正点原子HAL库入门1~GPIO

探索者F407ZGT6(V3)
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理论基础

IO端口基本结构

F4/F7/H7系列的IO端口

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  • F1在输出模式，禁止使用内部上下拉
    F4/F7/H7在输出模式，可以使用内部上下拉
  • 不同系列IO翻转速度不同

F1系列的IO端口

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施密特触发器：将非标准方波，整形为方波

  • 当输入电压高于正向值电压，输出为高；
  • 当输入电压低于负向值电压，输出为低；
  • 当输入在正负向值电压之间，输出不改变
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MOS管：压控型元件，控制栅源电压(Vgs = Vg - Vs)实现导通/关闭

  • P导通：Vgs<0
  • N导通：Vgs>0

GPIO八种模式

GPIO八种模式特点及应用
输入浮空输入用，完全浮空，空闲时（高阻态）状态由外部环境决定
输入上拉输入用，空闲时呈现高电平
输入下拉输入用，空闲时呈现低电平
模拟功能输入用， ADC、 DAC
开漏输出输出用，不能输出高电平（除非有上拉），软件IIC的SDL、SCL等
开漏式复用功能输出用，同上，由其他外设控制输出
推挽输出通用输出，可输出高低电平，驱动能力强，25mA (max)
推挽式复用功能输出用，同上，由其他外设控制输出

输入浮空

上拉电阻关闭；下拉电阻关闭；施密特触发器打开；双MOS管不导通
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输入上拉

上拉电阻打开；下拉电阻关闭；施密特触发器打开；双MOS管不导通
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输入下拉

上拉电阻关闭；下拉电阻打开；施密特触发器打开；双MOS管不导通
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模拟功能

上拉电阻关闭；下拉电阻关闭；施密特触发器关闭；双MOS管不导通
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开漏输出

上拉电阻关闭；下拉电阻关闭；施密特触发器打开；P-MOS管始终不导通
向ODR对应位，写0则N-MOS管导通，写1则N-MOS管不导通
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开漏式复用功能

上拉电阻关闭；下拉电阻关闭；施密特触发器打开；P-MOS管始终不导通
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推挽输出

上拉电阻关闭；下拉电阻关闭；施密特触发器打开
向ODR对应位，写0则N-MOS管导通，写1则P-MOS管导通
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推挽式复用功能

上拉电阻关闭；下拉电阻关闭；施密特触发器打开
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实验

实验工程资源

实验工程资源

LED0闪烁

led.h

#ifndef __LED_H
#define __LED_H#include "./SYSTEM/sys/sys.h"/* Íⲿ½Ó¿Úº¯Êý*/
void led_init(void);                                                                            /* ³õʼ»¯ */#endif

led.c

#include "./BSP/LED/led.h"void led_init(void)
{GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();		//PF9												gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_9;			               gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;           gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                   gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;          	HAL_GPIO_Init(GPIOF,&gpio_init_struct);HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);//Initialize dark
}

