[零基礎(chǔ)學(xué)習(xí)STM32]第一講:GPIO輸出實(shí)驗(yàn)—點(diǎn)亮三色LED

ID:278972 · 發(fā)表于 2018-1-24 13:55

一、概述：
1、發(fā)光二極管簡(jiǎn)介
   發(fā)光二極管是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化為光能，常簡(jiǎn)寫為LED。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約為5V。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻R可用下式計(jì)算：
                                                                                    R = (E - UF)/IF
式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流。LED廣泛應(yīng)用于各種電子電路、家電、儀表等設(shè)備中，做電源或電平指示。

2、STM32 GPIO簡(jiǎn)介
   STM32F4每組通用I/O 端口包括4 個(gè)32 位配置寄存器（MODER、OTYPER、OSPEEDR 和PUPDR）、2 個(gè)32 位數(shù)據(jù)寄存器（IDR 和ODR）、1 個(gè)32 位置位/復(fù)位寄存器(BSRR)、1 個(gè)32 位鎖定寄存器(LCKR) 和2 個(gè)32 位復(fù)用功能選擇寄存器（AFRH 和AFRL）等。
GPIO可以配置成以下8種工作模式：

浮空輸入：此端口在默認(rèn)情況下什么都不接，呈高阻態(tài)，這種設(shè)置在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)用的比較多。
上拉輸入：上拉輸入模式與浮空輸入模式相比，僅僅是在數(shù)據(jù)通道上部，接入了一個(gè)上拉電阻，這個(gè)上拉電阻的阻值介于30K~50K歐姆，CPU可以隨時(shí)在輸入數(shù)據(jù)寄存器的另一端，讀出I/O端口的電平狀態(tài)。這種模式的好處在于我們什么都不輸入時(shí)，由于內(nèi)部上拉電阻的原因，處理器會(huì)覺得我們輸入了高電平，這就避免了不確定的輸入。該端口在默認(rèn)情況下輸入為高電平。
下拉輸入：下拉輸入模式與浮空輸入模式相比，僅僅是在數(shù)據(jù)通道上部，接入了一個(gè)下拉電阻。與上拉輸入模式類似，這種模式的好處在于外部沒有輸入時(shí)，由于內(nèi)部下拉電阻的原因，我們的處理器會(huì)覺得我們輸入了低電平。
模擬功能：STM32的模擬輸入通道的配置很簡(jiǎn)單，信號(hào)從I/O端口直接進(jìn)入ADC模塊。此時(shí)，所有的上拉、下拉電阻和施密特觸發(fā)器，均處于斷開狀態(tài)，因此輸入數(shù)據(jù)寄存器將不能反映端口上的電平狀態(tài)，也就是說，模擬輸入配置下，信號(hào)不經(jīng)過輸入數(shù)據(jù)寄存器，CPU不能在輸入數(shù)據(jù)寄存器上讀到有效的數(shù)據(jù)。該輸入模式，使我們可以獲得外部的模擬信號(hào)。
開漏輸出：開漏輸出不可以直接輸出高電平，開漏輸出的輸出端相當(dāng)于三極管的集電極，要得到高電平狀態(tài)需要上拉電阻才行。
推挽輸出：推挽輸出可以輸出高、低電平，連接數(shù)字器件；推挽結(jié)構(gòu)一般是指兩個(gè)三極管分別受兩個(gè)互補(bǔ)信號(hào)的控制，總是在一個(gè)三極管導(dǎo)通的時(shí)候另一個(gè)截止。高低電平由IC的電源決定。
開漏復(fù)用輸出：GPIO的基本功能是普通的I/O，而STM32有自己的各個(gè)功能模塊，這些內(nèi)置外設(shè)的外部引腳是與標(biāo)準(zhǔn)GPIO復(fù)用的，當(dāng)作為這些模塊的功能引腳時(shí)就叫復(fù)用。開漏復(fù)用輸出功能模式與開漏輸出模式相比，不同的是輸出控制電路的輸入，是和片上外設(shè)的輸出信號(hào)相連即與復(fù)用功能的輸出端相連，此時(shí)，輸出數(shù)據(jù)寄存器在輸出通道被斷開。
推挽復(fù)用輸出：推挽復(fù)用輸出功能模式與推挽輸出模式相比，不同的是輸出控制電路的輸入，是和片上外設(shè)的輸出信號(hào)相連，即與復(fù)用功能的輸出端相連，而輸出數(shù)據(jù)寄存器在輸出通道被斷開。

