【STM32】开发板学习1 NUCLEO-L476RG：GPIO例程 点亮LED2灯
一、芯片以及开发板
1.芯片：STM32L476
1.开发板：Nuleo-L476RG
官网查看详细信息以及下载各种用户手册、说明书等等......
https://www.st.com/content/st_com/en/products/evaluation-tools/product-evaluation-tools/mcu-mpu-eval-tools/stm32-mcu-mpu-eval-tools/stm32-nucleo-boards/nucleo-l476rg.html#resource
3、GPIO示例参考资料
https://www.yiboard.com/thread-430-1-1.html
https://www.yiboard.com/thread-433-1-1.html
二、点灯前准备工作：
0.到官网找相应板子的驱动程序，下载安装ST-Link V2-1
1.下载STM32CubeMX（STM32芯片图形化配置工具，允许用户使用图形化向导生成C初始化代码，可以大大减轻开发工作、时间和费用），创建工程，选择芯片型号等
2.Keil5 点击工具栏的Pack Installer图标，安装STM32L4xx_DFP设备支持包，导入工程 ，通电，灯亮。
三、工程示例分析
1.STM32CubeMX下载的示例工程，已将除用户代码的功能全部写好，我们只需要在main.c中添加我们想让板子跑的程序就OK。这里我们要点亮一个LED2灯。
关于HAL库的介绍：https://blog.csdn.net/m0_37621078/article/details/100084448
查看开发板用户手册：有3个LED灯，LD1常亮，LD2是user LED，LD3亮红色说明开发板有电源5V。
2.查看开发板的原理图：
（1）user按键，B1，与PC13相连
（2）LD2 ，也就是LED2灯，与PA5相连
四、点亮LD2
1.使用GPIO的第一步是使能时钟：
该功能通过RCC(Reset and clock control)寄存器控制。所有的GPIO连接到AHB2总线。HAL库提供了专门的函数来启用GPIOA的时钟。
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE该函数定义可在文件stm32l4xx_hal_rcc.h找到，其实现函数如下：
通过实现函数可知，主要方式是通过RCC_AHB2ENR寄存器的第0位（GPIOA EN）置位来实现。2.定义一个GPIO_InitTypeDef结构体来设置GPIO的参数
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;结构体声明在：stm3214xx_hal_gpio.h
该结构体有5个参数：
1. Pin 选择引脚编号
2. Mode 设置GPIO的工作模式
3. Pull 设置引脚的上拉/下拉
4. Speed 设置GPIO输出的最大频率
5. Alternate 设置选择引脚的复用功能
其中每项都有自己的选项
■ Pin：指定需要配置的GPIO管脚，该选项可以是以下的任何值：
■ GPIO_PIN_0: 选择引脚0；
■ GPIO_PIN_1: 选择引脚1；
■ GPIO_PIN_2: 选择引脚2；
■ GPIO_PIN_3: 选择引脚3；
■ GPIO_PIN_4: 选择引脚4；
■ GPIO_PIN_5: 选择引脚5；
■ GPIO_PIN_6: 选择引脚6；
■ GPIO_PIN_7: 选择引脚7；
■ GPIO_PIN_8: 选择引脚8；
■ GPIO_PIN_9: 选择引脚9；
■ GPIO_PIN_10： 选择引脚10；
■ GPIO_PIN_11： 选择引脚11；
■ GPIO_PIN_12： 选择引脚12；
■ GPIO_PIN_13： 选择引脚13；
■ GPIO_PIN_14： 选择引脚14；
■ GPIO_PIN_15： 选择引脚15；
■ GPIO_PIN_All： 选择所有的引脚；
■ GPIO_PIN_MASK：引脚掩码；
■ Mode：指定选择引脚的工作模式
■ GPIO_MODE_INPUT：悬浮输入模式
■ GPIO_MODE_OUTPUT_PP：推挽输出模式
■ GPIO_MODE_OUTPUT_OD：漏极开路输出模式
■ GPIO_MODE_AF_PP：复用功能推挽模式
■ GPIO_MODE_AF_OD：复用功能漏极开路模式
■ GPIO_MODE_ANALOG：模拟模式
■ GPIO_MODE_ANALOG_ADC_CONTROL：模拟模式，用于ADC转换
■ GPIO_MODE_IT_RISING：上升沿触发检测的外部中断模式
■ GPIO_MODE_IT_FALLING：下降沿触发检测的外部中断模式
■ GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING：上升/下降沿触发检测的外部中断模式
■ GPIO_MODE_EVT_RISING：上升沿触发检测的外部事件模式
■ GPIO_MODE_EVT_FALLING：下降沿触发检测的外部事件模式
■ GPIO_MODE_EVT_RISING_FALLING：上升/下降沿触发检测的外部事件模式
■ Pull：指定引脚的上拉/下拉
■ GPIO_NOPULL：无上拉/下拉电阻
■ GPIO_PULLUP：带有上拉电阻
■ GPIO_PULLDOWN：带有下拉电阻
■ Speed：指定引脚的输出频率：
■ GPIO_SPEED_FREQ_LOW：输出频率最大为5MHz
■ GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM：输出频率范围5MHz-25MHz
■ GPIO_SPEED_FREQ_HIGH：输出频率范围25MHz-50MHz
■ GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH：：输出频率范围50MHz-80MHz3.HAL库提供了GPIO的初始化函数HAL_GPIO_Init() ，函数在stm32l4xx_hal_gpio.h
void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)该头文件的对应的.c文件中，有函数实现....en 看不懂
/**
* @brief Initialize the GPIOx peripheral according to the specified parameters in the GPIO_Init.
