【STM32】开发板学习1 NUCLEO-L476RG：GPIO例程点亮LED2灯

一、芯片以及开发板

1.芯片：STM32L476

1.开发板：Nuleo-L476RG

官网查看详细信息以及下载各种用户手册、说明书等等......

https://www.st.com/content/st_com/en/products/evaluation-tools/product-evaluation-tools/mcu-mpu-eval-tools/stm32-mcu-mpu-eval-tools/stm32-nucleo-boards/nucleo-l476rg.html#resource

3、GPIO示例参考资料

https://www.yiboard.com/thread-430-1-1.html

https://www.yiboard.com/thread-433-1-1.html

二、点灯前准备工作：

0.到官网找相应板子的驱动程序，下载安装ST-Link V2-1

1.下载STM32CubeMX（STM32芯片图形化配置工具，允许用户使用图形化向导生成C初始化代码，可以大大减轻开发工作、时间和费用），创建工程，选择芯片型号等

2.Keil5 点击工具栏的Pack Installer图标，安装STM32L4xx_DFP设备支持包，导入工程，通电，灯亮。

三、工程示例分析

1.STM32CubeMX下载的示例工程，已将除用户代码的功能全部写好，我们只需要在main.c中添加我们想让板子跑的程序就OK。这里我们要点亮一个LED2灯。

关于HAL库的介绍：https://blog.csdn.net/m0_37621078/article/details/100084448

查看开发板用户手册：有3个LED灯，LD1常亮，LD2是user LED，LD3亮红色说明开发板有电源5V。

2.查看开发板的原理图：

（1）user按键，B1，与PC13相连

（2）LD2 ，也就是LED2灯，与PA5相连

四、点亮LD2

1.使用GPIO的第一步是使能时钟：

该功能通过RCC(Reset and clock control)寄存器控制。所有的GPIO连接到AHB2总线。HAL库提供了专门的函数来启用GPIOA的时钟。

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE

该函数定义可在文件stm32l4xx_hal_rcc.h找到，其实现函数如下：

通过实现函数可知，主要方式是通过RCC_AHB2ENR寄存器的第0位（GPIOA EN）置位来实现。

2.定义一个GPIO_InitTypeDef结构体来设置GPIO的参数

GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;

结构体声明在：stm3214xx_hal_gpio.h

该结构体有5个参数：1. Pin 选择引脚编号2. Mode 设置GPIO的工作模式3. Pull 设置引脚的上拉/下拉4. Speed 设置GPIO输出的最大频率5. Alternate 设置选择引脚的复用功能其中每项都有自己的选项■  Pin：指定需要配置的GPIO管脚，该选项可以是以下的任何值：■  GPIO_PIN_0:  选择引脚0；■  GPIO_PIN_1: 选择引脚1；■  GPIO_PIN_2:  选择引脚2；■  GPIO_PIN_3:  选择引脚3；■  GPIO_PIN_4:  选择引脚4；■  GPIO_PIN_5:  选择引脚5；■  GPIO_PIN_6:  选择引脚6；■  GPIO_PIN_7:  选择引脚7；■  GPIO_PIN_8:  选择引脚8；■  GPIO_PIN_9:  选择引脚9；■  GPIO_PIN_10：  选择引脚10；■  GPIO_PIN_11：  选择引脚11；■  GPIO_PIN_12：  选择引脚12；■  GPIO_PIN_13：  选择引脚13；■  GPIO_PIN_14：  选择引脚14；■  GPIO_PIN_15：  选择引脚15；■  GPIO_PIN_All： 选择所有的引脚；■  GPIO_PIN_MASK：引脚掩码；■  Mode：指定选择引脚的工作模式■  GPIO_MODE_INPUT：悬浮输入模式■  GPIO_MODE_OUTPUT_PP：推挽输出模式■  GPIO_MODE_OUTPUT_OD：漏极开路输出模式■  GPIO_MODE_AF_PP：复用功能推挽模式■  GPIO_MODE_AF_OD：复用功能漏极开路模式■  GPIO_MODE_ANALOG：模拟模式■  GPIO_MODE_ANALOG_ADC_CONTROL：模拟模式，用于ADC转换■  GPIO_MODE_IT_RISING：上升沿触发检测的外部中断模式■  GPIO_MODE_IT_FALLING：下降沿触发检测的外部中断模式■  GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING：上升/下降沿触发检测的外部中断模式■  GPIO_MODE_EVT_RISING：上升沿触发检测的外部事件模式■  GPIO_MODE_EVT_FALLING：下降沿触发检测的外部事件模式■  GPIO_MODE_EVT_RISING_FALLING：上升/下降沿触发检测的外部事件模式■  Pull：指定引脚的上拉/下拉■  GPIO_NOPULL：无上拉/下拉电阻■  GPIO_PULLUP：带有上拉电阻■  GPIO_PULLDOWN：带有下拉电阻■  Speed：指定引脚的输出频率：■  GPIO_SPEED_FREQ_LOW：输出频率最大为5MHz■  GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM：输出频率范围5MHz-25MHz   ■  GPIO_SPEED_FREQ_HIGH：输出频率范围25MHz-50MHz■  GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH：：输出频率范围50MHz-80MHz

