【正點原子STM32連載】第十章跑馬燈實驗摘自【正點原子】APM32E103最小系統(tǒng)板使用指南

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第十章跑馬燈實驗

跑馬燈程序是嵌入式開發(fā)的一個經(jīng)典程序，類似于學(xué)習(xí)C語言時，編寫的“Hello World”程序。跑馬燈本質(zhì)上是控制單片機的GPIO輸出高低電平，以此達到控制LED等亮滅狀態(tài)的切換。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者將學(xué)習(xí)到GPIO輸出模式的使用。
本章分為如下幾個小節(jié)：
10.1 硬件設(shè)計
10.2 程序設(shè)計
10.3 下載驗證

10.1 硬件設(shè)計
10.1.1 例程功能

LED0和LED1以500毫秒的頻率交替閃爍，實現(xiàn)類似跑馬燈的效果。
10.1.2 硬件資源
LED
LED0 - PB5
LED1 - PE5
10.1.3 原理圖
本章實驗用的兩個APM32E103最小系統(tǒng)板板載LED，分別為LED0（紅色）和LED1（綠色），其與板載MCU的連接原理圖，如下圖所示：

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10.1.3.1 LED與MCU的連接原理圖
從上面原理圖中可以看出，LED0和LED1的正極分別通過一個限流電阻連接到了電源正極，而負極分別與MCU的PB5引腳和PE5引腳相連接，因此只需通過控制PB5引腳或PE5引腳輸出低電平，則能分別控制LED0和LED1點亮，反之，則熄滅。
10.2 程序設(shè)計
10.2.1 Geehy標準庫的GPIO驅(qū)動
本章實驗中要通過控制GPIO引腳輸出高低電平來控制LED的亮滅狀態(tài)，因此需要以下兩個步驟：
①：配置GPIO引腳為推挽輸出模式
②：設(shè)置GPIO引腳輸出電平
在Geehy標準庫中對應(yīng)的驅(qū)動函數(shù)如下：
①：配置GPIO引腳
該函數(shù)用于配置GPIO引腳的功能和各項參數(shù)，其函數(shù)原型如下所示：
void GPIO_Config(GPIO_T* port, GPIO_Config_T* gpioConfig);
該函數(shù)的形參描述，如下表所示：
形參描述
port 指向GPIO端口結(jié)構(gòu)體的指針
例如：GPIOA、GPIOB等（在apm32e10x.h文件中有定義）
gpioConfig 指向GPIO初始化結(jié)構(gòu)體的指針
需自行定義，并根據(jù)GPIO的配置參數(shù)填充結(jié)構(gòu)體中的成員變量
表10.2.1.1 函數(shù)GPIO_Config()形參描述
該函數(shù)的返回值描述，如下表所示：
返回值描述
無無
表10.2.1.2 函數(shù)GPIO_Config()返回值描述
該函數(shù)使用GPIO_Config_T類型的結(jié)構(gòu)體變量傳入GPIO引腳的配置參數(shù)，該結(jié)構(gòu)體的定義如下所示：

typedef enum
{
   GPIO_SPEED_10MHz = 1,
   GPIO_SPEED_2MHz,
   GPIO_SPEED_50MHz
}GPIO_SPEED_T;

typedef enum
{
    GPIO_MODE_ANALOG      = 0x0,  /* 模擬模式 */
    GPIO_MODE_IN_FLOATING = 0x04, /* 浮空輸入模式 */
    GPIO_MODE_IN_PD       = 0x28, /* 下拉輸入模式 */
    GPIO_MODE_IN_PU       = 0x48, /* 上拉輸入模式 */
    GPIO_MODE_OUT_PP      = 0x80, /* 通用推挽輸出 */
    GPIO_MODE_OUT_OD      = 0x84, /* 通用推挽輸出 */
    GPIO_MODE_AF_PP       = 0x88, /* 復(fù)用推挽輸出 */
    GPIO_MODE_AF_OD       = 0x8C, /* 復(fù)用開漏輸出 */
}GPIO_MODE_T;

