如何快速成為點(diǎn)燈大師？

大家好，我是良許。

隨著疫情的平穩(wěn)，最近全國(guó)各地都陸續(xù)放開了。但很不幸，我的幾個(gè)號(hào)主朋友不小心中招了，成了「陽(yáng)過」。

良許在此提醒各位朋友，放開不等于躺平，該做的防護(hù)一個(gè)都不能少。雖然現(xiàn)在病毒沒有剛爆發(fā)時(shí)的可怕，但也絕不是大號(hào)的感冒。根據(jù)身邊的陽(yáng)大俠反饋，一旦中招那是相當(dāng)不舒服的，千萬不要以身試毒。

好了，回歸正題。最近在錄制一套 STM32 的課程，導(dǎo)致公眾號(hào)的原創(chuàng)變少了，跟各位朋友說聲抱歉哈。從現(xiàn)在開始，我也在公眾號(hào)連更一些 STM32 相關(guān)的內(nèi)容，畢竟俺是嵌入式開發(fā)工程師哦（不是你們以為的運(yùn)維哈）~

學(xué)習(xí)嵌入式，最經(jīng)典的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)就是點(diǎn)亮一顆 LED 燈。別小看這個(gè)實(shí)驗(yàn)，從我輔導(dǎo)的學(xué)員來看，不少初學(xué)者連這么簡(jiǎn)單的案例都做不出來。

想要成這一名優(yōu)秀的點(diǎn)燈大師，第一步就是要學(xué)會(huì) STM32 最基礎(chǔ)的外設(shè)——GPIO。

1. 什么是GPIO？

1.1 定義

GPIO是通用輸入輸出（general-purpose input/output）端口的簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)單來說就是STM32可控制的引腳STM32芯片的GPIO引腳與外部設(shè)備連接起來，從而實(shí)現(xiàn)與外部通訊、控制以及數(shù)據(jù)采集的功能。

這是比較正式的說法，是不是聽得一愣一愣的？

再簡(jiǎn)單一點(diǎn)，就是芯片里拉出一堆引腳，這些引腳在我們的控制下可以輸出高電平/低電平，或者可以通過這些引腳向芯片輸入一些信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)你們的一些目的。

1.2 命名規(guī)則

以 STM32F103C8T6 這顆芯片為例，它的 GPIO 口一共有 37 個(gè)，如何對(duì)它們進(jìn)行命名呢？總不能叫翠花、二蛋、狗剩吧？

咱有正規(guī)的命名規(guī)則，那就是組編號(hào)+引腳編號(hào)。

什么是組編號(hào)？那就是 GPIOA, GPIOB, GPIOC, GPIOD .. GPIOG，一般最多到 GPIOG 。

什么是引引腳編號(hào)？那就是 0，1，2，3 ... 15。

所以組合起來，就是：

PA0, PA1, PA2 .. PA15

PB0, PB1, PB2 .. PB15

PC0, PC1, PC2 .. PC15

...

但并不是所有的芯片都有 A 到 G 個(gè)組，就比如咱這顆芯片就只有 A~D 四組。而且也不是每組都有 15 個(gè)引腳，就比如 D 組就只有 0 和 1 兩個(gè)引腳。

1.3 內(nèi)部框架

上面這張圖來自于官方手冊(cè)，看起來是不是有點(diǎn)嚇人？

嚇到你就對(duì)了，第一次看到的時(shí)候我也嚇哭了。但是，作為初學(xué)者，可以先不用研究太底層的內(nèi)容，咱先把燈點(diǎn)起來再說，否則你學(xué)會(huì)了一堆理論知識(shí)，結(jié)果到頭來連顆燈都點(diǎn)不起來，豈不是本末倒置了？

1.4 推挽輸出與開漏輸出

咱先看下這兩種輸出的電路圖。

從電路圖可以看出，這兩種輸出有著本質(zhì)的區(qū)別：

推挽輸出： 可以真正的輸出高電平和低電平

開漏輸出： 開漏輸出無法真正輸出高電平，即高電平時(shí)沒有驅(qū)動(dòng)能力，需要借助外部上拉電阻完成對(duì)外驅(qū)動(dòng)。

2. 如何點(diǎn)亮一顆 LED 燈？

我們先看下 LED 燈的接線。

可以看到，LED 燈都是一側(cè)通過電阻拉高，另一側(cè)接到 GPIO 腳。所以，GPIO腳必須拉低，這樣才會(huì)產(chǎn)生電壓，對(duì)應(yīng)的 LED 燈才會(huì)亮起來。

以 LED1 為例，它又接到了哪個(gè)引腳上呢？咱看原理圖，一定要遵循一個(gè)原則：標(biāo)號(hào)一樣的導(dǎo)線在物理上是連接在一起的。