3.HAL库提供了GPIO的初始化函数HAL_GPIO_Init() ，函数在stm32l4xx_hal_gpio.h

void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef  *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)

该头文件的对应的.c文件中，有函数实现....en 看不懂

/*** @brief  Initialize the GPIOx peripheral according to the specified parameters in the GPIO_Init.* @param  GPIOx: where x can be (A..H) to select the GPIO peripheral for STM32L4 family* @param  GPIO_Init: pointer to a GPIO_InitTypeDef structure that contains*         the configuration information for the specified GPIO peripheral.* @retval None*/
void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef  *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)
{uint32_t position = 0x00u;uint32_t iocurrent;uint32_t temp;/* Check the parameters */assert_param(IS_GPIO_ALL_INSTANCE(GPIOx));assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Init->Pin));assert_param(IS_GPIO_MODE(GPIO_Init->Mode));assert_param(IS_GPIO_PULL(GPIO_Init->Pull));/* Configure the port pins */while (((GPIO_Init->Pin) >> position) != 0x00u){/* Get current io position */iocurrent = (GPIO_Init->Pin) & (1uL << position);if (iocurrent != 0x00u){/*--------------------- GPIO Mode Configuration ------------------------*//* In case of Alternate function mode selection */if((GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_PP) || (GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_OD)){/* Check the Alternate function parameters */assert_param(IS_GPIO_AF_INSTANCE(GPIOx));assert_param(IS_GPIO_AF(GPIO_Init->Alternate));/* Configure Alternate function mapped with the current IO */temp = GPIOx->AFR[position >> 3u];temp &= ~(0xFu << ((position & 0x07u) * 4u));temp |= ((GPIO_Init->Alternate) << ((position & 0x07u) * 4u));GPIOx->AFR[position >> 3u] = temp;}/* Configure IO Direction mode (Input, Output, Alternate or Analog) */temp = GPIOx->MODER;temp &= ~(GPIO_MODER_MODE0 << (position * 2u));temp |= ((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE) << (position * 2u));GPIOx->MODER = temp;/* In case of Output or Alternate function mode selection */if((GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_OUTPUT_PP) || (GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_PP) ||(GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_OUTPUT_OD) || (GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_OD)){/* Check the Speed parameter */assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_Init->Speed));/* Configure the IO Speed */temp = GPIOx->OSPEEDR;temp &= ~(GPIO_OSPEEDR_OSPEED0 << (position * 2u));temp |= (GPIO_Init->Speed << (position * 2u));GPIOx->OSPEEDR = temp;/* Configure the IO Output Type */temp = GPIOx->OTYPER;temp &= ~(GPIO_OTYPER_OT0 << position) ;temp |= (((GPIO_Init->Mode & GPIO_OUTPUT_TYPE) >> 4u) << position);GPIOx->OTYPER = temp;}#if defined(STM32L471xx) || defined(STM32L475xx) || defined(STM32L476xx) || defined(STM32L485xx) || defined(STM32L486xx)/* In case of Analog mode, check if ADC control mode is selected */if((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_ANALOG) == GPIO_MODE_ANALOG){/* Configure the IO Output Type */temp = GPIOx->ASCR;temp &= ~(GPIO_ASCR_ASC0 << position) ;temp |= (((GPIO_Init->Mode & ANALOG_MODE) >> 3) << position);GPIOx->ASCR = temp;}#endif /* STM32L471xx || STM32L475xx || STM32L476xx || STM32L485xx || STM32L486xx *//* Activate the Pull-up or Pull down resistor for the current IO */temp = GPIOx->PUPDR;temp &= ~(GPIO_PUPDR_PUPD0 << (position * 2u));temp |= ((GPIO_Init->Pull) << (position * 2u));GPIOx->PUPDR = temp;/*--------------------- EXTI Mode Configuration ------------------------*//* Configure the External Interrupt or event for the current IO */if((GPIO_Init->Mode & EXTI_MODE) == EXTI_MODE){/* Enable SYSCFG Clock */__HAL_RCC_SYSCFG_CLK_ENABLE();temp = SYSCFG->EXTICR[position >> 2u];temp &= ~(0x0FuL << (4u * (position & 0x03u)));temp |= (GPIO_GET_INDEX(GPIOx) << (4u * (position & 0x03u)));SYSCFG->EXTICR[position >> 2u] = temp;/* Clear EXTI line configuration */temp = EXTI->IMR1;temp &= ~(iocurrent);if((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_IT) == GPIO_MODE_IT){temp |= iocurrent;}EXTI->IMR1 = temp;temp = EXTI->EMR1;temp &= ~(iocurrent);if((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_EVT) == GPIO_MODE_EVT){temp |= iocurrent;}EXTI->EMR1 = temp;/* Clear Rising Falling edge configuration */temp = EXTI->RTSR1;temp &= ~(iocurrent);if((GPIO_Init->Mode & RISING_EDGE) == RISING_EDGE){temp |= iocurrent;}EXTI->RTSR1 = temp;temp = EXTI->FTSR1;temp &= ~(iocurrent);if((GPIO_Init->Mode & FALLING_EDGE) == FALLING_EDGE){temp |= iocurrent;}EXTI->FTSR1 = temp;}}position++;}
}