* @param GPIOx: where x can be (A..H) to select the GPIO peripheral for STM32L4 family
* @param GPIO_Init: pointer to a GPIO_InitTypeDef structure that contains
* the configuration information for the specified GPIO peripheral.
* @retval None
*/
void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)
{
uint32_t position = 0x00u;
uint32_t iocurrent;
uint32_t temp;
/* Check the parameters */
assert_param(IS_GPIO_ALL_INSTANCE(GPIOx));
assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Init->Pin));
assert_param(IS_GPIO_MODE(GPIO_Init->Mode));
assert_param(IS_GPIO_PULL(GPIO_Init->Pull));
/* Configure the port pins */
while (((GPIO_Init->Pin) >> position) != 0x00u)
{
/* Get current io position */
iocurrent = (GPIO_Init->Pin) & (1uL << position);
if (iocurrent != 0x00u)
{
/*--------------------- GPIO Mode Configuration ------------------------*/
/* In case of Alternate function mode selection */
if((GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_PP) || (GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_OD))
{
/* Check the Alternate function parameters */
assert_param(IS_GPIO_AF_INSTANCE(GPIOx));
assert_param(IS_GPIO_AF(GPIO_Init->Alternate));
/* Configure Alternate function mapped with the current IO */
temp = GPIOx->AFR[position >> 3u];
temp &= ~(0xFu << ((position & 0x07u) * 4u));
temp |= ((GPIO_Init->Alternate) << ((position & 0x07u) * 4u));
GPIOx->AFR[position >> 3u] = temp;
}
/* Configure IO Direction mode (Input, Output, Alternate or Analog) */
temp = GPIOx->MODER;
temp &= ~(GPIO_MODER_MODE0 << (position * 2u));
temp |= ((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE) << (position * 2u));
GPIOx->MODER = temp;
/* In case of Output or Alternate function mode selection */
if((GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_OUTPUT_PP) || (GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_PP) ||
(GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_OUTPUT_OD) || (GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_OD))
{
/* Check the Speed parameter */
assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_Init->Speed));
/* Configure the IO Speed */
temp = GPIOx->OSPEEDR;
temp &= ~(GPIO_OSPEEDR_OSPEED0 << (position * 2u));
temp |= (GPIO_Init->Speed << (position * 2u));
GPIOx->OSPEEDR = temp;
/* Configure the IO Output Type */
temp = GPIOx->OTYPER;
temp &= ~(GPIO_OTYPER_OT0 << position) ;
temp |= (((GPIO_Init->Mode & GPIO_OUTPUT_TYPE) >> 4u) << position);
GPIOx->OTYPER = temp;
}
#if defined(STM32L471xx) || defined(STM32L475xx) || defined(STM32L476xx) || defined(STM32L485xx) || defined(STM32L486xx)
/* In case of Analog mode, check if ADC control mode is selected */
if((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_ANALOG) == GPIO_MODE_ANALOG)
{
/* Configure the IO Output Type */
temp = GPIOx->ASCR;
temp &= ~(GPIO_ASCR_ASC0 << position) ;
temp |= (((GPIO_Init->Mode & ANALOG_MODE) >> 3) << position);
GPIOx->ASCR = temp;
}
#endif /* STM32L471xx || STM32L475xx || STM32L476xx || STM32L485xx || STM32L486xx */
/* Activate the Pull-up or Pull down resistor for the current IO */
temp = GPIOx->PUPDR;
temp &= ~(GPIO_PUPDR_PUPD0 << (position * 2u));
temp |= ((GPIO_Init->Pull) << (position * 2u));
GPIOx->PUPDR = temp;
/*--------------------- EXTI Mode Configuration ------------------------*/
/* Configure the External Interrupt or event for the current IO */
if((GPIO_Init->Mode & EXTI_MODE) == EXTI_MODE)
{
/* Enable SYSCFG Clock */
__HAL_RCC_SYSCFG_CLK_ENABLE();
temp = SYSCFG->EXTICR[position >> 2u];
temp &= ~(0x0FuL << (4u * (position & 0x03u)));
temp |= (GPIO_GET_INDEX(GPIOx) << (4u * (position & 0x03u)));
SYSCFG->EXTICR[position >> 2u] = temp;
/* Clear EXTI line configuration */