typedef enum
{
    GPIO_PIN_0   = ((uint16_t)BIT0),
    GPIO_PIN_1   = ((uint16_t)BIT1),
    GPIO_PIN_2   = ((uint16_t)BIT2),
    GPIO_PIN_3   = ((uint16_t)BIT3),
    GPIO_PIN_4   = ((uint16_t)BIT4),
    GPIO_PIN_5   = ((uint16_t)BIT5),
    GPIO_PIN_6   = ((uint16_t)BIT6),
    GPIO_PIN_7   = ((uint16_t)BIT7),
    GPIO_PIN_8   = ((uint16_t)BIT8),
    GPIO_PIN_9   = ((uint16_t)BIT9),
    GPIO_PIN_10  = ((uint16_t)BIT10),
    GPIO_PIN_11  = ((uint16_t)BIT11),
    GPIO_PIN_12  = ((uint16_t)BIT12),
    GPIO_PIN_13  = ((uint16_t)BIT13),
    GPIO_PIN_14  = ((uint16_t)BIT14),
    GPIO_PIN_15  = ((uint16_t)BIT15),
    GPIO_PIN_ALL = ((uint32_t)0XFFFF),
} GPIO_PIN_T;

typedef struct
{
   uint16_t         pin;   /* 指定要配置的GPIO引腳 */
   GPIO_SPEED_T     speed; /* 輸出速度 */
   GPIO_MODE_T      mode;  /* 模式 */
}GPIO_Config_T;
該函數(shù)的使用示例，如下所示：
#include "apm32e10x.h"
#include "apm32e10x_gpio.h"

void example_fun(void)
{
    GPIO_Config_T gpio_init_struct;
    
    /* 配置PA0引腳為輸出模式 */
    gpio_init_struct.pin	= GPIO_PIN_0;
    gpio_init_struct.mode	= GPIO_MODE_OUT;
    gpio_init_struct.speed	= GPIO_SPEED_50MHz;
    GPIO_Config(GPIOA, &gpio_init_struct);
}

②：設(shè)置GPIO引腳輸出電平
該函數(shù)用于設(shè)置GPIO引腳輸出指定電平（高電平或低電平），其函數(shù)原型如下所示：
void GPIO_WriteBitValue(GPIO_T* port, uint16_t pin, uint8_t bitVal);
該函數(shù)的形參描述，如下表所示：
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表10.2.1.3 函數(shù)GPIO_WriteBitValue()形參描述
該函數(shù)的返回值描述，如下表所示：
返回值描述
無無
表10.2.1.4 函數(shù)GPIO_WriteBitValue()返回值描述
該函數(shù)的使用示例，如下所示：

#include "apm32e10x.h"
#include "apm32e10x_gpio.h"

void example_fun(void)
{
    /* 設(shè)置PA0引腳輸出低電平 */
    GPIO_WriteBitValue(GPIOA, GPIO_PIN_0, BIT_RESET);
    /* 設(shè)置PA0引腳輸出高電平 */
    GPIO_WriteBitValue(GPIOA, GPIO_PIN_0, BIT_SET);
}

③：翻轉(zhuǎn)GPIO引腳輸出電平（補充）
該函數(shù)用于翻轉(zhuǎn)GPIO引腳的輸出電平，其函數(shù)原型如下所示：

void GPIO_SetBit(GPIO_T* port, uint16_t pin);
void GPIO_ResetBit (GPIO_T* port, uint16_t pin);

該函數(shù)的形參描述，如下表所示：
形參描述
port 指向GPIO端口結(jié)構(gòu)體的指針
例如：GPIOA、GPIOB等（在apm32e10x.h文件中有定義）
pin 待設(shè)置的GPIO引腳號
例如：GPIO_PIN_0、GPIO_PIN_1等（在apm32e10x_gpio.h文件中有定義）
表10.2.1.5 GPIO_ToggleBit()形參描述
該函數(shù)的返回值描述，如下表所示：
返回值描述
無無
表10.2.1.6 GPIO_TogglePin()返回值描述
該函數(shù)的使用示例，如下所示：

