STM32 开发板入门教程 (一) GPIO

这个章节我们将学习最基本的 STM32 的 GPIO 的应用. 我们将分为两个章节来学习.

第一部份: GPIO 的基本应用和 IO 口的配置
第二部份: 外部中断的使用

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1: 设计要求:
    开发板上有 2 个 LED,  我们的目的为有规律的点亮 LED1 和 LED2. 当按键按下去的时候所有的灯灭, 等待 2 秒钟后恢复有规律的点亮.

2: 硬件电路:

  

3: 软件程序设计:
(1) 根据要求配置 GPIOA 中的 PA0,PA1 为输出, PA3, PA8 为输入
对于下面程序中的  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed 和 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode 推荐大家看下面两篇文章.

STM32 GPIO的十大优越功能综述
备注: 当STM32的GPIO端口设置为输出模式时，有三种速度可以选择：2MHz、10MHz和50MHz，这个速度是指I/O口驱动电路的速度，是用来选择不同的输出驱动模块，达到最佳的噪声控制和降低功耗的目的。

STM32 GPIO端口的输出速度设置
备注: 共有8种模式，可以通过编程选择：
  1. 浮空输入
  2. 带上拉输入
  3. 带下拉输入
  4. 模拟输入
  5. 开漏输出——(此模式可实现hotpower说的真双向IO)
  6. 推挽输出
  7. 复用功能的推挽输出
  8. 复用功能的开漏输出
模式7和模式8需根据具体的复用功能决定。


void GPIO_Configuration(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStructure);
    
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_8;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStructure);
}

(2) 打开 GPIOA 的时钟, 因为 STM32 是一个低功耗的 MCU , 每一个你使用的外围设备都需要单独开启时钟, 如果不开启将不能使用, 这个也是对于 STM32 初学者容易疏忽的地方

  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |
                         RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

STM32共有5种时钟源，其中三种不同的时钟源可用作为驱动系统时钟（SYSCLK）；
1、HSI 由内部8MHz RC振荡器产生，它是可以直接用来作为系统时钟或经2分频后作为PLLSRC输入。
HIS时钟频率在出厂时被校准在1%（25°C），在系统复位时，工厂校准值会被装载到时钟控制寄存器的HISCAL[7..0] 位。
用户可以通过更改HISCAL[4..0]来调整HSI频率。
另外时钟寄存器中有一个HSIRDY位用来指示HSI RC是不稳定工作，在时钟启过后，直到这个标志位置被硬件置1后，HSI RC时钟才被输出。
HSI RC时钟还可以用时钟寄存器中的HSION位来启动和关闭。

HSI时钟同时也是HSE晶体荡振器的备用时钟源。

使用HSE时钟，程序设置时钟参数流程：
1、将RCC寄存器重新设置为默认值   RCC_DeInit;
2、打开外部高速时钟晶振HSE    RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
3、等待外部高速时钟晶振工作    HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
4、设置AHB时钟         RCC_HCLKConfig;
5、设置高速AHB时钟     RCC_PCLK2Config;
6、设置低速速AHB时钟   RCC_PCLK1Config;
7、设置PLL              RCC_PLLConfig;
8、打开PLL              RCC_PLLCmd(ENABLE);
9、等待PLL工作   while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
10、设置系统时钟        RCC_SYSCLKConfig;
11、判断是否PLL是系统时钟     while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
12、打开要使用的外设时钟    RCC_APB2PeriphClockCmd()/RCC_APB1PeriphClockCmd()


具体设置请参考下面的文章

STM32时钟系统与软件配置

STM32的时钟系统分析

STM32 的时钟与RTC


(3) 设置外部中断, 所有的 GPIO 口都可以作为外部中断源. 具体可以参考下面这篇文章.

STM32中外部中断与外部事件

  
  GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource3);
    
  EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line3;
  EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
  EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
  EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
  EXTI_Init(EXTI_InitStructure);

同样不要忘记打开时钟, 我们在打开 PA 口的时候已经加上了 RCC_APB2Periph_AFIO, 这里再提醒大家一下.
  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |
                         RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

最后就是编写外部中断入口函数.
void EXTI3_IRQHandler(void)
{
    int i;
    
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line9) != RESET)
    {
       GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
        GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
        
        for(i=0;i<=8000000;i++);
      
        GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
        GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
        
        for(i=0;i<=1000000;i++)
      
      
        
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3);
    }
}

不要忘记在中断函数处理完成后清掉标志位,不然会不停的进入中断.

(4) 编译与调试
      我们已经完成所有程序编写部份, 接下来就是将工程编译成功后下载到我们的 Mini-STM32 开发板中进行调试和仿真.
      如果看到 LED 有规律的点亮和熄灭, 按下按钮后 LED 先是一起熄灭, 在一起点亮, 然后恢复有规律的点亮这个过程, 说明我们已经达到我们的设计目标.