如何快速成为点灯大师？

学习嵌入式，最经典的第一个实验就是点亮一颗 LED 灯。别小看这个实验，从我辅导的学员来看，不少初学者连这么简单的案例都做不出来。

想要成这一名优秀的点灯大师，第一步就是要学会 STM32 最基础的外设——GPIO。

1. 什么是GPIO？

1.1 定义

GPIO是通用输入输出（general-purpose input/output）端口的简称，简单来说就是STM32可控制的引脚STM32芯片的GPIO引脚与外部设备连接起来，从而实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能。

这是比较正式的说法，是不是听得一愣一愣的？

再简单一点，就是芯片里拉出一堆引脚，这些引脚在我们的控制下可以输出高电平/低电平，或者可以通过这些引脚向芯片输入一些信号，从而实现你们的一些目的。

1.2 命名规则

以 STM32F103C8T6 这颗芯片为例，它的 GPIO 口一共有 37 个，如何对它们进行命名呢？总不能叫翠花、二蛋、狗剩吧？

咱有正规的命名规则，那就是组编号+引脚编号。

什么是组编号？那就是 GPIOA, GPIOB, GPIOC, GPIOD .. GPIOG，一般最多到 GPIOG 。

什么是引引脚编号？那就是 0，1，2，3 ... 15。

所以组合起来，就是：

PA0, PA1, PA2 .. PA15

PB0, PB1, PB2 .. PB15

PC0, PC1, PC2 .. PC15

...

但并不是所有的芯片都有 A 到 G 个组，就比如咱这颗芯片就只有 A~D 四组。而且也不是每组都有 15 个引脚，就比如 D 组就只有 0 和 1 两个引脚。

1.3 内部框架

上面这张图来自于官方手册，看起来是不是有点吓人？

吓到你就对了，第一次看到的时候我也吓哭了。但是，作为初学者，可以先不用研究太底层的内容，咱先把灯点起来再说，否则你学会了一堆理论知识，结果到头来连颗灯都点不起来，岂不是本末倒置了？

1.4 推挽输出与开漏输出

咱先看下这两种输出的电路图。

从电路图可以看出，这两种输出有着本质的区别：

推挽输出： 可以真正的输出高电平和低电平

开漏输出： 开漏输出无法真正输出高电平，即高电平时没有驱动能力，需要借助外部上拉电阻完成对外驱动。

2. 如何点亮一颗 LED 灯？

我们先看下 LED 灯的接线。

可以看到，LED 灯都是一侧通过电阻拉高，另一侧接到 GPIO 脚。所以，GPIO脚必须拉低，这样才会产生电压，对应的 LED 灯才会亮起来。

以 LED1 为例，它又接到了哪个引脚上呢？咱看原理图，一定要遵循一个原则：标号一样的导线在物理上是连接在一起的。

很明显，LED1 引脚是连接在 PB8 这个 GPIO 口的。所以，我们只要编程将 PB8 拉低，就可以实现将 LED1 灯点亮。

3. 编程实现点灯

3.1 常用 GPIO HAL 库函数

对于单片机编程，一般有三种方式：寄存器编程、标准库编程、HAL 库编程。目前，HAL 库编程方式是 ST 公司主推的编程方式，这也是时代的潮流，所以我们主要介绍的还是 HAL 库编程。

GPIO 常用 HAL 库函数有以下这几个：

voidHAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef*GPIOx,GPIO_InitTypeDef*GPIO_Init);

voidHAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin,GPIO_PinStatePinState);

GPIO_PinStateHAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin)

voidHAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin);

HAL_GPIO_Init 这个函数是初使化一个 GPIO 引脚的，如果你使用 CubeMX 的话，那么初始化的代码将自动生成，你甚至都不需要自己动手写。

HAL_GPIO_WritePin 就是可以将对应的引脚拉高或拉低，我们点灯的时候用的就是这个函数。而它的兄弟 HAL_GPIO_ReadPin 就是获取某个引脚的状态（拉高 or 拉低）。

最后的 HAL_GPIO_TogglePin 可以实现引脚电平的翻转，比如原来是高电平，则会被翻转为低电平；原来是低电平，则会被翻转为高电平。

3.2 CubeMX 配置

配置debug模式

配置 PB8 引脚

右侧选中 PB8 引脚，然后选择 GPIO_Output 模式。

在中间栏里，点击对应的 GPIO 管脚，然后属性按图中所示设置。特别要注意，咱刚开始要将 PB8 拉高，否则一上电 LED1 就亮了。我们要在代码中将它点亮。

配置工程

注意哈，一定不要将工程放在有中文路径的地方，否则将出现异常情况！

都配置完成之后，就可以点击右上角的 GENERATE CODE 来生成工程了。

3.3 编写代码

到这边，我们的工作已经完成大半了。CubeMX 的强大之处，就是它可以通过简单的几次点击，就可以自动生成初始化代码。

比如下面的这段 GPIO 口初始化代码，如果自己写的话，至少需要几分钟时间，但它都已经自动帮你写好了，非常方便！

voidMX_GPIO_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};

/*GPIOPortsClockEnable*/

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

/*ConfigureGPIOpinOutputLevel*/

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);

/*ConfigureGPIOpin:PB8*/

GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_8;

GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;

GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);

}

接下来，我们就可以在 main 函数的 while 循环里写自己的这么一段代码，就可以实现 LED1 隔 1 秒点亮 1 秒的效果了。

一定要注意哈，要把代码放在 USER CODE BEGIN 和 USER CODE END 里，否则你修改了 cubemx 的配置，自动生成的代码会将你写好的代码覆盖掉，那你的代码就白写了！

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET);

HAL_Delay(1000);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);

HAL_Delay(1000);

点灯操作就到此结束了

4. 小结

千里之行，始于足下。点亮 LED 灯不难，但这是你学习 STM32 的第一步。千万不要过于自大，觉得这个太简单，然后就不自己动手操作。

很多小伙伴学习编程，都是觉得这个简单，然后不自己动手，结果学了一段时间后，突然发现，貌似自己啥也没学会~

所以，动手才是硬道理，千万不要自大，盲目自信！！