STM32之GPIO及第一個(gè)STM32程序（跑馬燈）

今天來(lái)說(shuō)一說(shuō)，GPIO，對(duì)于我這個(gè)新手來(lái)說(shuō)，GPIO就好比我在學(xué)習(xí)開(kāi)車(chē)之前得學(xué)會(huì)如何開(kāi)門(mén)一樣，由此可以看出這對(duì)于我學(xué)習(xí)STM32 的重要性，好廢話(huà)不多說(shuō)，先總結(jié)一下STM32F103ZE的開(kāi)發(fā)板里總共有7組IO口，每組IO口有16個(gè)IO，即這塊板子總共有112個(gè)IO口分別是GPIOA~GPIOG。

GPIO的工作模式主要有八種：4種輸入方式，4種輸出方式，分別為輸入浮空，輸入上拉，輸入下拉，模擬輸入；輸出方式為開(kāi)漏輸出，開(kāi)漏復(fù)用輸出，推挽輸出，推挽復(fù)用輸出。對(duì)應(yīng)的為：

（1）GPIO_Mode_AIN 模擬輸入
（2）GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空輸入
（3）GPIO_Mode_IPD 下拉輸入
（4）GPIO_Mode_IPU 上拉輸入
（5）GPIO_Mode_Out_OD 開(kāi)漏輸出
（6）GPIO_Mode_Out_PP 推挽輸出
（7）GPIO_Mode_AF_OD 復(fù)用開(kāi)漏輸出
（8）GPIO_Mode_AF_PP 復(fù)用推挽輸出

對(duì)于我們這類(lèi)初學(xué)者來(lái)說(shuō)很難理解什么叫做輸入浮空，開(kāi)漏，推挽等，我查看資料和觀(guān)看別人的資料認(rèn)為可以粗俗的理解為浮空就是浮在半空，可以被其他物體拉上或者拉下。開(kāi)漏，就可以理解為一個(gè)NPN管集電極是開(kāi)路的，可以接3.3V或者5V，推挽就是有推有拉電平都是確定的，不需要上拉和下拉。下面的圖給出了GPIO的原理，第一個(gè)圖（引自正點(diǎn)原子原理PPT）是講述輸入浮空時(shí)的走勢(shì)圖。

首先再解釋一下推挽輸出，根據(jù)資料顯示：推挽電路是兩個(gè)參數(shù)相同的三極管或MOSFET,以推挽方式存在于電路中,各負(fù)責(zé)正負(fù)半周的波形放大任務(wù),電路工作時(shí)，兩只對(duì)稱(chēng)的功率開(kāi)關(guān)管每次只有一個(gè)導(dǎo)通，故導(dǎo)通損耗小、效率高。

再者：開(kāi)漏輸出:輸出端相當(dāng)于三極管的集電極. 要得到高電平狀態(tài)需要上拉電阻才行. 適合于做電流型的驅(qū)動(dòng),其吸收電流的能力相對(duì)強(qiáng)(一般20ma以?xún)?nèi))。我的邏輯思維就是得知道這個(gè)東西在實(shí)際中是干啥的我才可以理解，所以我就查詢(xún)資料得到下面的應(yīng)用總結(jié)：

（1） 浮空輸入_IN_FLOATING ——浮空輸入，可以用于按鍵輸入
（2）帶上拉輸入：IO內(nèi)部上拉電阻輸入
（3）帶下拉輸入：內(nèi)部下拉電阻輸入
（4） 模擬輸入：主要應(yīng)用于ADC模擬輸入，或者低功耗下省電
（5）開(kāi)漏輸出：IO輸出0接GND，IO輸出1，懸空，需要外接上拉電阻，才能實(shí)現(xiàn)輸出高電平。當(dāng)輸出為1時(shí)，IO口的狀態(tài)由上拉電阻拉高電平，但由于是開(kāi)漏輸出模式，這樣IO口也就可以由外部電路改變?yōu)榈碗娖交虿蛔儭Ｒ话銇?lái)說(shuō)，開(kāi)漏是用來(lái)連接不同電平的器件，匹配電平用的，因?yàn)殚_(kāi)漏引腳不連接外部的上拉電阻時(shí)，只能輸出低電平，如果需要同時(shí)具備輸出高電平的功能，則需要接上拉電阻，很好的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)改變上拉電源的電壓，便可以改變傳輸電平。比如加上上拉電阻就可以提供TTL/CMOS 電平輸出等。（上拉電阻的阻值決定了邏輯電平轉(zhuǎn)換的沿的速度 。阻值越大，速度越低功耗越小，所以負(fù)載電阻的選擇要兼顧功耗和速度。）
（6）推挽輸出：IO輸出0-接GND， IO輸出1 -接VCC，讀輸入值是未知的
（7）復(fù)用功能的推挽輸出：片內(nèi)外設(shè)功能（I2C的SCL,SDA）
（8）復(fù)用功能的開(kāi)漏輸出：片內(nèi)外設(shè)功能（TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）

