STM32单片机GPIO口点亮流水灯
3 D# o: z/ C: d* y# |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。
) ?: G  a/ s+ K/ r+ L" p
  l) N5 w% m  H4 h  _* D8 O+ ^STM３２IO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。
3 `( i( S% d' WSTM３２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）。
7 `4 N, k  n( q) T' A# n3 T5 Y
9 x- n) M/ S( Z; W7 G/ |

$ c5 f4 f. N% M5 {9 C% ]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
8 L7 `; v  ^4 P2 q' J8 C6 D( K可以由软件配置成如下 8 种模式：
2 ]- D- t* s5 a1 h: P1、输入浮空
% c% Q; {- T# h1 @3 R6 H2 n" ^9 |: L+ T2、输入上拉
* v& o( v) ~2 ?1 c; v5 N3、输入下拉
4、模拟输入
! w" D9 o; ^9 ^# y/ R5、开漏输出
( g4 }! a$ h' V6、推挽输出
7、推挽式复用功能
- Y, E2 h/ N5 f" V  `3 ]8、开漏复用功能
- i# ?4 G) T& `% o4 n5 A$ q1 e
+ Q4 W( F8 l8 N2 R

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。
4 d& F% d, L" _- Z& ]# }
" T- A2 F% K. V7 X* s- d
基于固件库函数配置GPIO口
6 }3 W. \/ y. t& k! u8 @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。
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 ?7 q8 e4 k: X7 c

1. void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)；
   

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这个函数有两个参数：
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。
' H3 X3 k/ L1 t' A& O# V

1. typedef struct
   ( G8 R5 X  _; h2 z+ L' ~- C% h5 \
2. {
   
3.         int16_t GPIO_Pin;
   
4.         GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;
   ' |3 Y9 V7 g$ A' t% o  O( L
5.         GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;
   
6. }GPIO_InitTypeDef;
   ' d2 {2 q, e1 o% z. _3 I

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那么如何具体配置一个IO口呢？
初始化结构体初始化 GPIO 的常用格式是：

1. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   ! u) ^, `; o2 g! C
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
   & n" `* f" {1 \
5. GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//根据设定参数配置 GPIO
   

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9 P/ j$ W- f4 i5 B7 z  ^& z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
% t2 ~5 W1 h# R, O! l; ]" e( h  p
GPIO_Mode：

1. typedef enum
   ; m! M; i6 Z5 R8 W+ J, X8 h
2. {
   ! P2 r& V9 ^1 t! ~/ ^8 x
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 j- {1 O% n6 G+ E1 W
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
   / A$ L! ?4 R+ G: Z7 g9 T. }
10.         GPIO_Mode_AF_PP = 0x18 //复用推挽
    
11. }GPIOMode_TypeDef;
    

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GPIO_Speed：

1. typedef enum
   
2. {
   
3. GPIO_Speed_10MHz = 1,
   ! e7 e& V7 [. k% h
4. GPIO_Speed_2MHz,
   
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。
  }* v3 K1 f& e+ P
+ z+ Y8 g" w1 K2 `: }
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。
; d) w/ T2 {* Y  x

8 `& c7 I- o# e* C# q输出高电平

1. GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);//PB.5输出高电平
   1 `. C" x0 b: j0 ^9 A, [

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输出低电平
' e/ |( p; |: D- @+ m7 a% W4 x1 v

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
# F) Q* _4 {6 q3 H4 t5 u& C8 {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();
: M+ [- q3 W! ~2 \2 _( W, o7 R1 n2 |3） 操作 IO。

; B$ ?$ c2 A$ y9 a, N% d" a
实操一波
先建立led.c和led.h文件
  a8 L, |& n7 j2 M! @# i* D- D4 M

1. #include "led.h"
   
2. //初始化 PB5 和 PE5 为输出口.并使能这两个口的时钟
   : Q1 h. R0 @, b: Z! s* N
3. //LED IO 初始化
   % x2 _1 Y5 z: G7 z& \+ _8 D1 J
4. void LED_Init(void)
   
5. {
   
6.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   , a- ]) m7 _6 j/ ]* m
7.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|
   4 S$ ?4 d. z( E6 W. Z
8.         RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE); //使能 PB,PE 端口时钟
   3 l% u3 S5 ^) z
9.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //LED0-->PB.5 推挽输出
   & t2 S) |2 {4 r# y% s0 Z8 G$ L
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);
    8 X, x7 f  F- a2 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
    5 E. e7 R9 r) F4 R1 m; f
17. }
    

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在led.h文件里，可以使用如下宏定义
2 L! U) V. \# Q4 E

1. #ifndef __LED_H
   $ u0 E3 y4 d" q. l4 ?0 z& v
2. #define __LED_H
   * ?: y3 j- f5 K$ s
3. #include "sys.h"
   
4. //LED 端口定义
   ) |" ~3 Y4 h, k: i6 ^
5. #define LED0 PBout(5)// DS0
   
6. #define LED1 PEout(5)// DS1
   
7. void LED_Init(void);//初始化
   0 t  R! z! \- E/ ?0 i, C
8. #endif
   + {) L; y. b: a

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- k3 @6 m: G4 h1 D5 t+ Y* e* R  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
  q+ _4 L$ b4 Q/ U' I( U! `
我们在main.c里写下主函数
3 u1 ]" u: C8 ?4 E, l7 V

1. #include "led.h"
   
2. #include "delay.h"
   # M$ B  C. O* m6 N
3. #include "sys.h"
   
4. //ALIENTEK 精英 STM32 开发板实验 1
   ; `/ }0 l5 W( B) M
5. //跑马灯实验
   3 s! T1 [2 U. U7 @
6. int main(void)
   - Y, t' D6 }8 o3 V9 b" N+ ]
7. {
   
8.         delay_init(); //延时函数初始化
   9 a( z- Z( r6 f7 |1 d* ~4 m6 r
9.         LED_Init(); //初始化与 LED 连接的硬件接口
   
10.         while(1)
    
11.         {
    
12.                 LED0=0;
    
13.                 LED1=1;
    
14.                 delay_ms(300); //延时 300ms
    
15.                 LED0=1;
    + H, M* k9 c1 s0 }& H+ \6 G
16.                 LED1=0;
    
17.                 delay_ms(300); //延时 300ms
    
18.         }
    
19. }
    . l1 }9 G: D( O2 H/ L/ P9 `

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' R7 y; j6 |; o4 D4 l! i  J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;
   

复制代码

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。
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& C. z9 G: W) k1 O. @如有侵权请联系删除
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' t9 \  j3 F. w- y8 B# u* K