3 GPIO通用輸入輸出口

注：筆記主要參考B站 江科大自化協(xié) 教學(xué)視頻“STM32入門教程-2023持續(xù)更新中”。
注：工程及代碼文件放在了本人的Github倉庫。

3.1 GPIO輸入輸出原理

GPIO（General Purpose Input Output）通用輸入輸出口 可配置為8種輸入輸出模式。引腳電平范圍為0V~3.3V，部分引腳可容忍5V（圖1-6中IO口電平為FT標(biāo)識的）。輸出模式 下可控制端口輸出高低電平，用以驅(qū)動LED、控制蜂鳴器、模擬通信協(xié)議輸出時序等，當(dāng)然若驅(qū)動大功率設(shè)備還需要添加驅(qū)動電路。輸入模式 下可讀取端口的高低電平或電壓，用于讀取按鍵輸入、外接模塊電平信號輸入、ADC電壓采集、模擬通信協(xié)議接收數(shù)據(jù)等。

上圖給出了GPIO的基本結(jié)構(gòu)圖。在STM32中，所有的GPIO都掛載在APB2外設(shè)總線上。命名方式采用GPIOA、GPIOB、GPIOC…的方式來命名。每個GPIO模塊內(nèi)，主要包括寄存器、驅(qū)動器等。

• 寄存器就是一段特殊的存儲器，內(nèi)核可以通過APB2總線對寄存器進(jìn)行讀寫，從而完成輸出電平和讀取電平的功能。該寄存器的每一位都對應(yīng)一個引腳，由于stm32是32位的單片機(jī)，所以所有的寄存器都是32位的，也就是說只有寄存器的低16位對應(yīng)上了相應(yīng)的GPIO口。
• 驅(qū)動器就是增加信號的驅(qū)動能力的。

注：stm32f103c8t6芯片上48個引腳，除了基本的電源和晶振等維持系統(tǒng)正常運(yùn)行的引腳外，分別包括PA0~PA15、PB0~PB15、PC13~PC15。

上圖就是將“GPIO的基本結(jié)構(gòu)”進(jìn)行放大，得到的實(shí)際的位結(jié)構(gòu)。

輸入部分：

• 整體框架從左到右依次是寄存器、驅(qū)動器、IO引腳，從上到下分為“輸入”、“輸出”。
• 最右側(cè)的IO引腳上兩個保護(hù)二極管，其作用是對IO引腳的輸出電壓進(jìn)行限幅在0~3.3V之間，進(jìn)而可以避免過高的IO引腳輸入電壓對電路內(nèi)部造成傷害。V_DD=3.3V，V_SS=0V。
• 輸入驅(qū)動器的上、下拉電阻：相應(yīng)的兩個開關(guān)可以通過程序進(jìn)行配置，分別有上拉輸入模式（上開關(guān)導(dǎo)通&下開關(guān)斷開）、下拉輸入模式（下開關(guān)導(dǎo)通&上開關(guān)斷開）、浮空輸入模式（兩個開關(guān)都斷開）。上下拉電阻的作用就是給引腳輸入提供一個默認(rèn)的輸入電平，進(jìn)而避免引腳懸空導(dǎo)致的不確定。都屬于弱上拉、弱下拉。
• 輸入驅(qū)動器的觸發(fā)器：這里是用肖特基管構(gòu)成的施密特觸發(fā)器。只有高于上限、低于下限電壓才進(jìn)行變化，作用是對輸入電壓進(jìn)行整形，可以消除電壓波紋、使電壓的上升沿/下降沿更加陡峭。也就是說，stm32的GPIO端口會自動對輸入的數(shù)字電壓進(jìn)行整形。
• “模擬輸入”、“復(fù)用功能輸入”：都是連接到片上外設(shè)的一些端口，前者用于ADC等需要模擬輸入的外設(shè)，后者用于串口輸入引腳等需要數(shù)字量的外設(shè)。

