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GPIO初始化及调用

news 2025/8/18 18:18:13

下面把 HAL 库 和 标准外设库（SPL） 初始化 GPIO 点亮/熄灭 LED 的完整步骤、示例代码和常用 API 逐一说清楚。用例默认 PC13 接 LED（蓝板常见；低电平点亮，高电平熄灭——若板子相反，只把写 1/0 对调即可）。

一、HAL 库：GPIO 初始化与点亮/熄灭 LED

步骤（通用顺序）

  1. 使能端口时钟 __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE()

  2. 填写 GPIO_InitTypeDef 结构体（Pin/Mode/Speed …）

  3. 调 HAL_GPIO_Init(GPIOx, &init) 完成配置

  4. 用 HAL_GPIO_WritePin / TogglePin / ReadPin 控制或读引脚
    （可选）5) 若需 EXTI：还要配置中断优先级并使能 NVIC，使用 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler/HAL_GPIO_EXTI_Callback

示例代码（HAL）

led.h

#ifndef __LED_H__
#define __LED_H__#include "stm32f1xx_hal.h"/* ====== 硬件相关宏定义 ====== */
#define LED_GPIO_PORT      GPIOC        // LED 所在的端口（此处为 GPIOC）
#define LED_GPIO_PIN       GPIO_PIN_13  // LED 引脚号（PC13）/* ====== LED 控制函数声明 ====== */
void LED_Init(void);     // 初始化 LED 引脚
void LED_On(void);       // 点亮 LED
void LED_Off(void);      // 熄灭 LED
void LED_Toggle(void);   // 翻转 LED 状态#endif

led.c：

#include "led.h"/*** @brief  初始化 LED 引脚* @note   配置为推挽输出，默认熄灭（PC13高电平）*/
void LED_Init(void)
{/* 1. 使能 GPIOC 时钟（如果不打开，GPIO 寄存器无法操作） */__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();/* 2. 配置 GPIO 参数 */GPIO_InitTypeDef gpio = {0};              // 定义配置结构体并清零gpio.Pin   = LED_GPIO_PIN;                // 选择 PC13gpio.Mode  = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;         // 推挽输出模式gpio.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;         // 低速输出（足够驱动 LED）HAL_GPIO_Init(LED_GPIO_PORT, &gpio);      // 初始化 GPIOC 的 13 引脚/* 3. 缺省熄灭 LED（PC13 高电平 = 灭） */HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_PORT, LED_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET);
}/*** @brief 点亮 LED*/
void LED_On(void)
{HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_PORT, LED_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); // PC13 输出低电平
}/*** @brief 熄灭 LED*/
void LED_Off(void)
{HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_PORT, LED_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET);   // PC13 输出高电平
}/*** @brief 翻转 LED 状态*/
void LED_Toggle(void)
{HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_PORT, LED_GPIO_PIN);                // HAL 内部用 BSRR 实现
}

main.c

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "led.h"/* 系统时钟配置函数（具体实现依赖 CubeMX 或手写） */
static void SystemClock_Config(void);int main(void)
{/* 1. HAL 库初始化：包括时钟源、SysTick 配置等 */HAL_Init();/* 2. 配置系统时钟（比如 HSE=8MHz → SYSCLK=72MHz） */SystemClock_Config();/* 3. 初始化 LED 引脚 */LED_Init();/* 4. 主循环：控制 LED 闪烁 */while (1){LED_On();       // 点亮HAL_Delay(300); // 延时 300 msLED_Off();      // 熄灭HAL_Delay(300); // 延时 300 msLED_Toggle();   // 翻转状态HAL_Delay(300); // 延时 300 ms}
}/* ===== 系统时钟配置函数（此处仅示意，实际需根据工程生成） ===== */
static void SystemClock_Config(void)
{/* 如果使用 CubeMX，一般会自动生成这里的代码。自己手写时，需要配置 HSE/PLL，把 SYSCLK 提升到 72MHz。如果不写，默认 SystemInit() 可能只运行在 8MHz HSI。 */
}

