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单片机-STM32部分:5、STM32CubeMX实现HAL点灯

飞书文档https://x509p6c8to.feishu.cn/wiki/TcUlwkSVci30jrkdIEqcqlZLnPe

原理图原理说明

新建工程

复制打开工程模板ProjectTemplates

在右侧的PinOut View中找到PA6

设置PA6为输出模式(这里我们可以看到PA6这个IO是支持多种功能的)

例如ADC、SPI、TIM、GPIO这些功能,与芯片手册是一一对应的

GPIO输出参数说明

然后设置硬件对应的参数

先了解原理部分:在芯片手册中,可以看到GPIO部分的结构图:

保护二极管: 
IO引脚上下两边两个二极管用于防止引脚外部过高、过低的电压输入,当引脚电压高于VDD_FT时,上方的二极管导通,当引脚电压低于VSS时,下方的二极管导通,防止不正常电压引入芯片导致芯片烧毁

上拉、下拉电阻:
控制引脚默认状态的电压,开启上拉的时候引脚默认电压为高电平,开启下拉的时候引脚默认电压为低电平

输出模式:
推挽输出模式下,P-MOS和N-MOS都正常工作,开漏输出模式下,只有下面的N-MOS工作,上面的P-MOS不工作。
推挽输出模式:
输出寄存器为0,经过输出控制模块,转为1,此时N-MOS打开,P-MOS关闭,IO输出低
输出寄存器为1,经过输出控制模块,转为0,此时N-MOS关闭,P-MOS打开,IO为VDD
开漏输出模式:
输出寄存器为0,经过输出控制模块,转为1,此时N-MOS打开,IO输出低
输出寄存器为1,经过输出控制模块,转为0,此时N-MOS关闭,IO为高阻态

再了解如何使用:

GPIO output level:上电后的默认输出电平,有low和high两种选择
因为LED灯的阴极连接的单片机引脚,这里设置为高电平,上电时LED灯熄灭.

GPIO mode:
推挽输出和开漏输出选择
两者模式的区别在于推挽输出中1代表VCC,0表示GND;开漏输出中1代表高阻态,0代表GND。
简单总结是,如果需要不等同于VCC的输出电压,或者是线与功能(I2C、SMBUS类总线占用原理),则选择开漏输出,其它一律选择推挽输出。
1、当开漏输出为1,IO处于高阻态,IO电压由外部上拉决定,我们可以在外部接一个上拉电阻,上拉电源为5V,实现IO控制5V输出的效果。
2、若有很多个开漏模式引脚连接到一起时,只有当所有引脚都输出高阻态,才由上拉电阻提供高电平。若其中一个引脚为低电平,那线路就相当于都接地,使得整条线路都为低电平。这也是I2C,SMBus等总线判断总线占用状态的原理。
所以,这里设置为推挽输出模式.

GPIO Pull-up/Pull-down:GPIO上下拉设置
当GPIO被配置为推挽输出时,上下拉可以控制输出电平的稳定性。
当GPIO被配置为开漏输出时,上下拉可以控制输出电平的状态。在没有上下拉的情况下,开漏输出的GPIO会处于高阻态,输出电平由外部上下拉决定。通过配置上拉电阻可以使GPIO处于高电平状态,通过配置下拉电阻可以使GPIO处于低电平状态。
这里设置为上拉.

Maxinum output speed:最大的输出速度,一般选择low就可以了。
配置高速:输出频率高,噪音大,功耗高; (如 配置SPI、CAN引脚,要求通信稳定,速度过低会造成输出失真、通信异常。
配置低速:输出频率低,噪音小,功耗低,提高系统EMI(电磁干扰)性能;(低功耗产品会选择低)实际应用中,满足要求的情况下就低不就高。
这里设置为低速即可。

User Label: 用户标签 给引脚设置名称,如果遇到标签未生成,可以关闭所有软件重新生成
这里我设置为LED1,可以让后续编写代码时更清晰

代码生成&理解:

