目錄

• • 前言
  • 環(huán)境配置
  • 實驗內(nèi)容
  • 實驗講解
  • • 題目分析
    • 實現(xiàn)方式
    • 文件概覽
    • sw_delay.c
    • key_driver.c
    • • 時鐘使能
      • GPIO初始化
      • key_driver.c代碼
    • led_driver.c
    • • GPIO_SetBits、GPIO_ResetBits
      • led_driver.c代碼
    • main.c
  • 仿真調(diào)試
  • • 設置仿真調(diào)試
    • 編譯
    • 調(diào)試
  • 總結(jié)

前言

由于期末考試需要考實驗代碼，為了自己能夠印象深刻，考試能夠順利通過，特意寫個博客記錄一下實驗的過程以及其中一些細節(jié)。下面將通過一個例題一步一步進行講解。

環(huán)境配置

軟件配置：Keil uVision5
開發(fā)板芯片型號：STM32F103ZE

實驗內(nèi)容

基于C語言的GPIO操作
已知：戰(zhàn)艦開發(fā)板連接按鍵（輸入設備）KEY0、KEY1、KEY2，和發(fā)光二極管（輸出設備）LED0、LED2.
要求：用戶任意按下某個按鍵，開發(fā)板根據(jù)用戶按下的不同的按鍵，采用不同的方式使二極管閃爍。
硬件電路如下：

實驗講解

題目分析

由于實驗要求需要我們進行輸入輸出操作，那么就需要使用到GPIO，需要電亮二極管，因為硬件的響應速度是十分迅速的，如果僅僅在程序中輸出一下高電平，那現(xiàn)實中LED只是在極短的時間閃一下，以至于我們根本觀察不到它亮過，因此這里需要使用延時，由于我們只需要看到燈亮燈滅的效果即可，那么使用軟件延時即可，即用while循環(huán)來達到延時的效果，雖然精度和效率都不高，但是實現(xiàn)起來是十分方便的，也符合我們的實驗要求。
由于LED0和LED1分別接在PB5和PE5上，因此我們只需要操控GPIOB和GPIOE的Pin5的輸出即可實現(xiàn)實驗需要的效果了。

實現(xiàn)方式

下面的實驗將使用CMSIS標準庫版。CMSIS全稱Cortex MicroController Software Interface Standard由ARM 與芯片廠商建立的軟件接口標準。芯片商意法半導體公司（ST公司）推出的STM32 標準庫函數(shù)就是遵循CMSIS標準。

文件概覽

因為配置文件比較多，但是配置起來還是比較簡單的，就是c語言開頭導入配置文件即可，因此以下的代碼內(nèi)容可運行默認的前提是已經(jīng)配置好了需要的頭文件。

整個實驗的工程目錄如上圖所示，這個工程我會原封不動的傳到資源中去。因為這是我們老師給我們的工程模板，因此會比較規(guī)范，其中需要我們編寫代碼的文件只有sw_delay.c、key_driver.c、led_driver.c、main.c這四個文件。
其中
sw_delay.c需要寫入軟件延時的函數(shù)，是我們能夠清晰的看到LED燈亮和燈滅的實驗效果。
key_driver.c需要對應GPIO輸入腳的初始化，以達到按下按鍵能夠?qū)崿F(xiàn)燈亮燈滅的控制效果。
led_driver.c需要寫入對應GPIO驅(qū)動LED的函數(shù)以及初始化。
main,c則是將上述三個文件的函數(shù)整合，完成整個實驗的內(nèi)容。

sw_delay.c

這里使用軟件延時，while循環(huán)指定次數(shù)達到延時的效果。

#include "sw_delay.h" void SoftwareDelay(uint32_t time ) {while(time>0){time--;} }

key_driver.c

時鐘使能

在使用一個外設前，必須先配置和激活啟動該外設的時鐘，如GPIO端口B，那么就要激活GPIOB的時鐘。只有啟動了時鐘外設才變得可用，而不需要使用的外設無需使能時鐘，這樣做的好處是可以降低STM32芯片的內(nèi)部功耗。

外設也區(qū)分高速外設和低速外設，這就需要對應不同工作頻率的時鐘來使能。
可見GPIO屬于高速外設，需要使用APB2來連接使能。
然后我們可以參考STM32固件庫使用手冊，查看對應時鐘使能函數(shù)的用法：

//代表使能GPIOA使得其能夠正常工作和使用 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE)

GPIO初始化

GPIO一共有16個引腳，8種工作模式，3種最大翻轉(zhuǎn)速度（2MHz、10MHz、50MHz）。
上拉輸入是指在沒有信號輸入的情況下可以穩(wěn)定在高電平。
工作模式可以參考：深刻理解GPIO(上拉輸入、下拉輸入、模擬輸入、浮空輸入，開漏輸出，推挽輸出的區(qū)別，以STM32為例)感覺講的十分不錯和詳細。
庫函數(shù)中已經(jīng)封裝好了GPIO的初始化結(jié)構(gòu)體