HAL 结构体/参数要点（F1）

  • Pin：引脚位图，可或起来（如 GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1）。

  • Mode：

    • GPIO_MODE_OUTPUT_PP / _OD（推挽/开漏）

    • GPIO_MODE_INPUT、GPIO_MODE_ANALOG

    • GPIO_MODE_AF_PP / _AF_OD（复用推挽/开漏）

    • GPIO_MODE_IT_RISING/FALLING/RISING_FALLING（外部中断）

    • GPIO_MODE_EVT_*（事件）

  • Speed：GPIO_SPEED_FREQ_LOW/MEDIUM/HIGH（≈2/10/50 MHz）

注：F1 的 HAL 不带 Pull 字段（上拉/下拉由 CRL/CRH 的 CNF 决定；若要上拉/下拉，需把 Mode 设为输入并用 ODR 置 1/0 完成上/下拉，或直接用 HAL 的 GPIO_MODE_INPUT + 后续写 ODR）。

二、标准外设库（SPL）：GPIO 初始化与点亮/熄灭 LED

步骤

  1. 使能端口时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOx, ENABLE)

  2. 填 GPIO_InitTypeDef（Pin/Mode/Speed）

  3. 调 GPIO_Init(GPIOx, &init)

  4. 用 GPIO_SetBits / ResetBits / WriteBit 控制

示例代码（SPL）

led.h:

#ifndef __LED_H__
#define __LED_H__#include "stm32f10x.h"/* ====== 硬件相关宏定义 ====== */
#define LED_GPIO_PORT      GPIOC                  // LED 所在端口
#define LED_GPIO_PIN       GPIO_Pin_13            // LED 引脚 PC13
#define LED_GPIO_CLK       RCC_APB2Periph_GPIOC   // GPIOC 时钟/* ====== LED 控制函数声明 ====== */
void LED_Init(void);     // 初始化 LED 引脚
void LED_On(void);       // 点亮 LED
void LED_Off(void);      // 熄灭 LED
void LED_Toggle(void);   // 翻转 LED 状态#endif

led.c：

#include "led.h"/*** @brief  初始化 LED 引脚* @note   PC13 配置为推挽输出，默认熄灭*/
void LED_Init(void)
{/* 1. 使能 GPIOC 时钟 */RCC_APB2PeriphClockCmd(LED_GPIO_CLK, ENABLE);/* 2. 配置 PC13 为推挽输出 */GPIO_InitTypeDef gpio;gpio.GPIO_Pin   = LED_GPIO_PIN;      // 选择引脚gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;   // 输出速度 2MHzgpio.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_Out_PP;  // 推挽输出GPIO_Init(LED_GPIO_PORT, &gpio);/* 3. 缺省熄灭 LED（PC13 高电平 = 灭） */GPIO_SetBits(LED_GPIO_PORT, LED_GPIO_PIN);
}/*** @brief 点亮 LED*/
void LED_On(void)
{GPIO_ResetBits(LED_GPIO_PORT, LED_GPIO_PIN); // 低电平
}/*** @brief 熄灭 LED*/
void LED_Off(void)
{GPIO_SetBits(LED_GPIO_PORT, LED_GPIO_PIN);   // 高电平
}/*** @brief 翻转 LED 状态*/
void LED_Toggle(void)
{if (GPIO_ReadOutputDataBit(LED_GPIO_PORT, LED_GPIO_PIN))GPIO_ResetBits(LED_GPIO_PORT, LED_GPIO_PIN); // 如果当前是 1 → 清零elseGPIO_SetBits(LED_GPIO_PORT, LED_GPIO_PIN);   // 如果当前是 0 → 置 1
}

main.c：

#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"/* 时钟配置函数 */
static void Clock_Config(void);int main(void)
{/* 1. 配置系统时钟（如果需要） */Clock_Config();/* 2. 初始化 LED 引脚 */LED_Init();/* 3. 主循环：控制 LED 闪烁 */while (1){LED_On();   // 点亮for(volatile int i=0;i<600000;i++);  // 简单延时LED_Off();  // 熄灭for(volatile int i=0;i<600000;i++);LED_Toggle(); // 翻转状态for(volatile int i=0;i<600000;i++);}
}/*** @brief  时钟配置* @note   SPL 启动文件里默认调用 SystemInit()，会把 HSE/PLL 配置成 72MHz。*         如果已经够用，这里可以留空。*/
static void Clock_Config(void)
{/* 一般用默认 SystemInit 即可 */
}