4.使用库函数，点亮LD2

int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *///定义一个GPIO结构体 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitDef;//启用GPIOA时钟__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//定义LD2的每一个参数 init配置GPIO_InitDef.Pin = GPIO_PIN_5;GPIO_InitDef.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitDef.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitDef.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitDef);//user按键的设置/*__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();GPIO_InitDef.Pin = GPIO_PIN_13;GPIO_InitDef.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitDef.Pull = GPIO_PULLDOWN;GPIO_InitDef.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;//Initialize pinsHAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitDef);*/while (1) {//点亮LD2HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);}}

编译、无报错、load到开发板中，这样，开发板的LED2就点亮了。

回顾电路板的原理图：

我们要点亮LD2，所以要给PA5引脚接高电平。

如何给？HAL库中给出了很多生成的代码，代码的做法是：将GPIO端分组，分为ABCDEFG...等几个组，然后再用引脚1234567...确定。所以写的代码为：

 GPIO_InitDef.Pin = GPIO_PIN_5;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitDef);

先给结构体确定好引脚5，再规定这是A组的，就设置完一个结构体，也就是设置完一个LD2的参数。

五、关于GPIO结构体中的工作模式 GPIO_InitTypeDef ->Mode

1.这次点亮LED的工作模式为推挽输出：

推挽输出：意思就是输出具有驱动能力（比如：引脚上接一个LED，可以直接点亮，若是开漏输出，就不能点亮LED）。

推挽输出这个功能是比较常用的功能，我们一般输出控制某个信号，基本上都是配置为GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出。

推挽输出电流大小也是比较关键的一个参数，根据芯片不同，其大小也不同，具体可以查看数据手册：

参考链接：https://blog.csdn.net/ybhuangfugui/article/details/52953533

1、上拉输入：上拉就是把电位拉高，比如拉到Vcc。上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平！电阻同时起限流作用！强弱只是上拉电阻的阻值不同，没有什么严格区分。

2、下拉输入：就是把电压拉低，拉到GND。与上拉原理相似。

3、浮空输入：浮空（floating）就是逻辑器件的输入引脚即不接高电平，也不接低电平。由于逻辑器件的内部结构，当它输入引脚悬空时，相当于该引脚接了高电平。一般实际运用时，引脚不建议悬空，易受干扰。通俗讲就是让管脚什么都不接，浮空着。

4、模拟输入：模拟输入是指传统方式的输入。数字输入是输入PCM数字信号，即0，1的二进制数字信号，通过数模转换，转换成模拟信号，经前级放大进入功率放大器，功率放大器还是模拟的。

5、推挽输出：可以输出高，低电平，连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源低定。

6、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)。

7、复用输出：可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用IO口使用）。端口必须配置成复用功能输出模式(推挽或开漏)。

好好理解一下，其实就能得出，这些GPIO模式能在下面几种情况应用，参考网上的资料后，总结出下面几点：
在STM32中选用IO模式，下面是参考网上的资料后总结出的结果。
(1)GPIO_Mode_AIN 模拟输入—应用ADC模拟输入，或者低功耗下省电

(2)GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入—可以做KEY识别

(3)GPIO_Mode_IPD 下拉输入— IO内部下拉电阻输入

(4)GPIO_Mode_IPU 上拉输入—IO内部上拉电阻输入

(5)GPIO_Mode_Out_OD 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。可以读IO输入电平变化，实现C51的IO双向功能。

(6)GPIO_Mode_Out_PP 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)GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出—片内外设功能（TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）。

(8)GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出—片内外设功能（I2C的SCL,SDA）。
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参考链接：https://blog.csdn.net/santa9527/article/details/78842832