其中三個參數(shù)的取值分別如下：


因此我們能夠?qū)PIO進行快速的初始化：

//定義一個GPIO結(jié)構(gòu)體 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //使用引腳2、3、4 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4; //工作模式為上拉輸入，即無信號時處于高電平狀態(tài) GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //初始化GPIOE GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);

key_driver.c代碼

最終我們的key_driver.c如下所示：

#include "stm32f10x_conf.h" void SoftwareDelay(uint32_t time ); void KEY_GPIO_Config(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure); }

使能GPIOE，然后使用GPIOE的2、3、4號引腳上拉輸入作為我們控制LED的開關。

led_driver.c

GPIO_SetBits、GPIO_ResetBits

此函數(shù)能夠設置GPIO引腳的電平。

此函數(shù)能夠重置GPIO引腳的電平。

led_driver.c代碼

由于PB5和PE5分別連接著LED0和LED1，因此我們設置PB5和PE5為推挽輸出用于控制LED燈的亮滅，然后通過對PE2、3、4引腳的輸入來控制PB5和PE5的狀態(tài)（高電平或者低電平）從而控制LED0和LED1的狀態(tài)，達到我們需要的效果。

#include "stm32f10x_conf.h" void LED_GPIO_Config(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;//推挽輸出GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5); } void LED0_LightUp(void)//點亮LED0 {GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5); } void LED1_LightUp(void)//點亮LED1 {GPIO_ResetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5); }void LED0_Flash(void){//LED0閃爍4次uint8_t i;for(i=1; i<=4; i++){GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);SoftwareDelay(100000);GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);SoftwareDelay(100000);} }void LED1_Flash(void){uint8_t i;for(i=1; i<=4; i++){GPIO_ResetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);SoftwareDelay(100000);GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);SoftwareDelay(100000);} }void LED01_Flash(void){uint8_t i;for(i=1; i<=4; i++){GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);GPIO_ResetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);SoftwareDelay(100000);GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);SoftwareDelay(100000);} }

main.c

main函數(shù)只需要將整體架構(gòu)拼接起來就可以了。整體思路就是，初始化LED0和LED1都是熄滅狀態(tài)，按下KEY0、1、2兩個LED都會一直亮；按下KEY1、2 LED0閃爍；按下KEY0、2 LED1閃爍； 按下KEY0、1 LED01一起閃爍。

#include"stm32f10x_conf.h" void LED_GPIO_Config(void);//LED GPIO口配置函數(shù)申明 void LED0_LightUp(void);//LED0亮 void LED1_LightUp(void);//LED1滅 void LED0_Flash(void); void LED1_Flash(void); void LED01_Flash(void); #define KEY0 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE, GPIO_Pin_4)//讀取鍵0 #define KEY1 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE, GPIO_Pin_3)//讀取鍵1 #define KEY2 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE, GPIO_Pin_2)//讀取鍵2void KEY_GPIO_Config(void);//KRY GPIO初始化申明int main(void) { KEY_GPIO_Config();LED_GPIO_Config();while(1){if((KEY0 == 1)&&(KEY1 == 1)&&(KEY2 == 1)){LED0_LightUp();//LED0點亮LED1_LightUp();//LED1點亮}if((KEY0 == 0)&&(KEY1 == 1)&&(KEY2 == 1)){LED0_Flash;//LED0閃爍}if((KEY0 == 1)&&(KEY1 == 0)&&(KEY2 == 1)){LED1_Flash();//LED1閃爍}if((KEY0 == 1)&&(KEY1 == 1)&&(KEY2 == 0)){LED01_Flash();//LED01一起閃爍}}}

仿真調(diào)試

設置仿真調(diào)試

點擊魔術(shù)棒

然后Debug選擇Use Simulator即可。

編譯

點擊編譯之后即可開始調(diào)試。

調(diào)試

點擊調(diào)試按鈕進入調(diào)試界面
首先可以在main函數(shù)中設置幾個斷點如下所示：

然后需要打開GPIOB和GPIOE的對應詳細信息的界面：

打開之后如下所示，因為還沒初始化，所以看不到初始化后的結(jié)果

然后點擊左上角運行到斷點處，運行完初始化函數(shù)就能夠看到GPIOE和GPIOB的設置發(fā)生了變化：PB5和PE5是推挽輸出，PE2、3、4是上拉輸入。

當將PE4、3（分別對應的是KEY0、1）點擊模擬開關按下時，程序能夠運行到LED01閃爍的代碼語句中，此時PE5和PB5都會發(fā)生較快的閃動信號，模擬LED的閃亮，由于閃動太快整個過程可能不足一秒鐘，因此可以再增加一些延時，但是還是看的出來信號在閃動的。

總結(jié)

寫了一遍，確實也遇到了一些問題，讓我發(fā)現(xiàn)原來老師以前的代碼有些可能并不是必要的，并且理解了初始化以及LED被控制的操作，讓我更加熟悉了整個流程。畢竟學習，不能學了就忘，總得留下點東西才好。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的嵌入式接口之GPIO驱动LED的实验(附完整代码和工程以及详细的调试过程)的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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