11. GPIO原理与配置（跑马灯，蜂鸣器，按键）

一。STM32 GPIO固件库函数配置方法

1. 根据需要在项目中删掉一些不用的固件库文件，保留有用的固件库文件

2. 在stm32f10x_conf.h中注释掉这些不用的头文件

3. STM32的IO口可以由软件配置成如下8种模式(4种输入模式，4种输出模式)

分别在CRL寄存器和CRH寄存器中配置，配置每一个IO口需要4位来配置

2位MODE位----配置是输入模式还是输出模式

2位CNF位---根据MODE位的配置来确定是哪种输入模式或输出模式

a。输入浮空

b。输入上拉

c。输入下拉

d。模拟输入

e。开漏输出

f。推挽输出

g。推挽式复用功能

h。开漏复用功能

配置函数

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

4。GPIO输入值的读取

IDR是一个端口输入数据寄存器，只用了低16位。

操作IDR寄存器读取IO端口数据是通过GPIO_ReadInputDataBit函数实现的：

uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

比如我要读 GPIOA.5 的电平状态，那么方法是：

GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_5);

uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

5. 往某个IO口输出数据

ODR 是一个端口输出数据寄存器，也只用了低 16 位。该寄存器为可读写，从该寄存器读出来的数据可以用于判断当前 IO 口的输出状态。而向该寄存器写数据，则可以控制某个 IO 口的输出电平。

在固件库中设置 ODR 寄存器的值来控制 IO 口的输出状态是通过函数 GPIO_Write 来实现的：

void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal); 

该函数一般用来往一次性一个 GPIO 的多个端口设值。

BSRR 寄存器是端口位设置/清除寄存器。该寄存器和 ODR 寄存器具有类似的作用，都可以用来设置 GPIO 端口的输出位是 1 还是 0。

低16位，往某个IO口写1对应高电平，写0不起任何作用

高16位，如果往某个IO口写1，则对应IO口为低电平，写0不起任何作用

void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

6. GPIO的使用步骤

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。

二。跑马灯实验

1.在项目中添加HARDWARE目录，在里面新建LED目录

2.项目中添加led.c文件以及头文件

//led.h文件

#ifndef __LED_H

#define __LED_H  

#include "sys.h"

#define LED0 PBout(5)// PB5

#define LED1 PEout(5)// PE5

void LED_Init(void);   //初始化

#endif

led.c文件

#include "led.h"

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 端口设置

 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出

 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度为50MHz

 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //根据设定参数初始化GPIOB.5

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

 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;     //LED1-->PE.5 端口设置，推挽输出

 GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);   //推挽输出，IO口速度为50MHz

 GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5); //PE.5 输出高

}

三。位带操作

位带操作简单的说， 就是把每个比特膨胀为一个 32 位的字，当访问这些字的时候就达到了访问比特的目的。

并不是每一个位都可以映射到一个字。

在sys.h中的定义

//IO口操作，只对单一的IO口

//确保n的值小于16

#define PAout(n)   BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n)  //输出

#define PAin(n)    BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n)  //输入 

#define PBout(n)   BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n)  //输出 

#define PBin(n)    BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n)  //输入 

#define PCout(n)   BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n)  //输出

#define PCin(n)    BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n)  //ÊäÈë 

#define PDout(n)   BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n)  //输出 

#define PDin(n)    BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n)  //输入  

#define PEout(n)   BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n)  //输出

#define PEin(n)    BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n)  //输入 

#define PFout(n)   BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n)  //输出

#define PFin(n)    BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n)  //输入 

#define PGout(n)   BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n)  //输出

#define PGin(n)    BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n)  //输入 

四。蜂鸣器实验

BEEP输出高电平，三极管导通，蜂鸣器响

五。按键输入实验

因为要检测按键，所以IO口要设置成输入模式

//按键初始化函数

void KEY_Init(void) //IO 初始化

{ 

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);  //使能 PORTA,PORTE 时钟

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;//GPIOE.2~4

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;      //PE2,PE3,PE4设置成上拉输入

GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);  //初始化 GPIOE2,3,4

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_0;        //初始化  WK_UP-->GPIOA.0

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;    //PA0 设置成下拉输入

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  //初始化 GPIOA.0

}

//按键处理函数，不支持多个按键同时按下

//返回按键值

//mode:0,不支持连续按;1,支持连续按;

//0，没有任何按键按下;1， KEY0 按下;2， KEY1 按下;3， KEY2 按下  ;4， KEY3 按下  WK_UP

//注意此函数有响应优先级,KEY0>KEY1>KEY2>KEY3!!

u8 KEY_Scan(u8 mode)

{ 

static u8 key_up=1;                               //按键按松开标志

if(mode)key_up=1;                                //支持连按   

if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||KEY2==0||KEY3==1))

{

delay_ms(10);                               //去抖动

key_up=0;

if(KEY0==0)return KEY_RIGHT;

else if(KEY1==0)return KEY_DOWN;

else if(KEY2==0)return KEY_LEFT;

else if(KEY3==1)return KEY_UP;

}else if(KEY0==1&&KEY1==1&&KEY2==1&&KEY3==0)key_up=1; 

return 0;                                       //  无按键按下

}

定义了一个变量key_up保存按键的状态，如果支持连续按下，当按键按下后不用管以前按键的状态，返回这次按键按下有效，如果不支持连续按下，就要看key_up的状态，如果以前没有按下，则返回这次按键有效，如果以前已经按下了，key_up=0，则这次按键按下无效。

key.h文件

#ifndef __KEY_H

#define __KEY_H   

#include "sys.h"

#define KEY0   GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_4)  //读取按键 0

#define KEY1   GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_3)  //读取按键 1

#define KEY2   GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_2)  //读取按键 2 

#define KEY3   GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)  //读取按键 3(WK_UP) 

#define KEY_UP      4

#define KEY_LEFT  3

#define KEY_DOWN  2

#define KEY_RIGHT  1

void KEY_Init(void);                                    //IO 初始化

u8 KEY_Scan(u8);                                       //按键扫描函数     

#endif