STM32之GPIO及第一个STM32程序（跑马灯）

今天来说一说，GPIO，对于我这个新手来说，GPIO就好比我在学习开车之前得学会如何开门一样，由此可以看出这对于我学习STM32 的重要性，好废话不多说，先总结一下STM32F103ZE的开发板里总共有7组IO口，每组IO口有16个IO，即这块板子总共有112个IO口分别是GPIOA~GPIOG。

GPIO的工作模式主要有八种：4种输入方式，4种输出方式，分别为输入浮空，输入上拉，输入下拉，模拟输入；输出方式为开漏输出，开漏复用输出，推挽输出，推挽复用输出。对应的为：

（1）GPIO_Mode_AIN 模拟输入
（2）GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入
（3）GPIO_Mode_IPD 下拉输入
（4）GPIO_Mode_IPU 上拉输入
（5）GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出
（6）GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出
（7）GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出
（8）GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出

对于我们这类初学者来说很难理解什么叫做输入浮空，开漏，推挽等，我查看资料和观看别人的资料认为可以粗俗的理解为浮空就是浮在半空，可以被其他物体拉上或者拉下。开漏，就可以理解为一个NPN管集电极是开路的，可以接3.3V或者5V，推挽就是有推有拉电平都是确定的，不需要上拉和下拉。下面的图给出了GPIO的原理，第一个图（引自正点原子原理PPT）是讲述输入浮空时的走势图。

首先再解释一下推挽输出，根据资料显示：推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，故导通损耗小、效率高。

再者：开漏输出: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. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内)。我的逻辑思维就是得知道这个东西在实际中是干啥的我才可以理解，所以我就查询资料得到下面的应用总结：

（1） 浮空输入_IN_FLOATING ——浮空输入，可以用于按键输入
（2）带上拉输入：IO内部上拉电阻输入
（3）带下拉输入：内部下拉电阻输入
（4） 模拟输入：主要应用于ADC模拟输入，或者低功耗下省电
（5）开漏输出：IO输出0接GND，IO输出1，悬空，需要外接上拉电阻，才能实现输出高电平。当输出为1时，IO口的状态由上拉电阻拉高电平，但由于是开漏输出模式，这样IO口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的，因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时，只能输出低电平，如果需要同时具备输出高电平的功能，则需要接上拉电阻，很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压，便可以改变传输电平。比如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS 电平输出等。（上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的沿的速度 。阻值越大，速度越低功耗越小，所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。）
（6）推挽输出：IO输出0-接GND， IO输出1 -接VCC，读输入值是未知的
（7）复用功能的推挽输出：片内外设功能（I2C的SCL,SDA）
（8）复用功能的开漏输出：片内外设功能（TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）

基于对GPIO的理解编写了第一个跑马灯的实验，运用寄存器和库函数分别实现了一遍：

跑马灯的思路都是先初始化IO时钟，再初始化IO口，最后设置IO输出的高低电平。

寄存器版本的跑马灯代码如下：

这是在MDK5上建立的一个led.c的初始化led的函数。

#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
//three steps:
//1,enable IO time
//2,enable IO
//3,operate IO
void __Led_Init_()
{
//1,enable IO time
RCC->APB2ENR|=1<<3;//不影响其他的情况下用,这是第三位为B，led的硬件连接为PB5和PE5
RCC->APB2ENR|=1<<6;

//2,enable IO，由于是第五位IO口属于低配置调用低配置寄存器
GPIOB->CRL&=0xFF0FFFFF;
GPIOB->CRL|=0xFF3FFFFF;
GPIOB->ODR|=1<<5;

GPIOE->CRL&=0xFF0FFFFF;
GPIOE->CRL|=0xFF3FFFFF;
GPIOE->ODR|=1<<5;
}
头文件代码如下：主要就是预编译申明

#ifndef __LED_H
#define __LED_H


void __Led_Init_(void);


#endif

主函数代码如下：

#include "led.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
int main(void)
{
delay_init();
__Led_Init_();
while(1)
{

GPIOB->ODR|=1<<5;
GPIOB->ODR&=~(1<<5);
delay_ms(300);
GPIOB->ODR|=1<<5;



GPIOE->ODR|=1<<5;
GPIOE->ODR&=~(1<<5);
delay_ms(300);
GPIOE->ODR|=1<<5;

}
// while(1){
// GPIOB->ODR|=1<<5;
// GPIOE->ODR|=1<<5;
// delay_ms(500);
//
// GPIOB->ODR=~(1<<5);
//
// GPIOE->ODR=~(1<<5);
// delay_ms(500);
// }
}

下面的为基于库函数版本的：

#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "led.h"


void _led_init(void)
{
//跑马灯实验三步走：
//一、先使能时钟；
//二、gpio初始化
//三、控制led灯
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitST;
//第一步：使能时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);
//second step:GPIO INIT



GPIO_InitST.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
GPIO_InitST.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//第五个口，PE5、PB5
GPIO_InitST.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitST);//PB5
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//set 1

GPIO_InitST.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
GPIO_InitST.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//第五个口，PE5、PB5
GPIO_InitST.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitST);//PE5
GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5);//set high
}
基于库函数版本的头文件
#ifndef __LED_init_//没有定义就执行下面代码
#define __LED_init_
void _led_init(void);
#endif

基于库函数的主函数：

#include "led.h"
#include "delay.h"


int main(void)
{
_led_init();
delay_init();
while(1)
{
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//set 0
delay_ms(300);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//set 1
delay_ms(300);

GPIO_ResetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5);//set 0
delay_ms(300);
GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5);//set 1
delay_ms(300);
}
}

当然我们还可以根据位操作来直接进行，或者定义一些宏定义可以把主函数的代码简化，综合上述库函数和寄存器版本的代码，分析可以看出，对于初学者最好能两种都学习，因为库函数也是基于寄存器进行操作的，只有理解了底层的寄存器，我们以后自己编程才可以知道如何修改或者编写更加复杂的代码。

对于初学者，上述总结可能会有很多不对的希望大家可以指出谢谢。