实验实验 1 1 LEDLED 闪烁闪烁实验实验 STM32 最简单的外设莫过于 IO 口的高低电平控制了， 本章将通过一个经典 的 LED 闪烁程序，带大家开启 STM32 之旅， 通过本章的学习， 你将了解到 STM32 的 IO 口作为输出使用的方法。在本章中我们将通过代码控制普中科技 STM32 开发板上的 8 个 LED，实现闪烁灯的效果。 本章分为以下学习目标： 1、 了解 STM32 用有几种 GPIO 模式。 2、 怎么学会设置 STM32 的 GPIO 输出控制 LED 灯。 1.11.1 硬件设计硬件设计 首先我们来看一下我们开发板上面 LED 的接线图： LED 灯接线图 从上面的图，我们可以看到 LED 灯是接到单片机的 PC 口的 PC0 到 PC7。而 点 亮一盏LED的原理就是把相应LED接到单片机的相应的IO口输出低电平， IO 口 输出为高电平就能够熄灭 LED，所以要实现 LED 闪烁也就是将单片机 PC 管脚 每间隔一段时间不输出一个高低电平脉冲即可。 1.21.2： STM32STM32 的的 IOIO 口简介口简介 本章将要实现的是控制普中科技 STM32 开发板上的 8 个 LED 实现 LED 灯闪 烁的效果， 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，就可以实现闪烁灯了。通过这一章的学习， 你将初步掌握 STM32 基本 IO 口的使用，而这是迈向 STM32 的第一步。这一章节因为是第一 个实验章节，所以我们在这一章将讲解一些知识为后面的实验做铺垫。在讲解 STM32 的 GPIO 之前，首先打开我们光盘的第一个实验工程 LED 闪烁实验，可以 看到我们的实验工程目录： 接下来我们逐一讲解一下我们的工程目录下面的组以及重要文件。 StdPeriph_Driver 下面存放的是 ST 官方提供的固件库函数， 里面的函数我 们可以根据需要添加和删除，这里面的文件内容用户不需要修改。 Startup 下面存放的是固件库必须的启动文件。这里面的文件用户不需要修 改。 cmsis 下面存放的是固件库必须的核心文件。这里面的文件用户不需要修改。 APP 下面存放的是每个实验的外设驱动代码，他的实现是通过调用 StdPeriph_Driver内 的 固 件 库 文 件 实 现 的 ， 比 如 led.c 里 面 调 用 stm32f10x_gpio.c 里面的函数对 led 进行初始化，这里面的函数是讲解的重 点。 后面的实验中可以看到会引入多个源文件。 user 下面存放的主要是用户代码。 stm32f10x_it.c 里面存放的是中断服 务函数，public 存放的是公用函数，Main.c 函数主要存放的是主函数了，这个 大家应该很清楚。 准备内容我们就讲解到这里， 接下来我们就要进入我们 LED 闪烁实验的讲解 部分了。 这里需要说明一下，我们在讲解固件库之前会首先对重要寄存器进行 一个讲解，这样是为了大家对寄存器有个初步的了解。大家学习固件库，并不需 要记住每个寄存器的作用， 而只是通过了解寄存器来对外设一些功能有个大致的 了解，这样对以后的学习也很有帮助。 首先要提一下，在固件库中，GPIO 端口操作对应的库函数函数以及相关定 义在文件 stm32f10x_gpio.h 和 stm32f10x_gpio.c 中。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： STM32 模式表 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 的每个 IO 端口都有 7 个寄存器来控制。 他们分别是： 配置模式的 2 个 32 位的端口配置寄存器 CRL 和 CRH； 2 个 32 位的数据寄存器 IDR 和 ODR； 1 个 32 位的置位/复位寄存器 BSRR；一个 16 位的复位寄存器 BRR； 1 个 32 位的锁存寄存器 LCKR。大家如果想要了解每个寄存器的详细使用方法， 可以参考 STM32 中文参考手册 V10 P105P129。 CRL 和 CRH 控制着每个 IO 口的模式及输出速率。 STM32 的 IO 口位配置表如表所示： STM32 输出模式配置如表所示： 接下来我们看看端口低配置寄存器 CRL 的描述，如下图所示： 该寄存器的复位值为 0X4444 4444，从图 6.1.4 可以看到，复位值其实就 是配置端口为浮空输入模式。 从上图还可以得出： STM32 的 CRL 控制着每组 IO 端口（ AG）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。这里我们对 CRH 就不做详细介绍 了。 在这里我们用来控制 LED 的时候， IO 口可以设置为推挽输出模式。而大家 可 能有点疑惑，那其他输出模式的时候，是什么时候使用呢？一般来说复用功 能 的输出是在使用 STM32 内部外设的时候使用，比如说 ADC、 SPI 等，到后面 我 们使用的时候回逐渐讲到。而输出模式呢，我们看到还有个开漏输出，我们 为 什么不用开漏输出来控制 LED 灯呢？其实推挽输出和开漏输出学过模拟电路 的 同学应该都知道它的工作原理， 一般来说推挽输出:可以输出高,低电平,连接 数 字器件；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)。