【STM32系列教程】0x03 GPIO

介绍

GPIO是什么

General-purpose input/output 通用输入输出接口
可以读取输入/控制输出低电平/高电平，对应0和1

STM32中的GPIO

一个STM32有多个GPIO端口，用大写字母标识
一个GPIO端口(GPIO Port)引出了多个引脚，用数字标识
描述一个STM32引脚，应该表明他是第几个GPIO端口的几号引脚，记为"P<端口编号><引脚编号>"，如PA8表示(GPIO端口A的第8号引脚)
STM32中大部分引脚都可以被配置为GPIO接口，高电平为3.3V，低电平为0V

这里有讲GPIO基本原理和一些基本电路的视频。只用看原理部分，不用看代码部分

https://www.bilibili.com/video/BV1th411z7sn?p=5 (GPIO输出)

https://www.bilibili.com/video/BV1th411z7sn?p=7 (GPIO输入)

实践：GPIO输出

目标

闪烁板载LED

配置CubeMX

可以把第一个空项目的.ioc文件复制出来改个名字再配置，不用每次都调那几个基本参数

根据电路图，STM32F103在核心板上PC13(GPIO 外设C 13号引脚)连接着板载led。

在CubeMX中的Pinout & Configuration页面，右侧的芯片图那里，将PC13引脚设置为GPIO_Output

可以右键给引脚添加User Lable，我将其设为"LED"

最后记得Generate Code

代码

我们的代码从main.c的int main()开始运行。所以在主函数末尾的死循环中添加代码

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  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
        HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(1000);
        HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

补充：HAL_Delay()用于延时，单位为毫秒。

你可能注意到驱动PC13 LED灯时，引脚电平状态与LED开关状态“相反”。这是因为最小系统板上LED的正极与vcc直接相连，当引脚设为高电平时，引脚端呈现高阻态，LED中无电流通过，因此熄灭。引脚设为低电平时，电流（正电荷记法）通过LED流向引脚端，LED点亮。 –Sequen4e

实践：GPIO输入

目标

根据某引脚的高低电平控制LED的亮灭

接线

我们使用PB12引脚作为按键输入

上拉&下拉

如果仅使用STM32核心板：

需要手动连接开关。使用开关将PB12引脚和GND之间连接起来。
需要额外配置芯片内置的上拉电阻，解释参考文章末尾

扩展板上的按键KEY有外置的上拉，所以用KEY输入的时候选择不上拉/下拉。

在上拉模式下，内部上拉电阻将引脚连接到电源电压（VDD），使引脚在未连接外部信号时保持高电平。当你将开关的一端连接到引脚，另一端接地时，开关断开时，引脚通过上拉电阻保持高电平；当开关闭合时，引脚被拉低到地电平（GND）

– 凛娴

配置CubeMX

根据原理图，我们开发板上的KEY按钮连接到PB12引脚。

所以和上面同理，把PB12引脚设置为GPIO_Input，并设置自己喜欢的User Lable，这里我使用"KEY"。

视具体使用情况，可选配置上拉或者下拉GPIO Pull-up/Pull down

代码

用到的函数一起放在上面了

修改同样的位置

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  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
        GPIO_PinState pinstate = HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port, KEY_Pin);
        HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, pinstate);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

其他

HAL库语法

用到的函数

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// 设置电平
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState);
// 翻转电平
void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
// 读取电平
GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

函数的参数

GPIO_TypeDef* GPIOx GPIO端口，可取值为：
- GPIO<x> 比如GPIOA, GPIOB
- <lable>_GPIO_Port 比如LED_GPIO_Port, KEY_GPIO_Port
uint16_t GPIO_Pin：引脚在GPIO外设中的编号，可取值为：
- GPIO_PIN_<ID> GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_1
- <lable>_Pin 比如LED_Pin, Key_Pin
GPIO_PinState PinState：高低电平
- GPIO_PIN_RESET：低电平
- GPIO_PIN_SET：高电平

<lable>表示之前设置的User Lable，填写UserLable后再Generate Code，CubeMX会自动在文件里生成对应名称的宏，用起来较为方便

额外任务

可以自己尝试用按钮和灯实现一些功能，比如按下按钮点亮灯一秒再熄灭。

拓展-配置CubeMX

在Pinout & Configuration页面左侧选择System Core -> GPIO，可以详细配置GPIO

对输出引脚，有以下配置：

GPIO output level: 默认输出的电平
GPIO mode: 输出模式推挽/开漏
GPIO Pull-up/Pull-down: 内置上下拉
Maximum output speed: 切换速度，如果要高速率IO口可以选择High，点灯这种就无所谓了
User Lable: 用户标签

对输入引脚，有以下配置：

GPIO Pull-up/Pull-down: 内置上下拉
User Lable: 用户标签

关于推挽/开漏： https://www.bilibili.com/video/BV1D84y1c7GV/

关于上拉/下拉： https://www.bilibili.com/video/BV1Kb411o7ai/