SPL 结构体/参数要点

  • GPIO_Mode：

    • GPIO_Mode_AIN（模拟输入）

    • GPIO_Mode_IN_FLOATING（浮空输入）

    • GPIO_Mode_IPD / GPIO_Mode_IPU（下拉/上拉输入）

    • GPIO_Mode_Out_PP / _Out_OD（通用推挽/开漏输出）

    • GPIO_Mode_AF_PP / _AF_OD（复用推挽/开漏输出）

  • GPIO_Speed：GPIO_Speed_2MHz / 10MHz / 50MHz（仅对输出/复用输出有效）

三、图里 HAL GPIO 其他函数的作用（并给出 SPL 对应函数）

HAL 函数作用（要点）关键参数SPL/等价做法
HAL_GPIO_Init(GPIOx, &init)根据 Pin/Mode/Speed 配置端口（本质写 CRL/CRH）GPIOx：端口；Pin 位图；Mode；SpeedGPIO_Init(GPIOx, &init)
HAL_GPIO_DeInit(GPIOx, GPIO_Pin)复位指定引脚到缺省（模拟输入），清除 EXTI 绑定GPIO_Pin 位图GPIO_DeInit(GPIOx)（注意 SPL 是“整个端口复位”；单独复位需手写寄存器）
HAL_GPIO_WritePin(GPIOx, GPIO_Pin, GPIO_PinState)通过 BSRR 原子置 1/清 0GPIO_PinState：GPIO_PIN_SET/RESETGPIO_WriteBit/SetBits/ResetBits 或 GPIOx->BSRR/BRR
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOx, GPIO_Pin)翻转输出（对 ODR 异或）GPIO_Pin 位图无直接 API，可 GPIO_WriteBit(GPIOx,pin, (BitAction)!GPIO_ReadOutputDataBit(...)) 或操作 ODR
HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx, GPIO_Pin)读 IDR，返回 GPIO_PIN_SET/RESETGPIO_PinGPIO_ReadInputDataBit(GPIOx, pin)
HAL_GPIO_LockPin(GPIOx, GPIO_Pin)通过 LCKR 锁定配置，直到下次复位（防误改）GPIO_Pin 位图GPIO_PinLockConfig(GPIOx, pin)
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_Pin)通用 EXTI 线中断处理：清挂起位并调用回调GPIO_Pin：哪条线触发SPL：在 EXTIxx_IRQHandler 里 EXTI_GetITStatus/EXTI_ClearITPendingBit，然后自己回调
HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)弱定义（__weak）回调，用户重写做业务GPIO_Pin：触发的线SPL：自己写回调或在 IRQHandler 里直接处理

EXTI 的初始化（两库都需要额外步骤）

  • HAL：把引脚 Mode 设为 GPIO_MODE_IT_*，然后用 HAL_NVIC_SetPriority 与 HAL_NVIC_EnableIRQ 开中断即可。

  • SPL：GPIO_EXTILineConfig(AFIO_PORTx, PinSourcex) + EXTI_Init(&cfg) + NVIC_Init(&nvic)。

四、常见易错点与小技巧

  • 时钟别忘开：F1 的 GPIO 都在 APB2，HAL 用 __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE()；SPL 用 RCC_APB2PeriphClockCmd(...)。

  • 蓝板 PC13 低电平点亮：别把“写 1 点亮”写反。

  • 原子操作首选 BSRR：HAL 的 WritePin/TogglePin 已经用 BSRR，SPL 用 GPIOx->BSRR/BRR 更安全。

  • 速度只对输出有效：输入模式时 Speed 无意义。

  • 锁定功能：量产固件防误改时可用 HAL_GPIO_LockPin / GPIO_PinLockConfig。

  • 多脚同时配置：Pin 可位或（如 GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1），一次初始化多个引脚。

http://www.dtcms.com/a/334944.html

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