STM32学习笔记（1）——LED和蜂鸣器
阅读前提示： 我们使用的板子是正点原子的ALIENTEK精英STM32F103。本文使用固件库进行编程，因为使用固件库编程较为方便，且阅读程序也较易理解。
零、GPIO简介及其库函数
1. GPIO简介
7组IO口（具体地址可见头文件stm32f10x.h）： GPIOA ~ GPIOG。每组IO口可控制7个寄存器，这7个寄存器可控制一组GPIO的16个IO口：
- GPIOx_CRL:端口配置低寄存器
- GPIOx_CRH:端口配置高寄存器
- GPIOx_IDR:端口输入寄存器
- GPIOx_ODR:端口输出寄存器
- GPIOx_BSRR:端口位设置/清除寄存器
- GPIOx_BRR:端口位清除寄存器
- GPIOx_LCKR:端口配置锁存寄存器
16个管脚（GPIO_Pin）（位于头文件stm32f10x_gpio.h）： GPIO_Pin_0 ~ GPIO_Pin_15，若想全部选中则GPIO_Pin_All。
4种输入模式（GPIO_Mode）（位于头文件stm32f10x_gpio.h）：
- 浮空输入（GPIO_Mode_IN_FLOATING）
- 上拉输入（GPIO_Mode_IPU）
- 下拉输入（GPIO_Mode_IPD）
- 模拟输入（GPIO_Mode_AIN）
4种输出模式（GPIO_Mode）（位于头文件stm32f10x_gpio.h）：
- 开漏输出（ GPIO_Mode_Out_OD）
- 复用开漏输出（GPIO_Mode_AF_OD）
- 推挽输出（GPIO_Mode_Out_PP）
- 复用推挽输出（GPIO_Mode_AF_PP）
3种最大输出速度（GPIO_Speed）（位于头文件stm32f10x_gpio.h）：
- GPIO_Speed_2MHz
- GPIO_Speed_10MHz
- GPIO_Speed_50MHz
简要介绍常用的输出模式：
推挽输出：
可以输出强高低电平，连接数字器件。开漏输出：
只可以输出强低电平，高电平得靠外部电阻拉高。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）
GPIO结构体定义（位于头文件stm32f10x_gpio.h）：
typedef struct
{
uint16_t GPIO_Pin; /* 设置初始化管脚 */
GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; /* 设置输入或输出速度 */
GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; /* 设置输入或输出模式 */
}GPIO_InitTypeDef;
2. 与GPIO有关的几个常用库函数
（1）初始化函数：
void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
作用：初始化一个或者多个IO口（同一组）的工作方式和速度。该函数主要是操作GPIO_CRL(CRH)寄存器，在上拉或者下拉的时候有设置BSRR或者BRR寄存器。
（2）读取输入电平函数
读取某个GPIO的输入电平（实际操作的是GPIOx_IDR寄存器）：
uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
读取某组GPIO的输入电平（实际操作的是GPIOx_IDR寄存器）：
uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
（3）读取输出电平函数
读取某个GPIO的输出电平（实际操作的是GPIOx_ODR寄存器）：
uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
读取某组GPIO的输出电平（实际操作的是GPIOx_ODR寄存器）：
uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
（4）设置输出电平函数
设置某个IO口输出为高电平（实际操作BSRR寄存器）：
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
设置某个IO口输出为低电平（实际操作的BRR寄存器）：
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
不常用的两个函数：
void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);
void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);
/* 这两个函数不常用，也是用来设置IO口输出电平 */
（5）初始化GPIO口的一般步骤
我们以一段程序为例来说明初始化GPIO口的几个步骤。
/* 1.定义初始化GPIO结构体 */
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
/* 2.开启GPIO外设的时钟 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
/* 3.设置为推挽输出模式 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
/* 4.设置输出速度为50MHz*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
/* 5.选择管脚为5 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
/* 6.进行初始化操作 */
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
一、LED跑马灯的实现
本程序实现了两个LED轮流点亮及熄灭的效果。
有关LED的电路图如下所示：
从电路图中可知，当输出IO口电平为低电平时，LED灯亮；当输出IO口电平为高电平时，LED灯灭。
从LED电路图可知，LED0接在PB5，LED1接在PE5。选择的输出模式：推挽输出。
程序如下（本程序包含3个源文件，其中delay.h为正点原子资料盘内自带的头文件，亦可使用51单片机常用的简易延时函数，即循环延时法）：
/* =====main.c===== */
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
int main(void)
{
delay_init();
LED_Init();
while(1)
{
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
delay_ms(500);
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
GPIO_ResetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
delay_ms(500);
}
}
/* =====led.h===== */
//这样的宏定义是为了防止led.c内的函数被重复声明
#ifndef __LED_H
#define __LED_H
void LED_Init(void);
#endif
/* =====led.c===== */
#include "led.h"
#include "stm32f10x.h"
//当函数参数为空时，写上void是很不错的习惯
void LED_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
/* 开启使能IO口时钟 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);
//也可以写成：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
// “|”为或运算符
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
}
二、蜂鸣器循环响灭
有关蜂鸣器的电路图如下所示：
从电路图中可知，当输出IO口电平为低电平时，三极管处于截止状态，蜂鸣器不响；当输出IO口电平为高电平时，三极管处于放大状态，蜂鸣器响。BEEP接在PB8。
程序如下：
/* =====main.c===== */
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "beep.h"
int main(void)
{
Beep_Init();
delay_init();
while(1)
{
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8);
delay_ms(500);
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8);
delay_ms(500);
}
}
/* =====beep.h===== */
#ifndef __BEEP_H
#define __BEEP_H
void Beep_Init(void);
#endif
/* =====beep.c===== */
#include "stm32f10x.h"
#include "beep.h"
void Beep_Init()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8);
}
三、蜂鸣器和LED灯循环
本程序实现了蜂鸣器与两个LED轮流工作的效果。前500ms，LED1和BEEP工作，后500ms，仅LED0工作。
为方便程序阅读，我们将设置高低电平的函数封装成宏。程序如下：
/* =====main.c===== */
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "beep.h"
#include "led.h"
int main(void)
{
LED_Init();
Beep_Init();
delay_init();
while(1)
{
BEEP_ON;
LED0_OFF;
LED1_ON;
delay_ms(500);
BEEP_OFF;
LED0_ON;
LED1_OFF;
delay_ms(500);
}
}
/* =====led.h===== */
#ifndef __LED_H
#define __LED_H
#define LED0_OFF GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5)
#define LED0_ON GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5)
#define LED1_OFF GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5)
#define LED1_ON GPIO_ResetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5)
void LED_Init(void);
#endif
/* =====led.c===== */
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
void LED_Init()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
LED0_OFF;
LED1_OFF;
}
/* =====beep.h===== */
#ifndef __BEEP_H
#define __BEEP_H
#define BEEP_ON GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8)
#define BEEP_OFF GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8)
void Beep_Init(void);
#endif
/* =====beep.c===== */
#include "stm32f10x.h"
#include "beep.h"
void Beep_Init()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
BEEP_OFF;
}
