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【分享帖】从STM32开始的RoboMaster生活：进阶篇 I [GPIO]
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2020-03-12
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从STM32开始的RoboMaster生活：进阶篇 I [GPIO]
0.0 一点点声明

  • 本文以及以后的所有属于RoboMaster主题STM32系列的文章，均以RoboMaster开发板A型为说明和测试目标，其芯片代号为STM32F427IIHx，如果您的芯片代号不同，则不能直接使用本教程代码和引脚配置，请酌情修改！

1.0 什么是GPIO？

  • General Purpose Input Output 通用输入/输出端口

GPIO接脚可以供使用者由程控自由使用，PIN脚依现实考量可作为通用输入 ( GPI ) 或通用输出 ( GPO ) 或通用输入与输出 ( GPIO ) 。在嵌入式系统中，经常需要控制许多结构简单的外部设备或者电路，这些设备有的需要通过CPU控制，有的需要CPU提供输入信号。对设备的控制，使用传统的串口或者并口就显得比较复杂，所以，在嵌入式微控制器上通常提供了一种“通用可编程I/O端口”，也就是GPIO。一个GPIO端口至少需要两个寄存器，一个做控制用的“通用IO端口控制寄存器”，还有一个是存放数据的“通用I/O端口数据寄存器”。数据寄存器的每一位是和GPIO的硬件引脚对应的，而数据的传递方向是通过控制寄存器设置的，通过控制寄存器可以设置每一位引脚的数据流向。
2.0 GPIO在哪里？

  • 在开发板A型中，提供了18个用户自定义GPIO

​ 上图中，26即为GPIO，位于开发板A型的中间位置
​ 这是GPIO的具体引脚图，在配置芯片引脚时请务必核实引脚号是否正确

  • RoboMaster同样也非常体贴地预先将一些GPIO接到了用户自定义LED上，在2.1图中的位置为10和18，10的LED×8皆为绿色，而18的LED×2则是一绿一红，在用户自定义按键附近。只能设置为GPIO_Output模式。


  • 用户自定义按键（白色按键，黑色按键是STM32重启按键）。可以设置为GPIO_Input模式，或者GPIO_EXTI2模式（用于Interrupt 中断，现在不用理解这个，下个教程会讲）

3.0 如何使用GPIO？
在下文中，几乎任何HAL函数的参数都需要外设和引脚，但是在比如Arduino的平台上，只需要引脚即可。其原因在于，对于STM32，一个外设可以连接众多引脚，在配置的时候，这些引脚都使用同一份外设配置，但是实际使用的时候，可以分别控制。

3.1 读取GPIO
[code]GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)[/code]

  • 参数


    • GPIOx：想要读取的GPIO所属的外设

    • GPIO_Pin：想要读取的GPIO的引脚

  • 返回值


    • GPIO_PinState：当I/O为低 ( 0 ) 时，返回GPIO_PIN_RESET；当I/O为高 ( 1 ) 时，返回GPIO_PIN_SET


3.2 写入GPIO
[code]void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)[/code]

  • 参数


    • GPIOx：想要写入的GPIO所属的外设

    • GPIO_Pin：想要写入的GPIO的引脚

    • PinState：想要写入的GPIO状态【GPIO_PIN_RESET / GPIO_PIN_SET】


3.3 反转GPIO
[code]void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)[/code]

  • 参数


    • GPIOx：想要反转的GPIO所属的外设

    • GPIO_Pin：想要反转的GPIO的引脚


如果GPIO状态为GPIO_PIN_RESET，则改为GPIO_PIN_SET；如果GPIO状态为GPIO_PIN_SET，则改为GPIO_PIN_RESET。

3.4 锁死GPIO
[code]HAL_StatusTypeDef HAL_GPIO_LockPin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)[/code]

  • 参数


    • GPIOx：想要锁死的GPIO所属的外设

    • GPIO_Pin：想要锁死的GPIO的引脚


锁死的是该GPIO的配置，而不是状态。任何尝试修改其配置的操作都会失败，除非重置GPIO。

3.5 重置GPIO
[code]void HAL_GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint32_t GPIO_Pin)[/code]