輸出部分：

• 輸出數(shù)據(jù)：可以由輸出數(shù)據(jù)寄存器（普通的IO口輸出）、片上外設(shè)來指定，數(shù)據(jù)選擇器控制數(shù)據(jù)來源。
• 位設(shè)置/清除寄存器：單獨(dú)操作輸出數(shù)據(jù)的某一位，而不影響其他位。
• 驅(qū)動器中的MOS管：MOS管相當(dāng)于一種開關(guān)，輸出信號來控制這兩個MOS管的開啟狀態(tài)，進(jìn)而輸出信號。可以選擇推挽、開漏、關(guān)閉三種輸出方式。

1. 推挽輸出模式：兩個MOS管均有效，stm32對IO口有絕對的控制權(quán)，也稱為強(qiáng)推輸出模式。
2. 開漏輸出模式：P-MOS無效。只有低電平有驅(qū)動能力，高電平輸出高阻。
3. 關(guān)閉模式：兩個MOS管均無效，端口電平由外部信號控制。

額外補(bǔ)充：stm32如何將數(shù)據(jù)寫入寄存器？

1. 通過軟件的方式。由于stm32的寄存器只能進(jìn)行整體讀寫，所以可以先將數(shù)據(jù)全部讀出，然后代碼中用&=清零、|=置位的方式改變單獨(dú)某一位的數(shù)據(jù)，再將改寫后的數(shù)據(jù)寫回寄存器。此方法比較麻煩、效率不高，對于IO口進(jìn)行操作不合適。
2. 通過位設(shè)置/清除寄存器。若對某一位 置1，只需對位設(shè)置寄存器的相應(yīng)位 置1；若對某一位 清零，則對清除寄存器相應(yīng)位 清零。這種方式通過內(nèi)置電路完成操作，一步到位。
3. 通過讀寫STM32中的“位帶”區(qū)域。在STM32中，專門分配有一段地址區(qū)域，該區(qū)域映射了RAM和外設(shè)寄存器所有的位。讀寫這段地址中的數(shù)據(jù)，就相當(dāng)于讀寫所映射位置的某一位。整體流程與51單片機(jī)中的位尋址作用差不多。本教程不涉及。

上表給出了GPIO的8種模式，通過配置GPIO的端口配置寄存器即可選擇相應(yīng)的模式。

1. 每一個端口的模式由4位進(jìn)行控制，16個端口就需要64位，也就是兩個32位寄存器，即端口配置低寄存器、端口配置高寄存器。
2. 輸入模式下，輸出無效；而輸出模式下，輸入有效。這是因?yàn)橐粋€IO口只能有一個輸出，但可以有多個輸入，所以直接將輸出信號輸入回去也沒問題。

3.2 硬件介紹-LED、蜂鳴器、面包板

首先，簡單介紹一下stm32芯片外圍的電路。

• LED：發(fā)光二極管，正向通電點(diǎn)亮，反向通電不亮。
• 有源蜂鳴器（本實(shí)驗(yàn)）：內(nèi)部自帶振蕩源，將正負(fù)極接上直流電壓即可持續(xù)發(fā)聲，頻率固定。上圖所示的蜂鳴器模塊使用三極管作為開關(guān)。
• 無源蜂鳴器：內(nèi)部不帶振蕩源，需要控制器提供振蕩脈沖才可發(fā)聲，調(diào)整提供振蕩脈沖的頻率，可發(fā)出不同頻率的聲音。
• 下面是其實(shí)物圖：
  

注：LED長腳為正極、燈內(nèi)部小頭為正極。本實(shí)驗(yàn)的蜂鳴器低電平驅(qū)動。

上圖則是給出了LED和蜂鳴器的驅(qū)動電路圖。注意，三極管的發(fā)射極一定要直接接正電源/地，這是因?yàn)槿龢O管的開啟需要發(fā)射極和基極之間有一定的電壓，如果接在負(fù)載側(cè)有可能會導(dǎo)致三極管無法正常開啟。

