从STM32开始的RoboMaster生活：进阶篇 I [GPIO] DF创客社区

炼金浪人 发表于 2020-3-12 00:54:52

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

## 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？

1. 在开发板A型中，提供了18个用户自定义GPIO

!(https://i.loli.net/2020/03/11/3HRykqAVfwa2ng5.jpg)

上图中，26即为GPIO，位于开发板A型的中间位置

!(https://i.loli.net/2020/03/11/2CW5rYOqiARvo9d.png)

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

2. 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。

!(https://i.loli.net/2020/03/11/fgDRBQVn6vHyx9J.png)

3. 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）

!(https://i.loli.net/2020/03/11/I89YxqeuBpKRQLT.png)

## 3.0 如何使用GPIO？

### 3.1 读取GPIO

```c
GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
```

- 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

```c
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)
```

- 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

```c
void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
```

- 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

```c
HAL_StatusTypeDef HAL_GPIO_LockPin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
```

- 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

```c
void HAL_GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint32_t GPIO_Pin)
```

- 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

!(https://i.loli.net/2020/03/11/cbXkZP7GRwnOVfF.png)

- GPIO配置列表

!(https://i.loli.net/2020/03/11/NUafpOxlEuqTJCS.png)

### 4.3 项目代码

- **一点有必要的说明**：

- 主要看`int main(void)`函数中的代码，其余部分没看懂不用担心，不是本篇章的重点

- 我只放了`main.h`和`main.c`，完整的工程文件可以在[这里](https://github.com/AlchemicRonin/-STM32-RoboMaster-)找到！

- 完整的工程目录

!(https://i.loli.net/2020/03/11/HefBMFyXkY64dpO.png)

- `Inc/main.h`

```c
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
******************************************************************************
* @file       : main.h
* @brief       : Header for main.c file.
*                This file contains the common defines of the application.
******************************************************************************
* @attention
*
* <h2><center>© Copyright (c) 2020 STMicroelectronics.
* All rights reserved.</center></h2>
*
* 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 */

/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
#ifndef __MAIN_H
#define __MAIN_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f4xx_hal.h"

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

/* USER CODE END Includes */

/* Exported types ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN ET */

/* USER CODE END ET */

/* Exported constants --------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN EC */

/* USER CODE END EC */

/* Exported macro ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN EM */

/* USER CODE END EM */

/* Exported functions prototypes ---------------------------------------------*/
void Error_Handler(void);

/* USER CODE BEGIN EFP */

/* USER CODE END EFP */

/* Private defines -----------------------------------------------------------*/
#define LD8_Pin GPIO_PIN_8
#define LD8_GPIO_Port GPIOG
#define LD7_Pin GPIO_PIN_7
#define LD7_GPIO_Port GPIOG
#define LD6_Pin GPIO_PIN_6
#define LD6_GPIO_Port GPIOG
#define LD5_Pin GPIO_PIN_5
#define LD5_GPIO_Port GPIOG
#define LD4_Pin GPIO_PIN_4
#define LD4_GPIO_Port GPIOG
#define LD3_Pin GPIO_PIN_3
#define LD3_GPIO_Port GPIOG
#define LD2_Pin GPIO_PIN_2
#define LD2_GPIO_Port GPIOG
#define Button_Pin GPIO_PIN_2
#define Button_GPIO_Port GPIOB
#define LD1_Pin GPIO_PIN_1
#define LD1_GPIO_Port GPIOG
#define LD_RED_Pin GPIO_PIN_11
#define LD_RED_GPIO_Port GPIOE
#define LD_GREEN_Pin GPIO_PIN_14
#define LD_GREEN_GPIO_Port GPIOF
/* USER CODE BEGIN Private defines */

/* USER CODE END Private defines */

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* __MAIN_H */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/
```

- `Src/main.c`

```c
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
******************************************************************************
* @file       : main.c
* @brief       : Main program body
******************************************************************************
* @attention
*
* <h2><center>© Copyright (c) 2020 STMicroelectronics.
* All rights reserved.</center></h2>
*
* 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 */

/**
* @briefThe 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)
{
   /* USER CODE END WHILE */
   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 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 */

/**
* @briefThis 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 */
}

#ifdefUSE_FULL_ASSERT
/**
* @briefReports the name of the source file and the source line number
*       where the assert_param error has occurred.
* @paramfile: pointer to the source file name
* @paramline: 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****/
```

### 4.4 效果展示

https://www.bilibili.com/video/av95347547/
本文已经同步发布于作者部署的私人博客
为了更好的排版和观看体验
可以移步到从STM32开始的RoboMaster生活：进阶篇 I

如果诸位看官喜欢的话，想让这个系列继续下去的话，就请在下方留言吧～

帅猫发表于 2020-3-12 21:44:56

你成功地把我拉进了坑

炼金浪人 发表于 2020-3-12 21:59:43

帅猫发表于 2020-3-12 21:44
你成功地把我拉进了坑

哼哼，只要拉了一个人进坑，那也是胜利了（硬核文写了也没什么人看）～{:5_131:}

he_he_和 发表于 2020-4-16 15:12:12

炼金浪人发表于 2020-3-12 21:59
哼哼，只要拉了一个人进坑，那也是胜利了（硬核文写了也没什么人看）～ ...
你一时半会也拉不了我入坑，我还在慢慢玩arduino，玩熟了再说。

gada888 发表于 2020-5-30 16:47:09

不错的板子

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