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外设——GPIO

2. 外设——GPIO

2.1 GPIO简介

GPIO（General Purpose Input Output）通用输入输出口 可配置8种输入输出模式 引脚电平：0V~3.3V，部分引脚可容忍5V（在STM32F103C8T在6引脚定义中，带FT可容忍5V） 在输出模式下，端口输出的高低电平可以控制LED、控制蜂鸣器，模拟通信协议输出顺序等 读取按键输入、外部模块电平信号输入、ADC模拟通信协议接收数据等

2.2 GPIO基本结构

在STM32中，所有的GPIO都是挂在在APB2外设总线，其中GPIO根据外设的名称GPIOA、GPIOB、GPIOC等等，这样命名，每个GPIO总共有16个引脚(0-15)

在这里插入图片描述

寄存器只负责存储数据，如果要进行点灯操作，还需要驱动器增强驱动能力

2.3 GPIO位结构

这里应该是施密特触发器，肖特触发器应该是翻译错误

**施密特触发器的作用：**对于输入电压进行整形手术，其执行逻辑是，如果输入电影大于某个阈值，输出将立即升高到高电平，如果输入电压小于某个阈值，输出将立即降低到低电平

2.3.1 GPIO模式

通过配置GPIO端口配有寄存器，可配置以下8种模式
浮空输入 数字输入 可读取引脚电平。如果引脚悬空，则电平不确定
数字输入
下拉输入 数字输入 可读取引脚电平，内部连接下拉电阻，悬挂时默认低电平
模拟输入 模拟输入 GPIO无效，引脚直接进入内部ADC
数字输出
数字输出
复用开漏输出 数字输出 高电平为高阻态，低电平由片上外设控制VSS
复用推挽输出 数字输出 由片上外设控制，高电平接VDD，低电平接

2.3.2 浮空/上拉/下拉输入

2.3.3 模拟输入

2.3.4 泄漏/推挽输出

2.3.5 复用开漏/推挽输出

2.4 GPIO的输出

LED闪烁&LED流水灯&蜂鸣器

2.4.1 LED闪烁

拿出一个LED，长脚正极接正极，短脚负极接正极PA0端口(低电平点亮)

新建LED点亮工程(可赋值上述工程模板并进行更改)

我们可以在项目目录中建立一个新的文件夹，称为System，存储系统资源。 

#ifndef __DELAY_H #define __DELAY_H  void Delay_us(uint32_t us); void Delay_ms(uint32_t ms); void Delay_s(uint32_t s);  #endif 

#include "stm32f10x.h"

/** * @brief 微秒级延时 * @param xus 延时时长，范围：0~233015 * @retval 无 */
void Delay_us(uint32_t xus)
{ 
        
	SysTick->LOAD = 72 * xus;				//设置定时器重装值
	SysTick->VAL = 0x00;					//清空当前计数值
	SysTick->CTRL = 0x00000005;				//设置时钟源为HCLK，启动定时器
	while(!(SysTick->CTRL & 0x00010000));	//等待计数到0
	SysTick->CTRL = 0x00000004;				//关闭定时器
}

/** * @brief 毫秒级延时 * @param xms 延时时长，范围：0~4294967295 * @retval 无 */
void Delay_ms(uint32_t xms)
{ 
        
	while(xms--)
	{ 
        
		Delay_us(1000);
	}
}
 
/** * @brief 秒级延时 * @param xs 延时时长，范围：0~4294967295 * @retval 无 */
void Delay_s(uint32_t xs)
{ 
        
	while(xs--)
	{ 
        
		Delay_ms(1000);
	}
} 


#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h" 
int main()
{ 
        
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//配置使能时钟
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//结构体给参数
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
	//GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//设置高电平 ，灭
    //GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,Bit_SET);//设置高电平 ，灭
    
	//GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//设置低电平，点亮
    //GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,Bit_RESET);//设置低电平，点亮
	while(1)
	{ 
        
		GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,Bit_RESET);//设置低电平，点亮
        Delay_ms(500);
        GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,Bit_SET);//设置高电平 ，灭
        Delay_ms(500);
	}
}