然后点击生成代码,重新打开工程,打开main.c,这里就是整个工程的入口了。

HAL_Init();用于初始化HAL库相关配置

SystemClock_Config();用于初始化芯片时钟配置

MX_GPIO_Init();用于初始化GPIO配置

跳转MX_GPIO_Init(),在这里,我们可以看到里面的配置是由CUBEMX中的配置生成的,

void MX_GPIO_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};/* GPIO Ports Clock Enable */__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();/*Configure GPIO pin Output Level */HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_SET);/*Configure GPIO pin : PtPin */GPIO_InitStruct.Pin = LED1_Pin;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(LED1_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);}

接口讲解:

/*** @brief  Sets or clears the selected data port bit.** @note   This function uses GPIOx_BSRR register to allow atomic read/modify*         accesses. In this way, there is no risk of an IRQ occurring between*         the read and the modify access.** @param  GPIOx: where x can be (A..G depending on device used) to select the GPIO peripheral* @param  GPIO_Pin: specifies the port bit to be written.*          This parameter can be one of GPIO_PIN_x where x can be (0..15).* @param  PinState: specifies the value to be written to the selected bit.*          This parameter can be one of the GPIO_PinState enum values:*            @arg GPIO_PIN_RESET: to clear the port pin*            @arg GPIO_PIN_SET: to set the port pin* @retval None*/
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)GPIOx=GPIOA
GPIO_Pin=GPIO_PIN_6
PinState=GPIO_PIN_SET
对应初始化时,设置GPIOA6输出高电平/*** @brief GPIO Init structure definition*/
typedef struct
{uint32_t Pin;       /*!< Specifies the GPIO pins to be configured.This parameter can be any value of @ref GPIO_pins_define */uint32_t Mode;      /*!< Specifies the operating mode for the selected pins.This parameter can be a value of @ref GPIO_mode_define */uint32_t Pull;      /*!< Specifies the Pull-up or Pull-Down activation for the selected pins.This parameter can be a value of @ref GPIO_pull_define */uint32_t Speed;     /*!< Specifies the speed for the selected pins.This parameter can be a value of @ref GPIO_speed_define */
} GPIO_InitTypeDef;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
GPIO_InitStruct.Pin = LED1_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
初始化结构体变量
设置GPIO_PIN_6为推挽输出,上拉,速度为低速/*** @brief  Initializes the GPIOx peripheral according to the specified parameters in the GPIO_Init.* @param  GPIOx: where x can be (A..G depending on device used) to select the GPIO peripheral* @param  GPIO_Init: pointer to a GPIO_InitTypeDef structure that contains*         the configuration information for the specified GPIO peripheral.* @retval None*/
void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef  *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)
最后初始化GPIOA GPIO_PIN_6为推挽输出,上拉,速度为低速

控制GPIO输出

/* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin,GPIO_PIN_RESET);HAL_Delay(500);HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin,GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(500);}/* USER CODE END 3 */设置Pin输出高低电平
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState);

当然,也可以使用HAL_GPIO_TogglePin控制输出电平翻转

  /* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin);HAL_Delay(500);}/* USER CODE END 3 */
}设置Pin电平翻转
void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

烧录、运行

4、设置烧录参数,烧录固件

多个LED控制

如果希望所有灯同时闪烁,则同时添加多个IO

 while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin);HAL_GPIO_TogglePin(LED2_GPIO_Port,LED2_Pin);HAL_GPIO_TogglePin(LED3_GPIO_Port,LED3_Pin);HAL_Delay(500);}/* USER CODE END 3 */

补充:复用输出功能

复用输出功能:可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况(即并非作为通用IO口使用)
复用开漏输出和开漏输出原理一样,区别在于输出控制源不同,前者是通过外设后者是通过CPU写寄存器。
复用推挽输出和推挽输出原理一样,区别在于输出控制源不同,前者是通过外设后者是通过CPU写寄存器。
例如I2C、SPI、CAN、UART等

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