基于對(duì)GPIO的理解編寫(xiě)了第一個(gè)跑馬燈的實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用寄存器和庫(kù)函數(shù)分別實(shí)現(xiàn)了一遍：

跑馬燈的思路都是先初始化IO時(shí)鐘，再初始化IO口，最后設(shè)置IO輸出的高低電平。

寄存器版本的跑馬燈代碼如下：

這是在MDK5上建立的一個(gè)led.c的初始化led的函數(shù)。

#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
//three steps:
//1,enable IO time
//2,enable IO
//3,operate IO
void __Led_Init_()
{
//1,enable IO time
RCC->APB2ENR|=1<<3;//不影響其他的情況下用,這是第三位為B，led的硬件連接為PB5和PE5
RCC->APB2ENR|=1<<6;

//2,enable IO，由于是第五位IO口屬于低配置調(diào)用低配置寄存器
GPIOB->CRL&=0xFF0FFFFF;
GPIOB->CRL|=0xFF3FFFFF;
GPIOB->ODR|=1<<5;

GPIOE->CRL&=0xFF0FFFFF;
GPIOE->CRL|=0xFF3FFFFF;
GPIOE->ODR|=1<<5;
}
頭文件代碼如下：主要就是預(yù)編譯申明

#ifndef __LED_H
#define __LED_H


void __Led_Init_(void);


#endif

主函數(shù)代碼如下：

#include "led.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
int main(void)
{
delay_init();
__Led_Init_();
while(1)
{

GPIOB->ODR|=1<<5;
GPIOB->ODR&=~(1<<5);
delay_ms(300);
GPIOB->ODR|=1<<5;



GPIOE->ODR|=1<<5;
GPIOE->ODR&=~(1<<5);
delay_ms(300);
GPIOE->ODR|=1<<5;

}
// while(1){
// GPIOB->ODR|=1<<5;
// GPIOE->ODR|=1<<5;
// delay_ms(500);
//
// GPIOB->ODR=~(1<<5);
//
// GPIOE->ODR=~(1<<5);
// delay_ms(500);
// }
}

下面的為基于庫(kù)函數(shù)版本的：

#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "led.h"


void _led_init(void)
{
//跑馬燈實(shí)驗(yàn)三步走：
//一、先使能時(shí)鐘；
//二、gpio初始化
//三、控制led燈
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitST;
//第一步：使能時(shí)鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);
//second step:GPIO INIT



GPIO_InitST.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽輸出
GPIO_InitST.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//第五個(gè)口，PE5、PB5
GPIO_InitST.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitST);//PB5
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//set 1

GPIO_InitST.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽輸出
GPIO_InitST.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//第五個(gè)口，PE5、PB5
GPIO_InitST.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitST);//PE5
GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5);//set high
}
基于庫(kù)函數(shù)版本的頭文件
#ifndef __LED_init_//沒(méi)有定義就執(zhí)行下面代碼
#define __LED_init_
void _led_init(void);
#endif

基于庫(kù)函數(shù)的主函數(shù)：

#include "led.h"
#include "delay.h"


int main(void)
{
_led_init();
delay_init();
while(1)
{
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//set 0
delay_ms(300);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//set 1
delay_ms(300);

GPIO_ResetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5);//set 0
delay_ms(300);
GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5);//set 1
delay_ms(300);
}
}

當(dāng)然我們還可以根據(jù)位操作來(lái)直接進(jìn)行，或者定義一些宏定義可以把主函數(shù)的代碼簡(jiǎn)化，綜合上述庫(kù)函數(shù)和寄存器版本的代碼，分析可以看出，對(duì)于初學(xué)者最好能兩種都學(xué)習(xí)，因?yàn)閹?kù)函數(shù)也是基于寄存器進(jìn)行操作的，只有理解了底層的寄存器，我們以后自己編程才可以知道如何修改或者編寫(xiě)更加復(fù)雜的代碼。

對(duì)于初學(xué)者，上述總結(jié)可能會(huì)有很多不對(duì)的希望大家可以指出謝謝。