STM32单片机点亮流水灯

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。

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。
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）。

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
2、输入上拉
3、输入下拉
4、模拟输入
5、开漏输出
6、推挽输出
7、推挽式复用功能
8、开漏复用功能

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。

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。

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：

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

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。

typedef struct
{ 
	int16_t GPIO_Pin; 
	GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; 
	GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; 
}GPIO_InitTypeDef;

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：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //LED0-->PB.5 端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度 50MHz
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//根据设定参数配置 GPIO

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

GPIO_Mode：

typedef enum
{ 
	GPIO_Mode_AIN = 0x0, //模拟输入
	GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04, //浮空输入
	GPIO_Mode_IPD = 0x28, //下拉输入
	GPIO_Mode_IPU = 0x48, //上拉输入
	GPIO_Mode_Out_OD = 0x14, //开漏输出
	GPIO_Mode_Out_PP = 0x10, //通用推挽输出
	GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C, //复用开漏输出
	GPIO_Mode_AF_PP = 0x18 //复用推挽
}GPIOMode_TypeDef;

GPIO_Speed：

typedef enum
{ 
 GPIO_Speed_10MHz = 1,
 GPIO_Speed_2MHz, 
 GPIO_Speed_50MHz
}GPIOSpeed_TypeDef;

这样我们就可以初始化好一个GPIO口。

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。

• 输出高电平

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

• 输出低电平

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

使用IO口的基本操作为
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

#include "led.h"
//初始化 PB5 和 PE5 为输出口.并使能这两个口的时钟 
//LED IO 初始化
void LED_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|
	RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE); //使能 PB,PE 端口时钟
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //LED0-->PB.5 推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5); //PB.5 输出高
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //LED1-->PE.5 推挽输出
	GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5); /PE.5 输出高
}

在led.h文件里，可以使用如下宏定义

#ifndef __LED_H
#define __LED_H
#include "sys.h"
//LED 端口定义
#define LED0 PBout(5)// DS0
#define LED1 PEout(5)// DS1
void LED_Init(void);//初始化 
#endif

这样就可以实现位带操作来实现操作某个 IO 口的 1 个位

我们在main.c里写下主函数

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
//ALIENTEK 精英 STM32 开发板实验 1
//跑马灯实验 
int main(void)
{
	delay_init(); //延时函数初始化 
	LED_Init(); //初始化与 LED 连接的硬件接口
	while(1)
	{ 
		LED0=0; 
		LED1=1;
		delay_ms(300); //延时 300ms
		LED0=1;
		LED1=0;
		delay_ms(300); //延时 300ms
	} 
}

如果没有使用宏定义，也可以使用输出电平函数进行设计

GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5); //设置 GPIOB.5 输出 1,等同 LED0=1;
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5); //设置 GPIOB.5 输出 0,等同 LED0=0;

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。