二、硬件電路：

1-0.png (8.49 KB, 下載次數(shù): 55)

下載附件

2018-1-24 14:05 上傳

1-1.png (7.4 KB, 下載次數(shù): 64)

下載附件

2018-1-24 14:05 上傳

在icore3雙核心開發(fā)板中（如圖1-0，圖1-1所示），采用一個(gè)獨(dú)立的紅綠藍(lán)三色LED與STM32F407相連，限流電阻為1K。其中，紅色LED與PI5引腳相連，綠色LED與PI6引腳相連，藍(lán)色LED與PI7引腳相連。

三、實(shí)驗(yàn)原理：

1-2.png (11.85 KB, 下載次數(shù): 57)

下載附件

2018-1-24 16:36 上傳

本實(shí)驗(yàn)通過STM32的三個(gè)GPIO口驅(qū)動(dòng)三色LED的三個(gè)通道，將GPIO設(shè)置為推挽輸出模式，采用灌電流的方式與LED連接（如圖1-2所示），GPIO輸出高電平LED熄滅，GPIO輸出低電平LED點(diǎn)亮，通過控制GPIO輸出的電平高低從而控制LED的亮滅。

四、源代碼：

1、主函數(shù)

/*
* Name : main
* Description : ---
* Author : ysloveivy.
*
* History
* --------------------
* Rev : 0.00
* Date : 11/21/2015
*
* create.
* --------------------
*/
int main(void)
{
int i;
led.initialize();
//三色LED交替點(diǎn)亮
while(1){
LED_RED_ON;
LED_GREEN_OFF;
LED_BLUE_OFF;
for(i = 0;i < 10000000;i++);
LED_RED_OFF;
LED_GREEN_ON;
LED_BLUE_OFF;
for(i = 0;i < 10000000;i++);
LED_RED_OFF;
LED_GREEN_OFF;
LED_BLUE_ON;
for(i = 0;i < 10000000;i++);
}
}

復(fù)制代碼

2、GPIO初始化

/*
* Name : initialize
* Description : ---
* Author : ysloveivy.
*
* History
* --------------------
* Rev : 0.00
* Date : 11/21/2015
*
* create.
* --------------------
*/
static int initialize(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_uInitStructure;
//LED IO初始化
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOI,ENABLE);
GPIO_uInitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; //設(shè)置連接三色LED的IO端口
GPIO_uInitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; //設(shè)置IO為輸出模式
GPIO_uInitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //設(shè)置IO輸出類型為推挽輸出
GPIO_uInitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉輸出
GPIO_uInitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //設(shè)置IO速度等級(jí)
GPIO_Init(GPIOI,&GPIO_uInitStructure);
//IO輸出高電平，三色LED熄滅
GPIO_SetBits(GPIOI,GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7);
return 0;
}

復(fù)制代碼

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)

這個(gè)函數(shù)兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是用來指定需要初始化的GPIO對(duì)應(yīng)的GPIO組，取值范圍為GPIOA~GPIOK。第二個(gè)參數(shù)為初始化參數(shù)結(jié)構(gòu)體指針，結(jié)構(gòu)體類型為GPIO_InitTypeDef。

結(jié)構(gòu)體定義為

typedef struct{

uint32_t GPIO_Pin; //設(shè)置IO端口

GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; //設(shè)置端口工作模式

GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; //設(shè)置端口的速度等級(jí)

GPIOOType_TypeDef GPIO_OType; //設(shè)置端口的類型

GPIOPuPd_TypeDef GPIO_PuPd; //設(shè)置上下拉

}GPIO_InitTypeDef;

五、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

iCore3雙核心板上與ARM相連的三色LED（PCB上標(biāo)示為ARM·LED），紅色、綠色、藍(lán)色交替點(diǎn)亮。

六、代碼包下載：