很明顯，LED1 引腳是連接在 PB8 這個(gè) GPIO 口的。所以，我們只要編程將 PB8 拉低，就可以實(shí)現(xiàn)將 LED1 燈點(diǎn)亮。

3. 編程實(shí)現(xiàn)點(diǎn)燈

3.1 常用 GPIO HAL 庫(kù)函數(shù)

對(duì)于單片機(jī)編程，一般有三種方式：寄存器編程、標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)編程、HAL 庫(kù)編程。目前，HAL 庫(kù)編程方式是 ST 公司主推的編程方式，這也是時(shí)代的潮流，所以我們主要介紹的還是 HAL 庫(kù)編程。

GPIO 常用 HAL 庫(kù)函數(shù)有以下這幾個(gè)：

voidHAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef*GPIOx,GPIO_InitTypeDef*GPIO_Init);
voidHAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin,GPIO_PinStatePinState);
GPIO_PinStateHAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin)
voidHAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin);

HAL_GPIO_Init 這個(gè)函數(shù)是初使化一個(gè) GPIO 引腳的，如果你使用 CubeMX 的話，那么初始化的代碼將自動(dòng)生成，你甚至都不需要自己動(dòng)手寫。

HAL_GPIO_WritePin 就是可以將對(duì)應(yīng)的引腳拉高或拉低，我們點(diǎn)燈的時(shí)候用的就是這個(gè)函數(shù)。而它的兄弟 HAL_GPIO_ReadPin 就是獲取某個(gè)引腳的狀態(tài)（拉高 or 拉低）。

最后的 HAL_GPIO_TogglePin 可以實(shí)現(xiàn)引腳電平的翻轉(zhuǎn)，比如原來是高電平，則會(huì)被翻轉(zhuǎn)為低電平；原來是低電平，則會(huì)被翻轉(zhuǎn)為高電平。

3.2 CubeMX 配置

配置debug模式

配置 PB8 引腳

右側(cè)選中 PB8 引腳，然后選擇 GPIO_Output 模式。

在中間欄里，點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的 GPIO 管腳，然后屬性按圖中所示設(shè)置。特別要注意，咱剛開始要將 PB8 拉高，否則一上電 LED1 就亮了。我們要在代碼中將它點(diǎn)亮。

配置工程

注意哈，一定不要將工程放在有中文路徑的地方，否則將出現(xiàn)異常情況！

都配置完成之后，就可以點(diǎn)擊右上角的 GENERATE CODE 來生成工程了。

3.3 編寫代碼

到這邊，我們的工作已經(jīng)完成大半了。CubeMX 的強(qiáng)大之處，就是它可以通過簡(jiǎn)單的幾次點(diǎn)擊，就可以自動(dòng)生成初始化代碼。

比如下面的這段 GPIO 口初始化代碼，如果自己寫的話，至少需要幾分鐘時(shí)間，但它都已經(jīng)自動(dòng)幫你寫好了，非常方便！

voidMX_GPIO_Init(void)
{

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};

/*GPIOPortsClockEnable*/
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

/*ConfigureGPIOpinOutputLevel*/
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);

/*ConfigureGPIOpin:PB8*/
GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_8;
GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);

}

接下來，我們就可以在 main 函數(shù)的 while 循環(huán)里寫自己的這么一段代碼，就可以實(shí)現(xiàn) LED1 隔 1 秒點(diǎn)亮 1 秒的效果了。

一定要注意哈，要把代碼放在 USER CODE BEGIN 和 USER CODE END 里，否則你修改了 cubemx 的配置，自動(dòng)生成的代碼會(huì)將你寫好的代碼覆蓋掉，那你的代碼就白寫了！

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(1000);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(1000);

點(diǎn)燈操作就到此結(jié)束了，后面我還會(huì)繼續(xù)更新 STM32 的其它干貨內(nèi)容，敬請(qǐng)期待哦~

我也建了個(gè)嵌入式交流群，專門進(jìn)行技術(shù)交流，而且也會(huì)發(fā)一發(fā)小福利，到時(shí)候也會(huì)將源碼放在群里，想要進(jìn)群的小伙伴可以掃描下面二維碼進(jìn)群哈：

4. 小結(jié)

千里之行，始于足下。點(diǎn)亮 LED 燈不難，但這是你學(xué)習(xí) STM32 的第一步。千萬不要過于自大，覺得這個(gè)太簡(jiǎn)單，然后就不自己動(dòng)手操作。

很多小伙伴學(xué)習(xí)編程，都是覺得這個(gè)簡(jiǎn)單，然后不自己動(dòng)手，結(jié)果學(xué)了一段時(shí)間后，突然發(fā)現(xiàn)，貌似自己啥也沒學(xué)會(huì)~

所以，動(dòng)手才是硬道理，千萬不要自大，盲目自信！！

審核編輯：湯梓紅