上圖給出了面包板的示意圖?？梢钥闯觯姘逯虚g的金屬爪是豎著排列的，用于插各種元器件；上下四排金屬爪是橫著排列的，一般用于供電。注意，在使用面包板之前，一定要觀察孔位的連接情況。

3.3 實(shí)驗(yàn)：LED閃爍、LED流水燈、蜂鳴器提示

需求1： 面包板上的LED以1s為周期進(jìn)行閃爍。亮0.5s、滅0.5s……

• LED低電平驅(qū)動。
• 需要用到延時函數(shù)Delay.h、Delay.c，在UP注提供的“程序源碼”中，為了方便管理，應(yīng)在工程內(nèi)創(chuàng)建System文件夾，專門存放這些可以復(fù)用的代碼。

注：實(shí)際上，應(yīng)該在LED和驅(qū)動電源之間接上保護(hù)電阻，但是由于本電路過于簡單，于是直接省略保護(hù)電阻。后面“LED流水燈”、“蜂鳴器提示”實(shí)驗(yàn)同樣省略保護(hù)電阻。

代碼展示：
- main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

int main(void){
    // 開啟APB2-GPIOA的外設(shè)時鐘RCC
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    // 初始化PA0端口：定義結(jié)構(gòu)體及參數(shù)
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    //下面是對GPIO端口賦值的常用的四種方式
//    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);//復(fù)位PA0
//    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);//將PA0置1
//    GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_RESET);//將PA0清零
//    GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);//此函數(shù)可以對16位端口同時操作
    while(1){
        //正常思路
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);//復(fù)位PA0
        Delay_ms(500);
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);//將PA0置1
        Delay_ms(500);

        //使用GPIO_WriteBit函數(shù)，且強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換
        GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)0);//把0類型轉(zhuǎn)換成BitAction枚舉類型
        Delay_ms(500);
        GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)1);
        Delay_ms(500);
    };
}

- Delay.h

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H

void Delay_us(uint32_t us);
void Delay_ms(uint32_t ms);
void Delay_s(uint32_t s);

#endif

- Delay.c

#include "stm32f10x.h"

/**
  * @brief  微秒級延時
  * @param  xus 延時時長，范圍：0~233015
  * @retval 無
  */
void Delay_us(uint32_t xus)
{
	SysTick->LOAD = 72 * xus;            //設(shè)置定時器重裝值
	SysTick->VAL = 0x00;                 //清空當(dāng)前計數(shù)值
	SysTick->CTRL = 0x00000005;          //設(shè)置時鐘源為HCLK，啟動定時器
	while(!(SysTick->CTRL & 0x00010000));//等待計數(shù)到0
	SysTick->CTRL = 0x00000004;          //關(guān)閉定時器
}

/**
  * @brief  毫秒級延時
  * @param  xms 延時時長，范圍：0~4294967295
  * @retval 無
  */
void Delay_ms(uint32_t xms)
{
	while(xms--)
	{
		Delay_us(1000);
	}
}
 
/**
  * @brief  秒級延時
  * @param  xs 延時時長，范圍：0~4294967295
  * @retval 無
  */
void Delay_s(uint32_t xs)
{
	while(xs--)
	{
		Delay_ms(1000);
	}
} 

注：此后Delay.h、Delay.c將作為常用函數(shù)長期存放于System文件夾中，后續(xù)如果使用到將直接調(diào)用不會再在筆記中展示源代碼。

編程感想：

1. Keil編譯過后，整個工程會比較大，不利于分享給別人?？梢允褂肬P主提供的批處理程序，刪掉工程中的中間文件后再分享給別人，其他人使用的時候只需要重新編譯一下就行。
2. 本教程用到了RCC和GPIO兩個外設(shè)，這些外設(shè)的庫函數(shù)在Library中，一般存放在相應(yīng)的 .h 文件的最后。
3. 將LED的短腳接負(fù)極，長腳接PA0口，就是高電平驅(qū)動方式，但是現(xiàn)象和低電平相同。
4. 將GPIO設(shè)置成開漏輸出模式，可以發(fā)現(xiàn)高電平（高阻態(tài)）無驅(qū)動能力，低電平有驅(qū)動能力。

