【分享帖】从STM32开始的RoboMaster生活：进阶篇 I [GPIO]

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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
  
  

                               
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​        上图中，26即为GPIO，位于开发板A型的中间位置

                               
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​        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。
  
  

                               
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• 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）
  
  

                               
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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

1. GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

复制代码

• 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

1. void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)

复制代码

• 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

1. void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

复制代码

• 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

1. HAL_StatusTypeDef HAL_GPIO_LockPin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

复制代码

• 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

1. void HAL_GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint32_t GPIO_Pin)

复制代码

• 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
  
  

                               
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• GPIO配置列表
  
  

                               
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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
    
    
  
  

                               
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• Src/main.c
  
  

1. /* USER CODE BEGIN Header */
   
2. /**
   
3.   ******************************************************************************
   
4.   * @file           : main.c
   
5.   * @brief          : Main program body
   
6.   ******************************************************************************
   
7.   * @attention
   
8.   *
   
9.   * <h2><center>© Copyright (c) 2020 STMicroelectronics.
   
10.   * All rights reserved.</center></h2>
    
11.   *
    
12.   * This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
    
13.   * the "License"; You may not use this file except in compliance with the
    
14.   * License. You may obtain a copy of the License at:
    
15.   *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
    
16.   *
    
17.   ******************************************************************************
    
18.   */
    
19. /* USER CODE END Header */
    
20. 
    
21. /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
    
22. #include "main.h"
    
23. 
    
24. /* Private includes ----------------------------------------------------------*/
    
25. /* USER CODE BEGIN Includes */
    
26. 
    
27. /* USER CODE END Includes */
    
28. 
    
29. /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
    
30. /* USER CODE BEGIN PTD */
    
31. 
    
32. /* USER CODE END PTD */
    
33. 
    
34. /* Private define ------------------------------------------------------------*/
    
35. /* USER CODE BEGIN PD */
    
36. /* USER CODE END PD */
    
37. 
    
38. /* Private macro -------------------------------------------------------------*/
    
39. /* USER CODE BEGIN PM */
    
40. 
    
41. /* USER CODE END PM */
    
42. 
    
43. /* Private variables ---------------------------------------------------------*/
    
44. 
    
45. /* USER CODE BEGIN PV */
    
46. 
    
47. /* USER CODE END PV */
    
48. 
    
49. /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
    
50. void SystemClock_Config(void);
    
51. static void MX_GPIO_Init(void);
    
52. /* USER CODE BEGIN PFP */
    
53. 
    
54. /* USER CODE END PFP */
    
55. 
    
56. /* Private user code ---------------------------------------------------------*/
    
57. /* USER CODE BEGIN 0 */
    
58. 
    
59. /* USER CODE END 0 */
    
60. 
    
61. /**
    
62.   * @brief  The application entry point.
    
63.   * @retval int
    
64.   */
    
65. int main(void)
    
66. {
    
67.   /* USER CODE BEGIN 1 */
    
68. 
    
69.   /* USER CODE END 1 */
    
70. 
    
71.   /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    
72. 
    
73.   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    
74.   HAL_Init();
    
75. 
    
76.   /* USER CODE BEGIN Init */
    
77. 
    
78.   /* USER CODE END Init */
    
79. 
    
80.   /* Configure the system clock */
    
81.   SystemClock_Config();
    
82. 
    
83.   /* USER CODE BEGIN SysInit */
    
84. 
    
85.   /* USER CODE END SysInit */
    
86. 
    
87.   /* Initialize all configured peripherals */
    
88.   MX_GPIO_Init();
    
89.   /* USER CODE BEGIN 2 */
    
90. 
    
91.   /* USER CODE END 2 */
    
92. 
    
93.   /* Infinite loop */
    
94.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
    
95.   while (1)
    
96.   {
    
97.           if(HAL_GPIO_ReadPin(Button_GPIO_Port,Button_Pin) == GPIO_PIN_SET){
    
98.                   HAL_Delay(500);
    
99.                   HAL_GPIO_TogglePin(LD_RED_GPIO_Port,LD_RED_Pin);
    
100.                   HAL_Delay(100);
     
101.                   HAL_GPIO_TogglePin(LD_GREEN_GPIO_Port,LD_GREEN_Pin);
     
102.                   HAL_Delay(100);
     
103.                   HAL_GPIO_TogglePin(LD1_GPIO_Port,LD1_Pin);
     
104.                   HAL_Delay(100);
     
105.                   HAL_GPIO_TogglePin(LD2_GPIO_Port,LD2_Pin);
     
106.                   HAL_Delay(100);
     
107.                   HAL_GPIO_TogglePin(LD3_GPIO_Port,LD3_Pin);
     
108.                   HAL_Delay(100);
     
109.                   HAL_GPIO_TogglePin(LD4_GPIO_Port,LD4_Pin);
     
110.                   HAL_Delay(100);
     
111.                   HAL_GPIO_TogglePin(LD5_GPIO_Port,LD5_Pin);
     
112.                   HAL_Delay(100);
     
113.                   HAL_GPIO_TogglePin(LD6_GPIO_Port,LD6_Pin);
     
114.                   HAL_Delay(100);
     
115.                   HAL_GPIO_TogglePin(LD7_GPIO_Port,LD7_Pin);
     
116.                   HAL_Delay(100);
     
117.                   HAL_GPIO_TogglePin(LD8_GPIO_Port,LD8_Pin);
     
118.           }
     
119.     /* USER CODE END WHILE */
     
120. 
     
