杂得多，所以使用起来也困难很多。首先 STM32 的 IO 口
可以由软件配置成如下 8 种模式：
! V9 u; J  p) `' |  B1、输入浮空
9 M6 \: ~3 |' R. I" A7 C' o2、输入上拉
3、输入下拉
# `- S; F* x" n9 O6 j# f4 ]( B* B" O4 D4、模拟输入
5、开漏输出
6 O, _& O$ @4 O. [+ J8 N* b6、推挽输出
2 O/ z4 `+ ?& b$ d/ `+ s& F7、推挽式复用功能
8、开漏复用功能
+ b& z2 j7 b# w! |8 W
8 ^! k* F+ m" ?6 q) b6 U6 `9 a
6 `( Z3 {$ d9 e- ^* D
STM32 的 CRL 控制着每组 IO 端口（A~G）的低 8 位的模式。每个 IO 端口的位占用 CRL 的 4 个位，高两位为 CNF，低两位为 MODE。这里我们可以记住几个常用的配置，比如 0X0 表示模拟输入模式（ADC 用）、0X3 表示推挽输出模式（做输出口用，50M 速率）、0X8 表示上/下拉输入模式（做输入口用）、0XB 表示复用输出（使用 IO 口的第二
功能，50M 速率）。CRH 的作用和 CRL 完全一样，只是 CRL 控制的是低 8 位输出口，而 CRH 控制的是高 8位输出口。
这里我们点亮流水灯是使用库函数进行配置GPIO口的相关参数。
. V4 [9 R" @' [) n

基于固件库函数配置GPIO口
GPIO 相关的函数和定义分布在固件库文件 stm32f10x_gpio.c 和头文件 stm32f10x_gpio.h 文件中。
; P4 b7 M! E+ s. [$ W. Q0 s在固件库开发中，操作寄存器 CRH 和 CRL 来配置 IO 口的模式和速度是通过 GPIO 初始化函数完成：

1. void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)；
   " E$ U; A/ H& F/ k

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这个函数有两个参数：
8 c, S. c3 L  \" d+ p# H- V- L第一个参数是用来指定 GPIO，取值范围为 GPIOA~GPIOG。
第二个参数为初始化参数结构体指针，结构体类型为 GPIO_InitTypeDef。结构体的具体定义如下。
$ L3 r$ U& v% a

1. typedef struct
   
2. {
   
3.         int16_t GPIO_Pin;
   
4.         GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;
   
5.         GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;
   - n3 g& h4 [' g; M* }
6. }GPIO_InitTypeDef;
   4 e# v* R: g& m4 x; J( f: _+ L+ i, K& x

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. q6 _. ?, A. o5 b9 Q# j  n  ]% T那么如何具体配置一个IO口呢？
! o2 X( |6 L9 Q! h初始化结构体初始化 GPIO 的常用格式是：

1. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
2. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //LED0-->PB.5 端口配置
   ; h& @" [; w, G7 V, a& g+ N: \3 L
3. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
   . J- n  K; _2 q) H* Z- o
4. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度 50MHz
   
5. GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//根据设定参数配置 GPIO
   9 n3 S2 |  T9 r0 _0 n

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; R! C  B: S6 g/ j/ i: v上面代码的意思是设置 GPIOB 的第 5 个端口为推挽输出模式，同时速度为 50M。从上面初始化代码可以看出，结构体 GPIO_InitStructure 的第一个成员变量 GPIO_Pin 用来设置是要初始化哪个或者哪些 IO 口；第二个成员变量 GPIO_Mode 是用来设置对应 IO 端口的输出输入模式，第三个参数是 IO 口速度设置，有三个可选值。GPIO_Mode和GPIO_Speed均是由枚举类型定义。具体定义分别为
. @0 t4 _! S  v' A
GPIO_Mode：
' @; q6 X1 f* H1 ~4 A9 p

1. typedef enum
   : Y8 a" S# {9 W1 s; u7 L) H. A
2. {
   
3.         GPIO_Mode_AIN = 0x0, //模拟输入
   $ F& U0 H: Q$ B" ~; r$ @
4.         GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04, //浮空输入
   
5.         GPIO_Mode_IPD = 0x28, //下拉输入
   
6.         GPIO_Mode_IPU = 0x48, //上拉输入
   
7.         GPIO_Mode_Out_OD = 0x14, //开漏输出
   
8.         GPIO_Mode_Out_PP = 0x10, //通用推挽输出
   
9.         GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C, //复用开漏输出
   % R/ L5 u, i  @6 F7 R; w
10.         GPIO_Mode_AF_PP = 0x18 //复用推挽
    
11. }GPIOMode_TypeDef;
    

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GPIO_Speed：
1 A1 {1 t, t5 _: o

1. typedef enum
   
2. {
     ?9 J! x9 ~/ {5 H4 G6 Q% z
3. GPIO_Speed_10MHz = 1,
   + V  ^. a( A* }7 [. Z6 u: z, U  `
4. GPIO_Speed_2MHz,
   / Z9 Y1 C5 d& {9 d: y' H
5. GPIO_Speed_50MHz
   # q1 `4 y, y4 W  k2 }+ X
6. }GPIOSpeed_TypeDef;
   : Y& k; j! \/ X; S" h" X