需求2： 面包板上的8個LED以0.5s切換一個的速度，實(shí)現(xiàn)流水燈。低電平驅(qū)動。

代碼調(diào)用關(guān)系與“LED閃爍”實(shí)驗(yàn)相同，下面是代碼展示：
- main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

int main(void){
    // 開啟APB2-GPIOA的外設(shè)時鐘RCC
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    // 初始化PA的8個端口：定義結(jié)構(gòu)體及參數(shù)
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    //同時定義某幾個端口
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | 
                                  GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    while(1){
        //使用GPIO_SetBits、GPIO_ResetBits進(jìn)行賦值，這里僅用于演示“或操作”同時賦值
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | 
                            GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7);
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
    //    //對指定的端口同時賦值
    //    GPIO_Write(GPIOA, ~0x01);
        Delay_ms(500);
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x02);
        Delay_ms(500);
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x04);
        Delay_ms(500);
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x08);
        Delay_ms(500);
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x10);
        Delay_ms(500);
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x20);
        Delay_ms(500);
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x40);
        Delay_ms(500);
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x80);
        Delay_ms(500);
    };
}

編程感想：

1. 使用或操作 |就可以實(shí)現(xiàn)只初始化定義某幾個GPIO，或者某幾個外設(shè)的時鐘。

需求3： 蜂鳴器不斷地發(fā)出滴滴、滴滴……的提示音。蜂鳴器低電平觸發(fā)。
注：蜂鳴器執(zhí)行四個動作為1個周期，分別是響0.1s、靜0.1s、響0.1s、靜0.7s。

代碼調(diào)用關(guān)系與“LED閃爍”實(shí)驗(yàn)相同，下面是代碼展示：
- main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

int main(void){
    // 開啟APB2-GPIOB的外設(shè)時鐘RCC
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    // 初始化PB12端口：定義結(jié)構(gòu)體及參數(shù)
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    while(1){
        GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
        Delay_ms(100);
        GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
        Delay_ms(100);
        GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
        Delay_ms(100);
        GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
        Delay_ms(100);
        Delay_ms(600);
    };
}

編程感想：

1. 控制蜂鳴器的IO端口可以隨便選，但是不要選擇三個JTAG調(diào)試端口：PA15、PB3、PB4。本實(shí)驗(yàn)選擇PB12端口進(jìn)行輸出。
2. 關(guān)于調(diào)用庫函數(shù)，有以下幾種方法：

• 直接查看每一個外設(shè)的.h函數(shù)，拖到最后就可以看到本外設(shè)的所有庫函數(shù)，然后在對應(yīng)的.c文件中查看函數(shù)定義和調(diào)用方式即可。
• 查看庫函數(shù)的用戶手冊——“STM32F103xx固件函數(shù)庫用戶手冊.pdf”，這個中文版比較老；新版本的用戶手冊可以在ST公司的幫助文檔中查看，但只有英文版。
• 百度一下別人的代碼。

3.4 硬件介紹-按鍵開關(guān)、光敏電阻

按鍵是最常見的輸入設(shè)備，按下導(dǎo)通，松手?jǐn)嚅_。由于按鍵內(nèi)部使用的是機(jī)械式彈簧片來進(jìn)行通斷的，所以在按下和松手的瞬間會伴隨有一連串的抖動。
雖然前面已經(jīng)說過，GPIO端口有專門的肖特基觸發(fā)器對輸入信號進(jìn)行整形，但按鍵開關(guān)的抖動幅度大、時間長，所以還是 需要“軟件消抖”?；舅悸肪褪茄舆t5~10ms，跳過抖動時間范圍即可。