121.     /* USER CODE BEGIN 3 */
     
122.   }
     
123.   /* USER CODE END 3 */
     
124. }
     
125. 
     
126. /**
     
127.   * @brief System Clock Configuration
     
128.   * @retval None
     
129.   */
     
130. void SystemClock_Config(void)
     
131. {
     
132.   RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
     
133.   RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
     
134. 
     
135.   /** Configure the main internal regulator output voltage
     
136.   */
     
137.   __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
     
138.   __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3);
     
139.   /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks
     
140.   */
     
141.   RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
     
142.   RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
     
143.   RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
     
144.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
     
145.   if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
     
146.   {
     
147.     Error_Handler();
     
148.   }
     
149.   /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks
     
150.   */
     
151.   RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
     
152.                               |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
     
153.   RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
     
154.   RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
     
155.   RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
     
156.   RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
     
157. 
     
158.   if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
     
159.   {
     
160.     Error_Handler();
     
161.   }
     
162. }
     
163. 
     
164. /**
     
165.   * @brief GPIO Initialization Function
     
166.   * @param None
     
167.   * @retval None
     
168.   */
     
169. static void MX_GPIO_Init(void)
     
170. {
     
171.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
     
172. 
     
173.   /* GPIO Ports Clock Enable */
     
174.   __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();
     
175.   __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
     
176.   __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
     
177.   __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
     
178. 
     
179.   /*Configure GPIO pin Output Level */
     
180.   HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, LD8_Pin|LD7_Pin|LD6_Pin|LD5_Pin
     
181.                           |LD4_Pin|LD3_Pin|LD2_Pin|LD1_Pin, GPIO_PIN_RESET);
     
182. 
     
183.   /*Configure GPIO pin Output Level */
     
184.   HAL_GPIO_WritePin(LD_RED_GPIO_Port, LD_RED_Pin, GPIO_PIN_RESET);
     
185. 
     
186.   /*Configure GPIO pin Output Level */
     
187.   HAL_GPIO_WritePin(LD_GREEN_GPIO_Port, LD_GREEN_Pin, GPIO_PIN_RESET);
     
188. 
     
189.   /*Configure GPIO pins : LD8_Pin LD7_Pin LD6_Pin LD5_Pin
     
190.                            LD4_Pin LD3_Pin LD2_Pin LD1_Pin */
     
191.   GPIO_InitStruct.Pin = LD8_Pin|LD7_Pin|LD6_Pin|LD5_Pin
     
192.                           |LD4_Pin|LD3_Pin|LD2_Pin|LD1_Pin;
     
193.   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
     
194.   GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
     
195.   GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
     
196.   HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct);
     
197. 
     
198.   /*Configure GPIO pin : Button_Pin */
     
199.   GPIO_InitStruct.Pin = Button_Pin;
     
200.   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
     
201.   GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
     
202.   HAL_GPIO_Init(Button_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
     
203. 
     
204.   /*Configure GPIO pin : LD_RED_Pin */
     
205.   GPIO_InitStruct.Pin = LD_RED_Pin;
     
206.   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
     
207.   GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
     
208.   GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
     
209.   HAL_GPIO_Init(LD_RED_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
     
210. 
     
211.   /*Configure GPIO pin : LD_GREEN_Pin */
     
212.   GPIO_InitStruct.Pin = LD_GREEN_Pin;
     
213.   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
     
214.   GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
     
215.   GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
     
216.   HAL_GPIO_Init(LD_GREEN_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
     
217. 
     
218. }
     
219. 
     
220. /* USER CODE BEGIN 4 */
     
221. 
     
222. /* USER CODE END 4 */
     
223. 
     
224. /**
     
225.   * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
     
226.   * @retval None
     
227.   */
     
228. void Error_Handler(void)
     
229. {
     
230.   /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
     
231.   /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
     
232. 
     
233.   /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
     
234. }
     
235. 
     
236. #ifdef  USE_FULL_ASSERT
     
237. /**
     
238.   * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
     
239.   *         where the assert_param error has occurred.
     
240.   * @param  file: pointer to the source file name
     
241.   * @param  line: assert_param error line source number
     
242.   * @retval None
     
243.   */
     
244. void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
     
245. {
     
246.   /* USER CODE BEGIN 6 */
     
247.   /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     
248.      tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
     
249.   /* USER CODE END 6 */
     
250. }
     
251. #endif /* USE_FULL_ASSERT */
     
252. 
     
253. /************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

复制代码

  ​4.4 效果展示

http://player.bilibili.com/player.html?aid=95347547&amp;cid=162774978&amp;page=

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建议使用代码模式并适当添加注释，增加可读性
还是感谢分享

沧之澜 发表于 2020-3-13 10:57
建议使用代码模式并适当添加注释，增加可读性
还是感谢分享

排版确实有问题，我有时间就改改，但是可以去我的博客看看，那边排版是肯定没问题的

可以出一个用DT7/DR16大疆遥控器控制电机驱动的教程吗

感谢楼主分享