  • 参数


    • GPIOx：想要重置的GPIO所属的外设

    • GPIO_Pin：想要重置的GPIO的引脚


重置GPIO到默认的配置（Input Floating模式）。用于当我们不再使用某个外设时，节约电量，避免额外的消耗。

4.0 练习项目
4.1 项目简介

  • 按键版流水灯：按下白色按键后，依次让自带的LED灯按顺序亮起，或者依次熄灭

4.2 芯片配置

  • 芯片视角


  • GPIO配置列表

4.3 项目代码

  • 一点有必要的说明：


    • 主要看Src/main.c中int main(void)函数里while (1)部分的代码，其余部分没看懂不用担心，不是本篇章的重点

    • 我只放了main.c，完整的工程文件可以在这里找到！

    • 完整的工程目录



  • Src/main.c

[code]/* USER CODE BEGIN Header */
/**
******************************************************************************
* @file : main.c
* @brief : Main program body
******************************************************************************
* @attention
*
*

<center>© Copyright (c) 2020 STMicroelectronics.
* All rights reserved.</center>


*
* This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
* the "License"; You may not use this file except in compliance with the
* License. You may obtain a copy of the License at:
* opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
*
******************************************************************************
*/
/* USER CODE END Header */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
* @brief The application entry point.
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */

/* USER CODE END 1 */

/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();

/* USER CODE BEGIN Init */

/* USER CODE END Init */

/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();

/* USER CODE BEGIN SysInit */

/* USER CODE END SysInit */

/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */

/* USER CODE END 2 */

/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(Button_GPIO_Port,Button_Pin) == GPIO_PIN_SET){
HAL_Delay(500);
HAL_GPIO_TogglePin(LD_RED_GPIO_Port,LD_RED_Pin);
HAL_Delay(100);
HAL_GPIO_TogglePin(LD_GREEN_GPIO_Port,LD_GREEN_Pin);
HAL_Delay(100);
HAL_GPIO_TogglePin(LD1_GPIO_Port,LD1_Pin);
HAL_Delay(100);
HAL_GPIO_TogglePin(LD2_GPIO_Port,LD2_Pin);
HAL_Delay(100);
HAL_GPIO_TogglePin(LD3_GPIO_Port,LD3_Pin);
HAL_Delay(100);
HAL_GPIO_TogglePin(LD4_GPIO_Port,LD4_Pin);
HAL_Delay(100);
HAL_GPIO_TogglePin(LD5_GPIO_Port,LD5_Pin);
HAL_Delay(100);
HAL_GPIO_TogglePin(LD6_GPIO_Port,LD6_Pin);
HAL_Delay(100);
HAL_GPIO_TogglePin(LD7_GPIO_Port,LD7_Pin);
HAL_Delay(100);
HAL_GPIO_TogglePin(LD8_GPIO_Port,LD8_Pin);
}
/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}

/**
* @brief System Clock Configuration
* @retval None
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

/** Configure the main internal regulator output voltage
*/
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3);
/** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks
*/
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks
*/
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}

/**
* @brief GPIO Initialization Function
* @param None
* @retval None
*/
static void MX_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

/* GPIO Ports Clock Enable */
__HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();

/*Configure GPIO pin Output Level */
HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, LD8_Pin|LD7_Pin|LD6_Pin|LD5_Pin
|LD4_Pin|LD3_Pin|LD2_Pin|LD1_Pin, GPIO_PIN_RESET);

/*Configure GPIO pin Output Level */
HAL_GPIO_WritePin(LD_RED_GPIO_Port, LD_RED_Pin, GPIO_PIN_RESET);

/*Configure GPIO pin Output Level */
HAL_GPIO_WritePin(LD_GREEN_GPIO_Port, LD_GREEN_Pin, GPIO_PIN_RESET);

/*Configure GPIO pins : LD8_Pin LD7_Pin LD6_Pin LD5_Pin
LD4_Pin LD3_Pin LD2_Pin LD1_Pin */
GPIO_InitStruct.Pin = LD8_Pin|LD7_Pin|LD6_Pin|LD5_Pin
|LD4_Pin|LD3_Pin|LD2_Pin|LD1_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct);

/*Configure GPIO pin : Button_Pin */
GPIO_InitStruct.Pin = Button_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(Button_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

/*Configure GPIO pin : LD_RED_Pin */
GPIO_InitStruct.Pin = LD_RED_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(LD_RED_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

/*Configure GPIO pin : LD_GREEN_Pin */
GPIO_InitStruct.Pin = LD_GREEN_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(LD_GREEN_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
* @brief This function is executed in case of error occurrence.
* @retval None
*/
void Error_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
/* User can add his own implementation to report the HAL error return state */

/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
* @brief Reports the name of the source file and the source line number
* where the assert_param error has occurred.
* @param file: pointer to the source file name
* @param line: assert_param error line source number
* @retval None
*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
/* USER CODE BEGIN 6 */
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
/* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/[/code]
​4.4 效果展示
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