所以这里 我们选择推挽输出控制 LED 灯。 1.31.3： V3.5V3.5 库函数的函数介绍库函数的函数介绍 1.3.1 1.3.1 设置设置 GPIOGPIO 模式模式 而如何设置 STM32 的 GPIO 模式呢？ 在 3.5 的库中，它提供了一个初始化函数， GPIO_Init（ GPIO_TypeDef* GPIOx,GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct）这么个函数，通过调用这个函数 我们就可以配置 GPIO 口的模式 了。 这个函数的详细说明， 大家可以翻看 STM32 固件库使用手册(中文翻译版).pdf在书签的第 10 个通过输入输出（ GPIO）中 查找到这个函数的详细说明。 （在这里给大家说明一点就是这个函数库使用说明 不是 3.5 的库，不过大致是相 同的， 3.5 的库中文函数说明没有找到，如果没 有找到相应的函数，大家还可以查找 stm32f10x_stdperiph_lib_um.chm这 个说明，这个是英文版原本函数说 明。 ） 在这里我们来简单介绍一下 GPIO_Init（ GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct）这么个函数。 这个函数有两个参数，第一个参数是用来指定要设置 GPIO，取值范围为 GPIOAGPIOG，比如你要设置 GPIOA，那么就是 GPIOA。第二个参数为初始化参数 结构体指针，结构体类型为 GPIO_InitTypeDef。这个结构体的定义如下： 它一共定义定义了三个参数： 1、 GPIO_Pin：用来选择要设置的 Pin 口。 2、 GPIO_Speed：用来设置 IO 口的速率 3、 GPIO_Mode：用来选择要设置的 IO 模式。 而这些参数的设置，库函数中也帮你定义好了，只要你选择就好了。 比如：推 挽输出在库函数中定义为 GPIO_Mode_Out_PP。 接下来我们来看一下我们库函数 例程里面的 LED 初始化。 void LED_Init() /端口初始化 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /声明一个结构体变量，用来初 始化 GPIO SystemInit(); /时钟初始化 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); /* 配置 GPIO 的模式和 IO 口 */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=LED; /选择你要设置的 IO 口 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; /设置推挽输出 模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; /设置传输速率 GPIO_Init(GPIOC, /* 初始化 GPIO */ 从原理图中， 我们知道控制 LED 的单片机 IO 口分别是 PC 口的 PC0PC7。 所以 我 们要设置的 GPIO_Pin 就是 GPIOC 中的 PC0PC7。在 led.h 头文件中，我们将整 个 PC 口定义为 LED，定义了： #define LED GPIO_Pin_All /管脚宏定义 LED_Init()函数中 GPIO_Pin 选择的时候包括了 PC0PC7。 可能大家注意到，在这个初始化函数中还有个开启 GPIO 时钟的函数，这个 是做 什么用的呢。 STM32 为了降低功耗，所以每个外设都设有一个时钟开关， 在单 片机启动的时候，这个外设的时钟都是关闭的，而你要使用相应的外设的 时候 就要将它的时钟打开，这里我们要使用 GPIOC，那么我们就要将 GPIOC 的 时钟 打开。 （这个打开时钟是要注意的，一般初学者最容易犯的错误就是没有将时钟 打开，所以你的外设一直都不工作。 ） 1.3.21.3.2： GPIOGPIO 的输出的输出 在库函数中也定义了，相应的输出函数。 1、 GPIO_WriteGPIO_Write（）函数（）函数 这个函数一次是要操作一组 GPIO 的， 也就是说它是一次操作 16 个 Pin 口的。 所以大家使用的时候要注意。 2、 GPIO_SetBits（）函数（）函数 这个函数是将相应的位设置为 1。 3、GPIO_ResetBits（）函数（）函数 这个函数是将相应的位清除为 0。 接下来我们看一下我们设置 LED 灯闪烁的函数。 void led_display() GPIO_SetBits(GPIOC,LED); delay(6000000);/延时约为 1s GPIO_ResetBits(GPIOC,LED); delay(6000000); 在设置 GPIO_Pin 这个参数的时候，应该是选择相应的参数。我们打开 LED 闪烁 的例程，然后将鼠标放到 GPIO_Pin_0 位置，然后右键选择 Go To Definition of “GPIO_Pin_0”。我们可以看到： #define GPIO_Pin_0 (uint16_t)0x0001) /*! Pin 0 selected */ #define GPIO_Pin_1 (uint16_t)0x0002) /*! Pin 1 selected */ #define GPIO_Pin_2 (uint16_t)0x0004)