2.4.2 LED流水灯

如果要控制多个端口可以进行按位或来进行操作

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 等等

这里我们也可以使用

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_All 表示全部选择

可以同时控制16个端口

GPIO_Write(GPIOx,指定写到输出数据寄存器的值);//GPIOx->ODR = 指定写到输出数据寄存器的值

#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h" 
int main()
{ 
        
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_All;//选择A的所有端口
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	while(1)
	{ 
        
		//低电平点亮，第一个亮，其他灯灭
		GPIO_Write(GPIOA,~0x0001);//0000 0000 0000 0001
		Delay_ms(500);
		GPIO_Write(GPIOA,~0x0002);//0000 0000 0000 0010
		Delay_ms(500);
		GPIO_Write(GPIOA,~0x0004);//0000 0000 0000 0100
		Delay_ms(500);
		GPIO_Write(GPIOA,~0x0008);//0000 0000 0000 1000
		Delay_ms(500);
		GPIO_Write(GPIOA,~0x0010);//0000 0000 0001 0000
		Delay_ms(500);
		GPIO_Write(GPIOA,~0x0020);//0000 0000 0010 0000
		Delay_ms(500);
		GPIO_Write(GPIOA,~0x0040);//0000 0000 0100 0000
		Delay_ms(500);
		GPIO_Write(GPIOA,~0x0080);//0000 0000 1000 0000
		Delay_ms(500);
	}
}

2.4.3 蜂鸣器

使用的PB12口

#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h" 
int main()
{ 
        
// RCC->APB2ENR=0x00000010;
// GPIOC->CRH =0x00300000;
// GPIOC->ODR =0x00002000;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_12;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

	while(1)
	{ 
        
		GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);//设置高电平
		Delay_ms(500);
	  GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);//设置低电平
		Delay_ms(500);
	}
}

2.5 GPIO的输入

按键控制LED&光敏传感器控制蜂鸣器

介绍c语言的相关知识点
char 8 -128 ~ 127 int8_t s8
unsigned char 8 0 ~ 255 uint8_t u8
short 16 -32768 ~ 32767 int16_t s16
unsigned short 16 0 ~ 65535 uint16_t u16
int 32 -2147483648 ~ 2147483647 int32_t s32
unsigned int 32 0 ~ 4294967295 uint32_t u32
long 32 -2147483648 ~ 2147483647
unsigned long 32 0 ~ 4294967295
long long 64 -(2^64)/2 ~ (2^64)/2-1 int64_t
unsigned long long 64 0 ~ (2^64)-1 uint64_t
float 32 -3.4e38 ~ 3.4e38
double 64 -1.7e308 ~ 1.7e308 
关键字：#define
用途：用一个字符串代替一个数字，便于理解，防止出错；提取程序中经常出现的参数，便于快速修改
定义宏定义：
	#define ABC 12345
引用宏定义：
	int a = ABC;	//等效于int a = 12345;

关键字：typedef
用途：将一个比较长的变量类型名换个名字，便于使用
定义typedef：
	typedef unsigned char uint8_t;
引用typedef：
	 uint8_t a;	//等效于unsigned char a;
C语言结构体
关键字：struct
用途：数据打包，不同类型变量的集合
定义结构体变量：
	struct{char x; int y; float z;} StructName;
	因为结构体变量类型较长，所以通常用typedef更改变量类型名
引用结构体成员：
	StructName.x = 'A';
	StructName.y = 66;
	StructName.z = 1.23;
或	pStructName->x = 'A';	//pStructName为结构体的地址	pStructName->y = 66;
	pStructName->z = 1.23;
C语言枚举
关键字：enum
用途：定义一个取值受限制的整型变量，用于限制变量取值范围；宏定义的集合
定义枚举变量：
	enum{FALSE = 0, TRUE = 1} EnumName;
	因为枚举变量类型较长，所以通常用typedef更改变量类型名
引用枚举成员：
	EnumName = FALSE;
	EnumName = TRUE;

2.5.1 按键控制LED

首先，模块化编程，封装驱动代码，简化主函数

我们在工程目录新建一个文件夹，Hardware，用来存放硬件驱动，在再keil新建一个组也叫Hardware，并添加到头文件路径列表中

LED.c(LED闪烁)

#include "stm32f10x.h" // Device header

void LED_Init(void)
{ 
        
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	//这里注意，GPIO配置好了之后，默认是低电平
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2);//设置高电平,
}
void LED1_ON(void)
{ 
        