上圖給出了按鍵開關(guān)的硬件電路設(shè)計圖。對于按鍵開關(guān)來說，常見以上四種設(shè)計方法，而行業(yè)規(guī)范中，單片機(jī)端口一般都有 上拉輸入模式（弱上拉），所有基本上就選擇 內(nèi)部上拉/外部上拉 的設(shè)計電路。

• 如果電路同時存在內(nèi)部上拉和外部上拉，那么其高電平的驅(qū)動能力更強(qiáng)，但是低電平會更加耗電。兩個下拉電路則可以使低電平驅(qū)動能力更強(qiáng)，而不會明顯增加損耗。
• 浮空輸入模式下，每部沒有上下拉，此時必須在外部有上下拉電路。
• 注意 內(nèi)部和外部的上下拉模式必須一致！ 內(nèi)部有上下拉時，就可以不用配置外部上下拉。

上面給出了傳感器模塊的實(shí)物圖，從左到右依次是光敏電阻傳感器、熱敏電阻傳感器、對射式紅外傳感器、反射式紅外傳感器。傳感器元件的電阻會隨外界模擬量的變化而變化，通過與定值電阻分壓即可得到模擬電壓輸出，再通過電壓比較器進(jìn)行二值化即可得到數(shù)字電壓輸出。

上面所給出的原理圖則是一個比較通用的傳感器模塊格式：

• 左起第三個模塊：下面的可變電阻就是各種傳感器模塊所對應(yīng)的阻值，與上面的分壓電阻R1進(jìn)行分壓，進(jìn)而輸出模擬電壓值A(chǔ)O。電容C2是濾波電容。
• 左起第一個模塊：使用LM393模塊，通過運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)“電壓比較器”的功能。IN- 是一個可以調(diào)節(jié)的閾值，IN+ 則直接連接傳感器的模擬分壓AO，當(dāng) AO > IN- 時，數(shù)字輸出DO拉高；當(dāng) AO < IN- 時，數(shù)字輸出DO拉低。
• 左起第二個模塊：通過一個滑動變阻器實(shí)現(xiàn)比較電壓 IN- 的調(diào)整。
• 左起第四個模塊：電源指示燈。
• 左起第五個模塊：傳感器模塊的端口。LED2用于指示數(shù)字輸出DO的值。注意R5上拉電阻保證DO的默認(rèn)值為高。

補(bǔ)充情況：

1. 對于對射式紅外傳感器來說，N1就是紅外接收管，并且額外還有一個點(diǎn)亮紅外發(fā)射管的電路，模擬電壓表示接收紅外信號的強(qiáng)度。并且該模塊常用于檢測通斷，所以用兩個電阻將閾值固定為1/2的參考電壓，而不是采用滑動變阻器。
2. 對于反射式紅外傳感器，向下發(fā)射和接收紅外光，可以做尋跡小車。

而對于傳感器模塊的電路設(shè)計來說，由于采用模塊的方案，所以直接給傳感器接上VCC和GND，然后將模擬信號AO和數(shù)字信號DO接在stm32的對應(yīng)端口上即可。
本次實(shí)驗(yàn)采用數(shù)字信號DO接入，關(guān)于模擬信號接入的使用方法在后面AD/DA的實(shí)驗(yàn)中繼續(xù)講解。

3.5 實(shí)驗(yàn)：按鍵控制LED、光敏傳感器控制蜂鳴器

需求1： 一個按鍵開關(guān)控制一個LED，每次按下按鍵，LED就改變自己的亮滅狀態(tài)；兩套系統(tǒng)互不影響。

• LED低電平驅(qū)動。
• 按鍵B11控制LEDA2，按鍵B1控制LEDA1。
• LED的狀態(tài)改變是“松開觸發(fā)”。

代碼展示：
- main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"

int main(void){    
    LED_Init();
    Key_Init();
    
    while(1){
        if(Key_GetNum()==1){LED1_TURN();}
        else if(Key_GetNum()==2){LED2_TURN();}        
    };
}

- LED.h

#ifndef __LED_H
#define __LED_H

void LED_Init(void);
void LED1_TURN(void);
void LED2_TURN(void);