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这样我们就可以初始化好一个GPIO口。

. H2 H* C3 O3 n: w/ ~8 h  }2 B
; ^+ w+ ]0 S/ A$ c实现流水灯的基本代码
7 z* [$ R% _) t* \想要实现流水灯，要先了解控制GPIO口输出高低电平的函数。


输出高电平

1. GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);//PB.5输出高电平
   - ?8 |" J2 n/ }; l6 }" D; z

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9 `2 f" d9 r2 u6 f) t0 @& R6 ]输出低电平

1. GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);//PB.5输出低电平
   5 F9 c, V  s7 Z( _# S

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6 _$ k# r" u+ T0 R- e: t. p使用IO口的基本操作为
' d3 W/ v% a  n; z: ?& K- P1） 使能 IO 口时钟。调用函数为 RCC_APB2PeriphClockCmd()。 2） 初始化 IO 参数。调用函数 GPIO_Init();
- q7 Q* W; B7 c3） 操作 IO。
: I. ^' ~! J% T' }$ m! i
4 D* B& O1 D6 e$ v
实操一波
2 F1 I4 i7 {8 ^( K先建立led.c和led.h文件

1. #include "led.h"
   ) ~! F) p0 S5 j
2. //初始化 PB5 和 PE5 为输出口.并使能这两个口的时钟
   
3. //LED IO 初始化
   5 K2 C/ G2 T. v0 N3 }* `3 R! f
4. void LED_Init(void)
   : _# O9 {( F* y0 p
5. {
   ' ^( j4 _8 Q- c- l) u
6.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
7.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|
   
8.         RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE); //使能 PB,PE 端口时钟
   . c6 C4 q/ k) p% }
9.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //LED0-->PB.5 推挽输出
   9 j! m  R5 ?' @
10.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
    
11.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
12.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    & c8 |) q7 B$ e; ~/ H7 y
13.         GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5); //PB.5 输出高
    
14.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //LED1-->PE.5 推挽输出
    
15.         GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
    
16.         GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5); /PE.5 输出高
    
17. }
    ) }1 P% C0 ]& C3 i( c7 B5 u

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在led.h文件里，可以使用如下宏定义

1. #ifndef __LED_H
   
2. #define __LED_H
   
3. #include "sys.h"
   $ m/ K+ _8 z$ c" A8 J. c! H, `
4. //LED 端口定义
   " N, ?# r0 o  l8 b5 h. t7 `
5. #define LED0 PBout(5)// DS0
   . t5 c' Z( w- v) x8 X& }3 x6 K8 O+ B
6. #define LED1 PEout(5)// DS1
   
7. void LED_Init(void);//初始化
   
8. #endif
   5 Q; a- D/ s! ]& P

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4 t6 H1 s& g8 _* W这样就可以实现位带操作来实现操作某个 IO 口的 1 个位
9 a9 W3 W6 m, p) I' p
/ E. C4 @2 U$ M4 d1 F我们在main.c里写下主函数

1. #include "led.h"
   0 l5 O0 H% ]5 M
2. #include "delay.h"
   
3. #include "sys.h"
   2 P! k1 v) a* k
4. //ALIENTEK 精英 STM32 开发板实验 1
   % ?. B9 a5 v  Y6 g0 [
5. //跑马灯实验
   
6. int main(void)
   8 T4 |2 u/ v. V# _
7. {
   
8.         delay_init(); //延时函数初始化
   
9.         LED_Init(); //初始化与 LED 连接的硬件接口
   
10.         while(1)
    
11.         {
    ( I6 W1 h- o9 D
12.                 LED0=0;
    
13.                 LED1=1;
    
14.                 delay_ms(300); //延时 300ms
    
15.                 LED0=1;
    3 c9 q9 I6 _9 @( |( L4 ^) E# E
16.                 LED1=0;
    " B2 P; Q/ l! F
17.                 delay_ms(300); //延时 300ms
    4 s$ J$ F- g8 N6 k( s
18.         }
    
19. }
    . T5 ]% z, F; y9 {2 l, |3 |1 j

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9 Q) o0 T1 R0 f如果没有使用宏定义，也可以使用输出电平函数进行设计
4 V5 j% `$ D) h& C8 ?

1. GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5); //设置 GPIOB.5 输出 1,等同 LED0=1;
   & H; C3 b+ p6 |+ V9 a3 H/ W
2. GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5); //设置 GPIOB.5 输出 0,等同 LED0=0;
   8 F8 u+ [0 C7 T; [& G3 X2 Z! U

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注：
+ K! O1 @$ ~! p9 Z( z由于stm32精英板的led灯只有两个，如果点亮外设的led灯，最好注意一下IO口的选择，许多IO口有多种功能，在选择IO口上可以考虑那些，未接任何外设，完全独立的IO口。
& _% X9 A  g# C9 s————————————————
$ P2 b+ Z- u$ ]6 j版权声明：Pessimist~
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/ M! U& C) `4 m3 r$ \" K$ m6 h

7 v" v: P3 m& K$ H6 F2 m