temp = EXTI->IMR1;
temp &= ~(iocurrent);
if((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_IT) == GPIO_MODE_IT)
{
temp |= iocurrent;
}
EXTI->IMR1 = temp;
temp = EXTI->EMR1;
temp &= ~(iocurrent);
if((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_EVT) == GPIO_MODE_EVT)
{
temp |= iocurrent;
}
EXTI->EMR1 = temp;
/* Clear Rising Falling edge configuration */
temp = EXTI->RTSR1;
temp &= ~(iocurrent);
if((GPIO_Init->Mode & RISING_EDGE) == RISING_EDGE)
{
temp |= iocurrent;
}
EXTI->RTSR1 = temp;
temp = EXTI->FTSR1;
temp &= ~(iocurrent);
if((GPIO_Init->Mode & FALLING_EDGE) == FALLING_EDGE)
{
temp |= iocurrent;
}
EXTI->FTSR1 = temp;
}
}
position++;
}
}
4.使用库函数，点亮LD2
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
//定义一个GPIO结构体
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitDef;
//启用GPIOA时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
//定义LD2的每一个参数 init配置
GPIO_InitDef.Pin = GPIO_PIN_5;
GPIO_InitDef.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitDef.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitDef.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitDef);
//user按键的设置
/*
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
GPIO_InitDef.Pin = GPIO_PIN_13;
GPIO_InitDef.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitDef.Pull = GPIO_PULLDOWN;
GPIO_InitDef.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
//Initialize pins
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitDef);
*/
while (1)
{
//点亮LD2
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
}
}编译、无报错、load到开发板中，这样，开发板的LED2就点亮了。
回顾电路板的原理图：
我们要点亮LD2，所以要给PA5引脚接高电平。
如何给？HAL库中给出了很多生成的代码，代码的做法是：将GPIO端分组，分为ABCDEFG...等几个组，然后再用引脚1234567...确定。所以写的代码为：
GPIO_InitDef.Pin = GPIO_PIN_5;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitDef);先给结构体确定好引脚5，再规定这是A组的，就设置完一个结构体，也就是设置完一个LD2的参数。
五、关于GPIO结构体中的工作模式 GPIO_InitTypeDef ->Mode
1.这次点亮LED的工作模式为推挽输出：
推挽输出：意思就是输出具有驱动能力（比如：引脚上接一个LED，可以直接点亮，若是开漏输出，就不能点亮LED）。
推挽输出这个功能是比较常用的功能，我们一般输出控制某个信号，基本上都是配置为GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出。
推挽输出电流大小也是比较关键的一个参数，根据芯片不同，其大小也不同，具体可以查看数据手册：
参考链接：https://blog.csdn.net/ybhuangfugui/article/details/52953533
1、上拉输入：上拉就是把电位拉高，比如拉到Vcc。上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平！电阻同时起限流作用！强弱只是上拉电阻的阻值不同，没有什么严格区分。
2、下拉输入：就是把电压拉低，拉到GND。与上拉原理相似。
3、浮空输入：浮空（floating）就是逻辑器件的输入引脚即不接高电平，也不接低电平。由于逻辑器件的内部结构，当它输入引脚悬空时，相当于该引脚接了高电平。一般实际运用时，引脚不建议悬空，易受干扰。 通俗讲就是让管脚什么都不接，浮空着。
4、模拟输入：模拟输入是指传统方式的输入。数字输入是输入PCM数字信号，即0，1的二进制数字信号，通过数模转换，转换成模拟信号，经前级放大进入功率放大器，功率放大器还是模拟的。
5、推挽输出：可以输出高，低电平，连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源低定。
6、开漏输出：输出端相当于三极管的集电极。要得到高电平状态需要上拉电阻才行，适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强(一般20mA以内)。
7、复用输出：可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用IO口使用）。端口必须配置成复用功能输出模式(推挽或开漏)。
好好理解一下，其实就能得出，这些GPIO模式能在下面几种情况应用，参考网上的资料后，总结出下面几点：
在STM32中选用IO模式，下面是参考网上的资料后总结出的结果。
(1)GPIO_Mode_AIN 模拟输入—应用ADC模拟输入，或者低功耗下省电
(2)GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入—可以做KEY识别
(3)GPIO_Mode_IPD 下拉输入— IO内部下拉电阻输入
(4)GPIO_Mode_IPU 上拉输入—IO内部上拉电阻输入
(5)GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出—IO输出0接GND，IO输出1，悬空，需要外接上拉电阻，才能实现输出高电平。当输出为1时，IO口的状态由上拉电阻拉高电平，但由于是开漏输出模式，这样IO口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。可以读IO输入电平变化，实现C51的IO双向功能。
(6)GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出—IO输出0-接GND，IO输出1 -接VCC，读输入值是未知的。
(7)GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出—片内外设功能（TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）。
(8)GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出—片内外设功能（I2C的SCL,SDA）。
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参考链接：https://blog.csdn.net/santa9527/article/details/78842832