#endif

- LED.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * @brief  初始化PA2、PA1作為兩個LED的輸出端口
  * @param  無
  * @retvl  無
  */
void LED_Init(void){
    // 開啟APB2-GPIOA的外設(shè)時鐘RCC
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    // 初始化PA的輸出端口：定義結(jié)構(gòu)體及參數(shù)
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽輸出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    //默認(rèn)輸出為低電平-LED初始不亮
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_1);
};

/**
  * @brief  LED1狀態(tài)翻轉(zhuǎn)
  * @param  無
  * @retvl  無
  */
void LED1_TURN(void){
    if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1)==1){
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
    }else{
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
    }
}

/**
  * @brief  LED2狀態(tài)翻轉(zhuǎn)
  * @param  無
  * @retvl  無
  */
void LED2_TURN(void){
    if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2)==1){
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
    }else{
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
    }
}

- Key.h

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H

void Key_Init(void);
uint8_t Key_GetNum(void);

#endif

- Key.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

/**
  * @brief  初始化B11、B1作為按鍵2、按鍵1
  * @param  無
  * @retvl  無
  */
void Key_Init(void){
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉輸入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//只有輸出才有速度等級，但是這里也可以定義
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
};

/**
  * @brief  檢測哪個按鍵已經(jīng)按下-松開觸發(fā)
  * @param  無
  * @retvl  返回按下的按鍵編號
  *     @arg  0,1,2
  */
uint8_t Key_GetNum(void){
    uint8_t keynum = 0;
    if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11)==0){
        Delay_ms(20);
        while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11)==0);
        Delay_ms(20);
        keynum = 2;
    }
    if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1)==0){
        Delay_ms(20);
        while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1)==0);
        Delay_ms(20);
        keynum = 1;
    }
    return keynum;
};

編程感想：

1. 代碼提示框如果不彈出，可以使用ctrl + space彈出代碼提示框。如果沒用的話，大概率是和輸入法中/英切換快捷鍵沖突，輸入法右鍵設(shè)置取消即可。
2. GPIO配置好之后默認(rèn)就是低電平，所以配置好后LED會默認(rèn)是亮的狀態(tài)。
3. 本工程創(chuàng)建了全新的驅(qū)動函數(shù)文件夾Hardware，專門用于存放程序中使用到的外設(shè)（如LED、按鍵、光敏傳感器等）的驅(qū)動函數(shù)。做好驅(qū)動代碼的提取是非常重要的，可以極大地方便程序梳理。
4. 其實(shí)寫完之后發(fā)現(xiàn)，這個按鍵開關(guān)非常不靈敏，經(jīng)常出現(xiàn)按鍵松手后LED沒有反應(yīng)的情況。大概這就是設(shè)置“光敏傳感器控制蜂鳴器”實(shí)驗(yàn)的原因吧。

需求2： 光敏電阻被遮擋，蜂鳴器長鳴，光敏電阻不被遮擋，蜂鳴器不響。

• 蜂鳴器低電平驅(qū)動。
• 光敏傳感器，光強(qiáng)越強(qiáng)阻值越小，分壓越??；DO的LED指示燈低電平驅(qū)動。

代碼展示：
- main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Buzzer.h"
#include "LightSensor.h"

int main(void){    
    Buzzer_Init();
    LightSensor_Init();
    while(1){
        if(LightSensor_Get()==1){Buzzer_ON();}
        else                    {Buzzer_OFF();}
    };
}

- Buzzer.h

#ifndef __BUZZER_H
#define __BUZZER_H

void Buzzer_Init(void);
void Buzzer_ON(void);
void Buzzer_OFF(void);

#endif

- Buzzer.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * @brief  蜂鳴器初始化-PB12推挽輸出
  */
void Buzzer_Init(void){
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽輸出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    
    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
}

/**
  * @brief  蜂鳴器開啟-低電平驅(qū)動
  */
void Buzzer_ON(void){
    GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
}

