[零基礎學習STM32]第一講:GPIO輸出實驗—點亮三色LED

ID:278972 · 發表于 2018-1-24 13:55

一、概述：
1、發光二極管簡介
   發光二極管是半導體二極管的一種，可以把電能轉化為光能，常簡寫為LED。常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。發光二極管的反向擊穿電壓約為5V。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻R可用下式計算：
                                                                                    R = (E - UF)/IF
式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流。LED廣泛應用于各種電子電路、家電、儀表等設備中，做電源或電平指示。

2、STM32 GPIO簡介
   STM32F4每組通用I/O 端口包括4 個32 位配置寄存器（MODER、OTYPER、OSPEEDR 和PUPDR）、2 個32 位數據寄存器（IDR 和ODR）、1 個32 位置位/復位寄存器(BSRR)、1 個32 位鎖定寄存器(LCKR) 和2 個32 位復用功能選擇寄存器（AFRH 和AFRL）等。
GPIO可以配置成以下8種工作模式：

浮空輸入：此端口在默認情況下什么都不接，呈高阻態，這種設置在數據傳輸時用的比較多。
上拉輸入：上拉輸入模式與浮空輸入模式相比，僅僅是在數據通道上部，接入了一個上拉電阻，這個上拉電阻的阻值介于30K~50K歐姆，CPU可以隨時在輸入數據寄存器的另一端，讀出I/O端口的電平狀態。這種模式的好處在于我們什么都不輸入時，由于內部上拉電阻的原因，處理器會覺得我們輸入了高電平，這就避免了不確定的輸入。該端口在默認情況下輸入為高電平。
下拉輸入：下拉輸入模式與浮空輸入模式相比，僅僅是在數據通道上部，接入了一個下拉電阻。與上拉輸入模式類似，這種模式的好處在于外部沒有輸入時，由于內部下拉電阻的原因，我們的處理器會覺得我們輸入了低電平。
模擬功能：STM32的模擬輸入通道的配置很簡單，信號從I/O端口直接進入ADC模塊。此時，所有的上拉、下拉電阻和施密特觸發器，均處于斷開狀態，因此輸入數據寄存器將不能反映端口上的電平狀態，也就是說，模擬輸入配置下，信號不經過輸入數據寄存器，CPU不能在輸入數據寄存器上讀到有效的數據。該輸入模式，使我們可以獲得外部的模擬信號。
開漏輸出：開漏輸出不可以直接輸出高電平，開漏輸出的輸出端相當于三極管的集電極，要得到高電平狀態需要上拉電阻才行。
推挽輸出：推挽輸出可以輸出高、低電平，連接數字器件；推挽結構一般是指兩個三極管分別受兩個互補信號的控制，總是在一個三極管導通的時候另一個截止。高低電平由IC的電源決定。
開漏復用輸出：GPIO的基本功能是普通的I/O，而STM32有自己的各個功能模塊，這些內置外設的外部引腳是與標準GPIO復用的，當作為這些模塊的功能引腳時就叫復用。開漏復用輸出功能模式與開漏輸出模式相比，不同的是輸出控制電路的輸入，是和片上外設的輸出信號相連即與復用功能的輸出端相連，此時，輸出數據寄存器在輸出通道被斷開。
推挽復用輸出：推挽復用輸出功能模式與推挽輸出模式相比，不同的是輸出控制電路的輸入，是和片上外設的輸出信號相連，即與復用功能的輸出端相連，而輸出數據寄存器在輸出通道被斷開。

二、硬件電路：

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2018-1-24 14:05 上傳

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在icore3雙核心開發板中（如圖1-0，圖1-1所示），采用一個獨立的紅綠藍三色LED與STM32F407相連，限流電阻為1K。其中，紅色LED與PI5引腳相連，綠色LED與PI6引腳相連，藍色LED與PI7引腳相連。

三、實驗原理：

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2018-1-24 16:36 上傳

本實驗通過STM32的三個GPIO口驅動三色LED的三個通道，將GPIO設置為推挽輸出模式，采用灌電流的方式與LED連接（如圖1-2所示），GPIO輸出高電平LED熄滅，GPIO輸出低電平LED點亮，通過控制GPIO輸出的電平高低從而控制LED的亮滅。

四、源代碼：

1、主函數

/*
* Name : main
* Description : ---
* Author : ysloveivy.
*
* History
* --------------------
* Rev : 0.00
* Date : 11/21/2015
*
* create.
* --------------------
*/
int main(void)
{
int i;
led.initialize();
//三色LED交替點亮
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++);
}
}

復制代碼

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; //設置連接三色LED的IO端口
GPIO_uInitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; //設置IO為輸出模式
GPIO_uInitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //設置IO輸出類型為推挽輸出
GPIO_uInitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉輸出
GPIO_uInitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //設置IO速度等級
GPIO_Init(GPIOI,&GPIO_uInitStructure);
//IO輸出高電平，三色LED熄滅
GPIO_SetBits(GPIOI,GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7);
return 0;
}