代码收藏家技术教程 2024-01-23

STM32 CubeMX教程：详解点亮LED的步骤

这篇文章将详细介绍如何在 stm32103 板子上点亮一个LED.

文章目录

前言

一、开发环境搭建。

二、LED 原理图解读

三、什么是 GPIO

四、cubeMX 配置工程

五、解读 cubeMX 生成的代码

六、延时函数

七、控制引脚状态函数

点亮 LED

八、GPIO 的工作模式

九、为什么使用推挽输出驱动 LED

总结

前言

实验开发板：STM32F103C8T6。

所需软件：keil5 ， cubeMX 。

实验目的：了解 led 点亮原理，cubeMX配置， GPIO 等相关函数。

一、开发环境搭建。

代码编写软件： MDK keil5 。
图形化配置软件：STM32cubeMX。
仿真器驱动： STLINK 。
串口驱动：CH340 。

对于以上软件的安装可以参考：最详细 keil5 和 cubeMX安装教程

二、LED 原理图解读

芯片的原理图如上图，可以看到控制 LED1 的引脚是 PB4 。

灯 D1 的右边接在 VCC 电源上，如果想要点亮 led , 需要将 led 的左侧 GPIO 引脚 PB4 设置为低电平即可。那么该图是 低电平控制 led 。

高电平：通常表示逻辑1，可以是与电源电压相对应的电压（例如3.3V或5V）。

低电平：通常表示逻辑0，可以是与地电压（0V）相对应的电压。

三、什么是 GPIO

GPIO ，全称为通用输入输出（General-Purpose Input/Output )，是连接外部设备的通用接口。用于与外部设备进行数字信号的输入和输出。它在嵌入式系统、单片机、单板计算机等领域都有广泛的应用，使数字系统能够与外部世界互动和通信。

输入：
GPIO 可以用于接受外部设备发送的数字信号，如按钮的状态，传感器数据。获取外部数据或事件。
输出：
GPIO 可以用于向外部设备发送数字信号，如控制 LED，继电器，电机等。操作和控制外部设备。

四、cubeMX 配置工程

首先创建工程。
选择芯片，开始创建工程。
设置 SYS 模块，选择串行线。
选择晶体共振。
将 PB4 引脚设置为 gpio 输出口。
设置时钟频率。
直接设置为最大频率 72 ，然后双击 enter 即可。
设置工程的名字，工具链选择 MDK。
点击自动生成 .c / .h 文件。
.
点击生成即可。
这样就可以生成 keil 的工程文件。

五、解读 cubeMX 生成的代码

cubeMX 会自动生成 GPIO 初始化的代码。

代码解析：

首先创建一个 GPIO 变量。

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

GPIO 引脚的使能。
可以看到这里分别使能了 GPIOA , GPIOB , GPIOD 端口。

  __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

设置 GPIO 中PB4 引脚的输出电平。
这里设置的是输出低电平 GPIO_PIN_RESET。

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);

设置 GPIO 端口的引脚号，模式，上拉电阻，速度。

  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

初始化引脚设置。

HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

六、延时函数

__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay);

uint32_t Delay ：表示要延时时间，以毫秒（ms）为单位。这是一个无符号的 32 位整数。
__weak ：是一个弱符号。

七、控制引脚状态函数

GPIO 写函数：
用于设置指定 GPIO 引脚输出状态。

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState
PinState);

参数解释：

GPIOx : 这是一个指向 GPIO_TypeDef 结构体的指针，指定了要控制的GPIO端口，例如GPIOA、GPIOB等。

GPIO_Pin : 这是一个16位的整数，指定要设置的特定引脚。可以使用宏定义来指定要控制的引脚，例如GPIO_PIN_0，GPIO_PIN_1，GPIO_PIN_2等。

PinState : 这是一个枚举类型 GPIO_PinState，用于指定要写入的引脚状态。它有两个可能的值：GPIO_PIN_RESET和GPIO_PIN_SET，分别代表引脚输出低电平和高电平。

GPIO 翻转函数：
这里的函数参数和写函数的参数大致相同，可以参考 HAL_GPIO_WritePin 函数。

void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

点亮 LED

在工程的 while 函数中使用写函数 HAL_GPIO_WritePin 点亮 LED.

tips:
可以讲代码写在 BEGIN 和 END 之间，这样当我们重新生成代码时就不会造成代码销毁。

八、GPIO 的工作模式

GPIO的8种工作模式：

输入模式（Input Mode）：GPIO引脚被配置为输入模式时，它可以接收外部设备发送的信号。引
脚可以检测输入信号的高电平或低电平，并将其转换为数字值供系统使用。
输出模式（Output Mode）：GPIO引脚被配置为输出模式时，它可以向外部设备发送信号。系统
可以控制引脚输出的高电平或低电平，从而控制外部设备的行为。
推挽输出模式（Push-Pull Output Mode）：在推挽输出模式下，GPIO输出引脚可以提供强驱动
电平。引脚在高电平和低电平之间切换，可以提供较低的输出电阻，适合驱动较重的负载。
开漏输出模式（Open-Drain Output Mode）：在开漏输出模式下，GPIO输出引脚变为开漏输
出。引脚在低电平时为接地（GND）连接，而在高电平时处于高阻态。这种模式适合与其他开漏设
备或外部上拉电阻结合使用。
复用输入模式（Alternate Function Input Mode）：GPIO引脚可以配置为复用输入模式，用于
接收外部信号并执行特定功能。在此模式下，引脚还可以用于其他功能，例如定时器输入或串行通
信接口。
复用输出模式（Alternate Function Output Mode）：GPIO引脚可以配置为复用输出模式，用
于将特定功能的输出信号发送到外部设备。在此模式下，引脚还可以用于其他功能，例如PWM输
出或串行通信接口。
模拟模式（Analog Mode）：有些GPIO引脚支持模拟模式，可以用于连接模拟电路，例如传感器
或音频设备。在模拟模式下，引脚可以输入或输出连续的模拟电信号。
中断模式（Interrupt Mode）：GPIO引脚可以配置为中断模式，以便在引脚状态发生变化时触发中断。这允许系统在无需不断轮询GPIO状态的情况下，对引脚的变化进行响应。