stm32f4xx_hal_gpio.h

#define  GPIO_MODE_INPUT                        MODE_INPUT                                               /*!< Input Floating Mode                   */
#define  GPIO_MODE_OUTPUT_PP                    (MODE_PP | MODE_OUTPUT)                                  /*!< Output Push Pull Mode                 */
#define  GPIO_MODE_OUTPUT_OD                    (MODE_OD | MODE_OUTPUT)                                  /*!< Output Open Drain Mode                */
#define  GPIO_MODE_AF_PP                        (MODE_PP | MODE_AF)                                      /*!< Alternate Function Push Pull Mode     */
#define  GPIO_MODE_AF_OD                        (MODE_OD | MODE_AF)                                      /*!< Alternate Function Open Drain Mode    */#define  GPIO_MODE_ANALOG                       MODE_ANALOG                                              /*!< Analog Mode  */#define  GPIO_MODE_IT_RISING                    (EXTI_MODE | GPIO_MODE_IT | RISING_EDGE)                 /*!< External Interrupt Mode with Rising edge trigger detection          */
#define  GPIO_MODE_IT_FALLING                   (EXTI_MODE | GPIO_MODE_IT               | FALLING_EDGE)  /*!< External Interrupt Mode with Falling edge trigger detection         */
#define  GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING            (EXTI_MODE | GPIO_MODE_IT | RISING_EDGE | FALLING_EDGE)  /*!< External Interrupt Mode with Rising/Falling edge trigger detection  */#define  GPIO_MODE_EVT_RISING                   (EXTI_MODE | GPIO_MODE_EVT | RISING_EDGE)                /*!< External Event Mode with Rising edge trigger detection               */
#define  GPIO_MODE_EVT_FALLING                  (EXTI_MODE | GPIO_MODE_EVT               | FALLING_EDGE) /*!< External Event Mode with Falling edge trigger detection              */
#define  GPIO_MODE_EVT_RISING_FALLING           (EXTI_MODE | GPIO_MODE_EVT | RISING_EDGE | FALLING_EDGE) /*!< External Event Mode with Rising/Falling edge trigger detection       */
  • GPIO_MODE_INPUT: 输入浮空模式，该引脚可以作为输入使用，但其输出值是不确定的。
  • GPIO_MODE_OUTPUT_PP 和 GPIO_MODE_AF_PP: 推挽输出模式，这种模式下，引脚始终是输出高电平或低电平，除非明确要求改变。
  • GPIO_MODE_OUTPUT_OD 和 GPIO_MODE_AF_OD: 开漏输出模式，这种模式下，引脚可以输出高电平或低电平，但当输出高电平时，它实际上是在请求一个低电平。
  • GPIO_MODE_ANALOG: 模拟模式，该引脚可以读取模拟信号。
  • GPIO_MODE_IT_RISING, GPIO_MODE_IT_FALLING, 和 GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING: 外部中断模式，在这种模式下，当引脚的电平发生改变时（上升沿、下降沿或者两者都发生），会触发一个中断。
  • GPIO_MODE_EVT_RISING, GPIO_MODE_EVT_FALLING, 和 GPIO_MODE_EVT_RISING_FALLING: 外部事件模式，在这种模式下，当引脚的电平发生改变时（上升沿、下降沿或者两者都发生），会触发一个事件，但不会中断程序流程。

main.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"int main(void)
{HAL_Init();                         /* Initialize HAL lib*/sys_stm32_clock_init(336, 8, 2, 7); /* set clock 168Mhz */delay_init(168);                    /* delay initialize */led_init();                         /* LED initialize */while(1){
// way1
//        HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);     /* LED0 on */
//        delay_ms(200);
//        HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);       /* LED0 off */
//        delay_ms(200);//way2HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF,GPIO_PIN_9);		//reversedelay_ms(200);}
}

跑马灯

按键控制LED0

led.h

#ifndef __LED_H
#define __LED_H#include "./SYSTEM/sys/sys.h"void led_init(void);                                                                          #endif

led.c

#include "./BSP/LED/led.h"void led_init(void)
{GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();					//PF9gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_9;			               gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;            gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                    gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;          HAL_GPIO_Init(GPIOF, &gpio_init_struct);       					HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);//Initialize dark
}

key.h

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H#include "./SYSTEM/sys/sys.h"void key_init(void);                                                                           
uint8_t key_scan(void);#endif

key.c

#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"void key_init(void)
{GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();		//PE2gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_2;			               gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;           gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                    HAL_GPIO_Init(GPIOE, &gpio_init_struct);       					
}uint8_t key_scan(void)
{if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_2)==0){delay_ms(10);					//去除抖动if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_2)==0){while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_2)==0);return 1;					//yes}}return 0;							//no
}

main.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"int main(void)
{HAL_Init();                         /* Initialize HAL lib*/sys_stm32_clock_init(336, 8, 2, 7); /* set clock 168Mhz */delay_init(168);                    /* delay initialize */led_init();                         /* LED initialize */key_init();while(1){if(key_scan()){HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF,GPIO_PIN_9);		//reverse}else{delay_ms(10);}}
}

按键综合

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