2021年03月25日 | STM32学习1：GPIO输出实验——点亮三色LED

一、概述：

1、发光二极管简介

发光二极管是半导体二极管的一种，可以把电能转化为光能，常简写为LED。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压约为5V。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：

R = (E - UF)/IF

式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流。LED广泛应用于各种电子电路、家电、仪表等设备中，做电源或电平指示。

2、STM32 GPIO简介

STM32F4每组通用I/O 端口包括4 个32 位配置寄存器（MODER、OTYPER、OSPEEDR 和PUPDR）、2 个32 位数据寄存器（IDR 和ODR）、1 个32 位置位/复位寄存器(BSRR)、1 个32 位锁定寄存器(LCKR) 和2 个32 位复用功能选择寄存器（AFRH 和AFRL）等。

GPIO可以配置成以下8种工作模式：

浮空输入：此端口在默认情况下什么都不接，呈高阻态，这种设置在数据传输时用的比较多。 上拉输入：上拉输入模式与浮空输入模式相比，仅仅是在数据通道上部，接入了一个上拉电阻，这个上拉电阻的阻值介于30K~50K欧姆，CPU可以随时在输入数据寄存器的另一端，读出I/O端口的电平状态。这种模式的好处在于我们什么都不输入时，由于内部上拉电阻的原因，处理器会觉得我们输入了高电平，这就避免了不确定的输入。该端口在默认情况下输入为高电平。 模拟功能：STM32的模拟输入通道的配置很简单，信号从I/O端口直接进入ADC模块。此时，所有的上拉、下拉电阻和施密特触发器，均处于断开状态，因此输入数据寄存器将不能反映端口上的电平状态，也就是说，模拟输入配置下，信号不经过输入数据寄存器，CPU不能在输入数据寄存器上读到有效的数据。该输入模式，使我们可以获得外部的模拟信号 开漏输出：开漏输出不可以直接输出高电平，开漏输出的输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平状态需要上拉电阻才行。 开漏复用输出：GPIO的基本功能是普通的I/O，而STM32有自己的各个功能模块，这些内置外设的引脚是与标准GPIO复用的，当作为这些模块的功能引脚时就叫复用。开漏复用输出功能模式与开漏输出模式相比，不同的是输出控制电路的输入，是和片上外设的输出信号相连即与复用功能的输出端相连，此时，输出数据寄存器在输出通道被断开。 推挽复用输出：推挽复用输出功能模式与推挽输出模式相比，不同的是输出控制电路的输入，是和片上外设的输出信号相连，即与复用功能的输出端相连，而输出数据寄存器在输出通道被断开。

二、硬件电路：

在iCore3双核心开发板中，采用一个独立的红绿蓝三色LED与STM32F407相连，限流电阻为1K。其中，红色LED与PI5引脚相连，绿色LED与PI6引脚相连，蓝色LED与PI7引脚相连。

三、实验原理：

本实验通过STM32的三个GPIO口驱动三色LED的三个通道，将GPIO设置为推挽输出模式，采用灌电流的方式与LED连接（如图1-2所示），GPIO输出高电平LED熄灭，GPIO输出低电平LED点亮，通过控制GPIO输出的电平高低从而控制LED的亮灭。

四、源代码：

1、主函数

/*

* Name : main

* Description : ---

* Author : ysloveivy.

*

* History

* --------------------

* Rev : 0.00

* Date : 11/21/2015

*

* create.

* --------------------

*/

int main(void)

{

int i;

led.initialize();

//三色LED交替闪烁

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++);

}

}

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; //初始化连接三色LED灯的IO端口

GPIO_uInitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; //设置端口为输出模式

GPIO_uInitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //设置输出类型为推挽输出模式

GPIO_uInitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉输出

GPIO_uInitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //设置速度等级

GPIO_Init(GPIOI,&GPIO_uInitStructure);

//PI5、PI6、PI7、接三色LED灯，置高电平，灯熄灭

GPIO_SetBits(GPIOI,GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7);

return 0;

}

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef*GPIO_InitStruct)

这个函数两个参数，第一个参数是用来指定需要初始化的GPIO对应的GPIO组，取值范围为GPIOA~GPIOK。第二个参数为初始化参数结构体指针，结构体类型为GPIO_InitTypeDef。

结构体定义为

typedef struct{

uint32_t GPIO_Pin; //设置IO端口

GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; //设置端口工作模式

GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; //设置端口的速度等级

GPIOOType_TypeDef GPIO_OType; //设置端口的类型

GPIOPuPd_TypeDef GPIO_PuPd; //设置上下拉

}GPIO_InitTypeDef;

五、实验现象：

iCore3双核心板上与ARM相连的三色LED（PCB上标示为ARM·LED），红色、绿色、蓝色交替点亮。