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[嵌入式]物联网ARM开发-3STM32GPIO操作平台

前言：

这章开始使用ALIENTEK 探索者 STM32F4 开发板选择的是 STM32F407ZGT6 作为MCU，该芯片是 STM32F407 里面配置非常强大的了。开发板原理图将会传到资源里面。

它拥有的资源包括：集成 FPU 和 DSP 指令，并具有 192KB SRAM、1024KB FLASH、12 个 16 位定时器、2 个 32 位定时器、2 个 DMA 控制器（共 16 个通道）、3 个 SPI、2 个全双工 I2S、3 个 IIC、6 个串口、2 个 USB（支持 HOST/SLAVE）、2 个 CAN、3 个 12 位 ADC、2 个 12 位 DAC、1 个 RTC（带日历功能）、1 个 SDIO 接口、1 个 FSMC 接口、1 个 10/100M 以太网 MAC 控制器、1 个摄像头接口、1 个硬件随机数生成器、以及 112 个通用 IO 口等。该芯片的配置十分强悍，很多功能相对 STM32F1 来说进行了重大改进，比如 FSMC 的速度，F4 刷屏速度可达 3300W 像素/秒，而 F1 的速度则只有 500W 左右。

（2）配置PF9,?PF10接口??????????

一、GPIO的基本概念及寄存器

1、GPIO接口介绍

通用输入输出接口GPIO是嵌入式系统、单片机开发过程中最常用的接口，用户可以通过编程灵活的对接口进行控制，实现对电路板上LED、数码管、按键等常用设备控制驱动，也可以作为串口的数据收发管脚，或AD的接口等复用功能使用。因此其作用和功能是非常重要的。
STM32芯片的?GPIO?被分成很多组，每组最多有?16个引脚。

2、GPIO功能复用

查看《?STM32F4数据手册》3章Figure13，可查询STM32芯片管脚排布

查看《?STM32F4数据手册》3.6节，可查询每个管脚支持的功能

3、寄存器介绍

STM32F4-GPIO常用寄存器?

-4个32位配置寄存器?????????

GPIOx_MODER,??GPIOx_OTYPER,??GPIOx_OSPEEDR?????GPIOx_PUPDR?

-2个32位数据寄存器??????

GPIOx_IDR?、GPIOx_ODR?

-1?个32?位置位?/?复位寄存器??????

GPIOx_BSRR（比ODR方便，ODR需要|=，会改变其他位）

-2?个?32?位复用功能配置寄存器??????

GPIOx_AFRH?、GPIOx_AFRL (4位一组，32位不够描述，所以用2组）

注：每一组GPIO端口都有一套上述的寄存器去配置它自己的功能

?查看《STM32F4中文参考手册》第7张通用I/O

二、LED寄存器版

1、硬件原理图分析

我们先找到LED的硬件原理图

?从图中看出，低电平会让电量流入从而点亮

对应的引脚是PF9 PF10

??STM32?外设很多，为了降低功耗，每个外设都对应着一个时钟，在芯片刚上电的时候这些时钟都是被关闭的，如果想要外设工作，必须把相应的时钟打开。???????

所有的?GPIO?都挂载到?AHB1?总线上，所以它们的时钟由?AHB1外设时钟使能寄存器(RCC_AHB1ENR)来控制

参考《STM32F4xx中文参考手册》时钟树、存储器映射

2、编程步骤分析

（1）开启GPIOE的时钟???????

RCC_AHB1ENR?|=?(1<<5);

（2）配置PF9,?PF10接口??????????

GPIOF->MODER?|=?(1<<18)?)|(1<<20);?? ?//设置?PF9,?PF10为通用输出模式??????
GPIOF->OTYPER?=?0x0;??????????????????//设置PF9,?PF10为通用推挽输出??????
GPIOF->OSPEEDR?=?0x0;?????????????????//设置输出速度为低速

（3）控制LED;

ODR 能控制管脚高低电平为什么还需要BSRR和SRR寄存器的原因？

一方面：

ODR寄存器位可读可写：写1?GPIO管脚为高电平，写 0 为低电平。

BSRR 只写寄存器，写 0 ,无动作。16bit 写1 对应管脚为低电平，对寄存器低16bit写1对应管脚为

高电平

另一方面：

用BSRR和BRR去改变管脚状态的时候，没有被中断打断的风险。也就不需要关闭中断

关闭中断明显会延迟或丢失一事件的捕获，所以控制GPIO的状态最好还是用BSRR和BRR。
?

GPIOF->BSRR?=?(1<<25)|(1<<26);???//复位?PF9,?PF10?既点亮LED???????
GPIOF->BSRR?=?(1<<9)|(1<<10);?????????//置位?PF9,?PF10既熄灭LED

3、编程实例操作

打开cubmx配置PF9、PF10为GPIO输出，我们可以通过寄存器配置，但是cubmx更方便一点创建工程打开keil

?打开keil写入上面的寄存器指令编译并下载到开发板

?三、LED库函数版

1、硬件原理图分析（略参考上面）

2、cubeMX的配置

选择芯片型号，根据硬件原理图配置引脚生成工程模板
图形化操作更方便，效率更高，代码要写在注释里，否则修改图像模板代码可能丢失

（1）择芯片型号

（2）选择引脚

（3）配置GPIO输出模式

（4）生成keil工程并打开

?3、编程分析

这里初始化工作cubmx已经帮我们处理好了

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

	
  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_RESET); //亮
		HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_SET); //灭
		HAL_Delay(500);
		
  /* USER CODE END WHILE */
	
	
		
  /* USER CODE BEGIN 3 */

  }
  /* USER CODE END 3 */

}

四、人机交互-按键处理

功能：按键实现灯亮灭。

1、硬件原理图分析

（LED略参考上面）

观察原理图，KEY0、KEY1 和 KEY2 是低电平有效的，而 KEY_UP 是高电平有效的，并且外部都没有上下拉电阻，所以，需要在 STM32F4 内部设置上下拉。

2、cubmx配置

3、编程分析（处理按键毛刺）

（1）默认复位灯灭，在循环之前设置led高电平。

（2）while循环读取按键的值，查看硬件原理图分析，pe4高电平有效。另外我们手指按下的瞬间，电流会有很多毛刺，所以这里通过经验设置了一个延时时间，等毛刺结束之后再次确认是否按下，如果按下操作led的翻转。

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

	
  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_SET); //??è??′????μ???2?áá
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_SET){
			HAL_Delay(100);                                                    //°′?ü?áóD??′ì￡?μè′yò????óê±?è?¨??à′??3y??′ì
			while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_SET);     //?ù′?è·è?
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF, GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10);                 //·′?y??μíμ???￡?êμ??áá?e
		}
		
  /* USER CODE END WHILE */

  /* USER CODE BEGIN 3 */

  }
  /* USER CODE END 3 */

}