#include "apm32e10x.h"
#include "apm32e10x_gpio.h"

void example_fun(void)
{
    /* 翻轉(zhuǎn)PA0引腳輸出電平 */
GPIO_SetBit (GPIOA, GPIO_PIN_0);
delay_ms(10);
GPIO_ResetBit (GPIOA, GPIO_PIN_0);
delay_ms(10);
}

10.2.2 LED驅(qū)動
LED驅(qū)動主要就是控制GPIO引腳輸出高低電平，來控制LED亮起或熄滅。本章實驗中，LED的驅(qū)動代碼包括led.c和led.h兩個文件（本書配套實驗例程中，器件或外設(shè)的驅(qū)動代碼基本都由一個C源文件和一個對應(yīng)的頭文件組成）。
根據(jù)原理圖可知，應(yīng)當將PB5引腳和PE5引腳配置為推挽輸出模式，并在需要控制LED0（LED1）亮起的時候，設(shè)置PB5引腳（PE5引腳）輸出低電平，在需要控制LED0（LED1）熄滅的時候，設(shè)置PB5引腳（PE5引腳）輸出高電平。
LED驅(qū)動中，對引腳的定義，如下所示：

#define LED0_GPIO_PORT			GPIOB
#define LED0_GPIO_PIN			GPIO_PIN_5
#define LED0_GPIO_CLK_ENABLE()								\
    do {													\
    	RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOB);	\
    } while (0)

#define LED1_GPIO_PORT			GPIOE
#define LED1_GPIO_PIN			GPIO_PIN_5
#define LED1_GPIO_CLK_ENABLE()								\
    do {													\
    	RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOE);	\
    } while (0)

在后續(xù)的實驗代碼中，基本都會使用上述的宏定義的方式定義GPIO引腳的各種信息（GPIO端口、GPIO引腳號、GPIO端口時鐘使能和GPIO復(fù)用功能等信息）。
LED驅(qū)動中，操作引腳的定義，如下所示：

#define LED0(x)											\
    do { x ?											\
    	GPIO_SetBit(LED0_GPIO_PORT, LED0_GPIO_PIN) :	\
    	GPIO_ResetBit(LED0_GPIO_PORT, LED0_GPIO_PIN);	\
    } while (0)

#define LED1(x)											\
    do { x ?											\
    	GPIO_SetBit(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN) :	\
    	GPIO_ResetBit(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN);	\
    } while (0)

#define LED0_TOGGLE()
    do{ GPIO_ReadOutputBit(LED0_GPIO_PORT,LED0_GPIO_PIN) ? \
       (GPIO_ResetBit(LED0_GPIO_PORT, LED0_GPIO_PIN)):     \
       (GPIO_SetBit(LED0_GPIO_PORT, LED0_GPIO_PIN));       \
    }while(0)

#define LED1_TOGGLE()
    do{ GPIO_ReadOutputBit(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN) ? \
       (GPIO_ResetBit(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN)):      \
       (GPIO_SetBit(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN));        \
    }while(0)

在后續(xù)實驗代碼中，基本都會使用上述的宏定義的方式定義GPIO引腳的操作（設(shè)置GPIO引腳輸出高電平或低電平、翻轉(zhuǎn)GPIO引腳輸出電平和讀取GPIO引腳輸入電平等操作）。
LED驅(qū)動中，LED的初始化函數(shù)，如下所示：

/**
 * @brief	初始化LED
 * @param	無
 * @retval	無
 */
void led_init(void)
{
    GPIO_Config_T gpio_init_struct;
    