/**
  * @brief  蜂鳴器關(guān)閉-輸入高電平
  */
void Buzzer_OFF(void){
    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
}

- LightSensor.h

#ifndef __LIGHTSENSOR_H
#define __LIGHTSENSOR_H

void LightSensor_Init(void);
uint8_t LightSensor_Get(void);

#endif

- LightSensor.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
* @brief  光敏傳感器初始化-PB13上拉輸入
  */
void LightSensor_Init(void){
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉輸入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

/**
  * @brief  讀取光敏傳感器的數(shù)字輸入信號-光強(qiáng)越強(qiáng)分壓越低
  * @retvl  讀取到的數(shù)字輸入信號0/1
  */
uint8_t LightSensor_Get(void){
    return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13);
}

編程感想：

1. 模塊化編程真香??！每個模塊都寫一個專門的驅(qū)動函數(shù)存放在Hardware文件夾中，看似麻煩，但是會使得main函數(shù)極其簡單，幾乎就可以直接按照正常的功能邏輯書寫代碼。

3.6 C語言的語法

1. 數(shù)據(jù)類型

• 51單片機(jī)中 int型 為16位；stm32中 int型 為32位。
• 倒數(shù)第二列是C語言給這些類型提供的別名；最后一列是老版本ST公司庫函數(shù)給這些類型提供的別名，新版的庫函數(shù)已經(jīng)全部替換成倒數(shù)第二列。以后寫程序時盡量使用上表中加粗的關(guān)鍵字。

2. 宏定義#define
關(guān)鍵字 #define，主要用于：用一個字符串代替一個數(shù)字，便于理解，防止出錯；或者提取程序中經(jīng)常出現(xiàn)的參數(shù)，便于快速修改。

//定義宏定義：
#define ABC 12345
//引用宏定義：
int a = ABC;  //等效于int a = 12345;

3. 關(guān)鍵字typedef
關(guān)鍵字 typedef，常用于將一個比較長的變量類型名換個名字，便于使用。

//定義typedef：
typedef unsigned char uint8_t;
//引用typedef：
uint8_t num1; //等效于unsigned char num1;

相比于#define來說，typedef在進(jìn)行改名時會進(jìn)行變量類型檢查，所以更加安全。

4. 結(jié)構(gòu)體
關(guān)鍵字 struct，用途：數(shù)據(jù)打包，將不同類型變量組成一個集合。

//在main函數(shù)中定義結(jié)構(gòu)體變量：
struct{
    char x;
    int y;
    float z;
} StructName;
//因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)體變量類型較長，所以通常在main函數(shù)外用typedef更改變量類型名
typedef struct{
    char x;
    int y;
    float z;
} StructName;

//引用結(jié)構(gòu)體成員：方法一
StructName struct1;
struct1.x = 'A';
struct1.y = 66;
struct1.z = 1.23;
//引用結(jié)構(gòu)體成員：方法二
pStructName->x = 'A';   //pStructName為結(jié)構(gòu)體的地址
pStructName->y = 66;
pStructName->z = 1.23;

5. 枚舉類型
關(guān)鍵字 enum，用途：定義一個取值受限制的整型變量，用于限制變量取值范圍；枚舉也相當(dāng)于一個宏定義的集合，可以直接把里面的枚舉變量拿出來用。注意枚舉變量用逗號隔開，且最后一個枚舉變量不加逗號。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-613906.html

//函數(shù)內(nèi)定義枚舉變量：
enum{
    FALSE = 0,
    TRUE  = 1
} EnumName;
//因?yàn)槊杜e變量類型較長，所以通常在函數(shù)外用typedef更改變量類型名
typedef enum{
    FALSE = 0,
    TRUE  = 1
} EnumName;

//引用枚舉成員：
EnumName emu1;
emu1 = FALSE;
emu1 = TRUE;

到了這里，關(guān)于stm32學(xué)習(xí)筆記-3GPIO通用輸入輸出口的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！