STM32单片机GPIO口点亮流水灯
( d9 Y5 R) B/ W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。

STM３２IO口简介
6 r! {3 L8 i: u8 u, f1 L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。
STM３２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）。

: _9 c# x/ w. |+ e" \  Z8 V+ P  Y
9 b. X& L2 j) U$ k4 @
STM32 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：
1、输入浮空
0 [8 E! [% y+ K7 N1 n. ^2、输入上拉
+ W3 Z% L1 |3 b+ }6 f, ]: D3、输入下拉
3 ]& Y4 L& q+ Q; b& v4、模拟输入
5、开漏输出
6、推挽输出
! Y1 n8 ~2 w2 Z$ G- w& b! t7、推挽式复用功能
8、开漏复用功能
% V" r5 [# a" V4 ?8 }$ L

9 Q; w; Z, I; w
/ R, z' g4 V+ c% tSTM32 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。

) ~$ B5 ?" Y0 _7 e; y- @% w
" O, W* E7 }( E: I+ m. K3 |* X+ k基于固件库函数配置GPIO口
3 k/ B7 y; T; x. e* gGPIO 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。
$ X; Z- k0 R5 y9 F/ ]4 x2 v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：
" U7 ?; ?5 O/ ]1 Y$ `

1. void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)；
   ( c" d. b2 n7 X

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5 [" e" n0 x- O6 w* R这个函数有两个参数：
; O- r# ~6 X/ G& O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。
# p0 K4 x4 m+ f7 Z, [! c1 @

1. typedef struct
   ( [( U" E5 c5 M  M- I
2. {
   ! b) W4 f( c/ I- ?7 O
3.         int16_t GPIO_Pin;
   9 G  m6 _" F+ [  n
4.         GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;
   ' c. B1 [' P. K% a- J7 I6 d
5.         GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;
   8 @7 q5 C4 Y6 e- d" N' F4 Y+ o; j
6. }GPIO_InitTypeDef;
   ; H4 `9 B* _! G1 u2 H

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那么如何具体配置一个IO口呢？
, X9 Z- E8 b( N" u4 N4 T) k初始化结构体初始化 GPIO 的常用格式是：

1. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   % L7 W$ l0 k& M! L7 a: o- J; Z- t
2. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //LED0-->PB.5 端口配置
   
3. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
   
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
   

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. w2 T( F/ b# \' G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

6 x5 v8 L1 \1 P* N  fGPIO_Mode：

1. typedef enum
   / y0 i0 d% o& J3 ~5 h7 o) U
2. {
   7 i. a4 M% c4 _/ O
3.         GPIO_Mode_AIN = 0x0, //模拟输入
   
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
   4 {' }' B/ F& v# e+ {
9.         GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C, //复用开漏输出
     W" p' k* `* J; m# J# R
10.         GPIO_Mode_AF_PP = 0x18 //复用推挽
    4 f* Q: d7 H$ r
11. }GPIOMode_TypeDef;
    / o+ [" h" }* b% b- U% j# e9 Y

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GPIO_Speed：
7 p4 E0 C! }7 M( g* A7 ~" |

1. typedef enum
   ; Q% U$ Z4 g: O
2. {
   
3. GPIO_Speed_10MHz = 1,
   + ^$ n; h: l) d
4. GPIO_Speed_2MHz,
   - H. h; I7 ?, a% T1 F) H, D4 X7 ^! J
5. GPIO_Speed_50MHz
   
6. }GPIOSpeed_TypeDef;
   

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这样我们就可以初始化好一个GPIO口。
: B, f% q. M7 x% [$ n% v4 o+ M
- n( v9 w) q3 _! i6 w  M
7 N/ J4 f: u7 ?( t" @) `7 u实现流水灯的基本代码
想要实现流水灯，要先了解控制GPIO口输出高低电平的函数。
& }* f7 n) f+ S4 y. T
) }" @1 L# ?' q. P% v7 S
$ D- }6 a. z# j0 n- w输出高电平

1. GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);//PB.5输出高电平
   

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输出低电平

1. GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);//PB.5输出低电平
   

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使用IO口的基本操作为
9 l$ B: S# o$ N8 [- R# ~0 S4 J( ^1） 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();
3） 操作 IO。


实操一波
先建立led.c和led.h文件
  O4 f4 [+ C" F- \2 \4 `

1. #include "led.h"
   2 X* t( w  w3 ^
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
   + u- E' R$ ~! [# C4 I
4. void LED_Init(void)
   0 p: T3 {  g" \' N
5. {
   
6.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
7.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|
   2 |" ^6 M4 f$ I) z# ]
8.         RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE); //使能 PB,PE 端口时钟
   
9.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //LED0-->PB.5 推挽输出
   
10.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
    
11.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    9 H6 {7 E) g6 X1 w. j! G% ^& s9 Q
12.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    
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
    & @/ U  A) J3 ~# m
15.         GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
    6 I% a  C- M* f' @6 u
16.         GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5); /PE.5 输出高
    / R7 u6 P4 B  s- Y! A
17. }
    ! c# @" b5 i, _( 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
   ' k, Q! X$ x+ U+ ~- y9 s3 s
3. #include "sys.h"
   + E, N$ M8 ^7 p; \4 ~/ A
4. //LED 端口定义
   * v4 X/ V8 K8 }( x/ f
5. #define LED0 PBout(5)// DS0
   / h+ h2 d- w/ N, V
6. #define LED1 PEout(5)// DS1
   # V1 V; t5 ~3 L: G( n7 y
7. void LED_Init(void);//初始化
   
8. #endif
   $ |" X) ]$ C( V  Y: p: N2 _, A/ |

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这样就可以实现位带操作来实现操作某个 IO 口的 1 个位

4 M$ T: z, x1 O" o我们在main.c里写下主函数
# P% {& f0 g  x

1. #include "led.h"
   
2. #include "delay.h"
   
3. #include "sys.h"
   
4. //ALIENTEK 精英 STM32 开发板实验 1
     A# k! U, _+ a6 o- q" U
5. //跑马灯实验
   , [" Z0 v4 Q* Q& J0 `/ ^. O
6. int main(void)
   
7. {
   ! {: c& v8 X+ I  p
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.         {
    
12.                 LED0=0;
      d. _4 ]1 t" N
13.                 LED1=1;
    
14.                 delay_ms(300); //延时 300ms
    
15.                 LED0=1;
    
16.                 LED1=0;
    
17.                 delay_ms(300); //延时 300ms
    
18.         }
    ; N( ]  V3 {' ~# Q2 o, ~# U! O3 {
19. }
    2 D* P6 P" u! w% B

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% Z4 c5 j8 t6 V: O9 R6 D如果没有使用宏定义，也可以使用输出电平函数进行设计

1. GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5); //设置 GPIOB.5 输出 1,等同 LED0=1;
   
2. GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5); //设置 GPIOB.5 输出 0,等同 LED0=0;
   0 E7 P" F3 o+ D; y& q! L' k

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1 m7 e# i9 Y: A% n注：
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。
2 i2 b0 [, i0 b& q/ a. Z: D————————————————
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8 ]& M% i# Z. o
# d3 ]: n: k6 H8 i6 |