    LED0_GPIO_CLK_ENABLE();								/* LED0時鐘使能 */
    LED1_GPIO_CLK_ENABLE();								/* LED1時鐘使能 */
    
    gpio_init_struct.pin	= LED0_GPIO_PIN;			/* LED0引腳 */
    gpio_init_struct.mode	= GPIO_MODE_OUT_PP;			/* 推挽輸出 */
    gpio_init_struct.speed	= GPIO_SPEED_50MHz;			/* 高速 */
    GPIO_Config(LED0_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);	/* 初始化LED0引腳 */
    
    gpio_init_struct.pin	= LED1_GPIO_PIN;			/* LED1引腳 */
    gpio_init_struct.mode	= GPIO_MODE_OUT_PP;			/* 推挽輸出 */
    gpio_init_struct.speed	= GPIO_SPEED_50MHz;			/* 高速 */
    GPIO_Config(LED1_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);	/* 初始化LED1引腳 */
    
    LED0(1);											/* 關(guān)閉LED0 */
    LED1(1);											/* 關(guān)閉LED1 */
}

LED的初始化函數(shù)中，使能了LED0和LED1控制引腳的GPIO端口時鐘，并將其配置為推挽輸出模式，最后默認將LED的狀態(tài)設(shè)置為熄滅狀態(tài)。
10.2.3 實驗應(yīng)用代碼
本實驗的應(yīng)用代碼，如下所示：

int main(void)
{
    NVIC_ConfigPriorityGroup(NVIC_PRIORITY_GROUP_4); /* 設(shè)置中斷優(yōu)先級分組為組4 */
    sys_apm32_clock_init(15);                        /* 配置系統(tǒng)時鐘 */
    delay_init(120);                                 /* 初始化延時功能 */
    usart_init(115200);                              /* 初始化串口 */
    led_init();                                      /* 初始化LED */
    
    while (1)
    {
    		LED0(0);		                          /* LED0亮 */
    		LED1(1);		                          /* LED1滅 */
    		delay_ms(500);	                          /* 延時500毫秒 */
    		LED0(1);		                          /* LED0滅 */
    		LED1(0);		                          /* LED1亮 */
    		delay_ms(500);	                          /* 延時500毫秒 */
    }
}

可以看到，在調(diào)用LED初始化之前，會先調(diào)用以下函數(shù)：
NVIC_ConfigPriorityGroup(NVIC_PRIORITY_GROUP_4); /* 設(shè)置中斷優(yōu)先級分組為組4 */

sys_apm32_clock_init(15);							   /* 配置系統(tǒng)時鐘 */
delay_init(120);									   /* 初始化延時功能 */
usart_init(115200);									   /* 初始化串口 */

①：第一行代碼用于設(shè)置中斷優(yōu)先級分組為組4，主要用于后續(xù)配置中斷時使用，并且在后續(xù)應(yīng)用代碼運行時，強烈不建議再修改中斷優(yōu)先級分組設(shè)置，因此在一開始初始化時先設(shè)置好中斷優(yōu)先級分組。
②：第二行代碼用于配置系統(tǒng)時鐘，因為大部分實驗例程都無需考慮低功耗應(yīng)用，因此大部分實驗例程配置系統(tǒng)時鐘的參數(shù)都與本實驗一致，將系統(tǒng)主頻配置為120MHz。
③：第三行代碼用于初始化延時功能，為后續(xù)的應(yīng)用代碼提供微秒級和毫秒級的延時的功能。
④：第四行代碼用于初始化用于調(diào)試功能的USART1，為后續(xù)的應(yīng)用代碼提供printf等功能，方面通過串口調(diào)試助手查看程序運行情況。
⑤：以上四行代碼都是執(zhí)行一些必要的初始化，基本在后續(xù)的每一個實驗例程中都會看見，后續(xù)不再贅述。
執(zhí)行完必要的初始化后，緊接著初始化LED，然后在一個while循環(huán)中重復(fù)地控制板載LED0和LED1輪流亮起和熄滅，輪流時間為500毫秒，以此實現(xiàn)跑馬燈的效果。
10.3 下載驗證
在完成編譯和燒錄操作后，可以看到板子上的LED0和LED1輪流亮起和熄滅，輪流的時間大約為500毫秒，與預(yù)期的實驗效果相符。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-786221.html

到了這里，關(guān)于【正點原子STM32連載】第十章跑馬燈實驗摘自【正點原子】APM32E103最小系統(tǒng)板使用指南的文章就介紹完了。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)！