	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//设置低电平
}
void LED1_OFF(void)
{ 
        
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//设置高电平
}
void LED2_ON(void)
{ 
        
	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//设置低电平
}
void LED2_OFF(void)
{ 
        
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//设置高电平
}

LED.h(LED闪烁)

#ifndef __LED_H
#define __LED_H

void LED_Init(void);//声明该函数可以被外部调用
void LED1_ON(void);
void LED1_OFF(void);
void LED2_ON(void);
void LED2_OFF(void);
#endif

mian.c(LED闪烁)

#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h" 
#include "LED.h" //加上LED.h,就可以调用函数了
int main()
{ 
        
  LED_Init();//可能会爆红，编译一下就好了

	while(1)
	{ 
        
		
		void LED1_ON(void);
		Delay_ms(500);
		void LED2_OFF(void);
		Delay_ms(500);
    void LED1_OFF(void);
		Delay_ms(500);
    void LED2_ON(void);
		Delay_ms(500);
    
	}
}

按键的一端

Key.c

#include "stm32f10x.h" 
#include "Delay.h" 

void Key_Init(void)
{ 
        
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;//上拉输入
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

}

uint8_t Key_GetNum(void)
{ 
        
	uint8_t KeyNum=0;
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1)==0)
	{ 
        
		Delay_ms(20);//消抖
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1)==0);//检测是否松手
		Delay_ms(20);//消抖
		KeyNum=1;
	}
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11)==0)
	{ 
        
		Delay_ms(20);//消抖
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11)==0);//检测是否松手
		Delay_ms(20);//消抖
		KeyNum=2;
	}
	
	return KeyNum;

}

Key.h

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H

void Key_Init(void);

uint8_t Key_GetNum(void);

#endif

LED.c(完整)

#include "stm32f10x.h" // Device header

void LED_Init(void)
{ 
        
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	//这里注意，GPIO配置好了之后，默认是低电平
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2);//设置高电平,
}
void LED1_ON(void)
{ 
        
	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//设置低电平
}
void LED1_OFF(void)
{ 
        
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//设置高电平
}
void LED2_ON(void)
{ 
        
	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//设置低电平
}
void LED2_OFF(void)
{ 
        
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//设置高电平
}
//PA1端口的电平翻转
void LED1_Turn(void)
{ 
        
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1)==0)
	{ 
        
	   GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//设置高电平
	}
	else
	{ 
        
		GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//设置低电平
	}
}
//PA2端口的电平翻转
void LED2_Turn(void)
{ 
        
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2)==0)
	{ 
        
	   GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//设置高电平
	}
	else
	{ 
        
		GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//设置低电平
	}
}

LED.h(完整)

#ifndef __LED_H
#define __LED_H

void LED_Init(void);//声明该函数可以被外部调用
void LED1_ON(void);
void LED1_OFF(void);
void LED2_ON(void);
void LED2_OFF(void);
void LED1_Turn(void);
void LED2_Turn(void);
#endif

main.c(完整)

#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h" 
#include "LED.h" //加上LED.h,就可以调用函数了
#include "Key.h"

uint8_t KeyNum=0;//接收返回值
int main()
{ 
        
  LED_Init();//可能会爆红，编译一下就好了
  Key_Init();
	while(1)
	{ 
        
		KeyNum=Key_GetNum();//不断读取按键返回值
		if(KeyNum==1)
		{ 
        
			LED1_Turn();
		}else if(KeyNum==2)
		{ 
        
			LED2_Turn();
		}
	}
}

2.5.2 光敏传感器控制蜂鸣器

接线图

依旧是在Hardware文件夹内添加

封装蜂鸣器功能(PB12)

Buzzer.c

#include "stm32f10x.h" // Device header

void Buzzer_Init(void)
{ 
        
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_12;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	//这里注意，GPIO配置好了之后，默认是低电平
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);//设置高电平,
}
void Buzzer_ON(void)
{ 
        
	GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);//设置低电平
}
void Buzzer_OFF(void)
{ 
        
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);//设置高电平
}

//PB12端口的电平翻转
void Buzzer_Turn(void)
{ 
        
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_12)==0
        标签： 快恢复肖特基基二极管
 
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