[百问网 7Day物联网智能家居实战训练]Day3基础 时钟与GPIO

1.时钟

1.1 时钟特点：

1. 现代计算机系统，必定有时钟
2. 高级的单片机系统中，有不同频率的时钟

1.2时钟

作用：

提供基准频率来源

频率：

时钟频率越高，单片机运行越快。

时钟源：

振荡器、分频器。

振荡器	产生固定频率方波	RC震荡器	优点：成本低、可集成	缺点：温飘大、频率不稳定。
		晶体振荡器	温飘小	体积大、不可集成
分频器	将振荡器的频率分为多段	由锁相环(PLL)实现

时钟树:

描述震荡器、分频器间的关系。

 

4种振荡器：

名称	频率	外部连接	功能	用途	特性
HSE	4~16MHz	4~16MHz		系统时钟/RTC	成本高、温飘小
LSE	32kHz	32.768kHz	带校准	RTC	成本高、温飘小
HSI	4MHz		出厂调校	系统时钟	成本低、温飘大
LSI	40kHz		带校准	RTC	成本低、温飘大

分频器：

分频器	/2	数字表示几分频
锁相环PLL	x2	数字表示几倍频

选择器：

：长边：多个输入，短边：选择其中一个输出

 

2.GPIO

GPIO（General-Purpose IO ports，通用输入/输出接口）

输入模式	感知外界信号
输出模式	控制外部设备

引脚与模块连接	控制引脚输出/读取高低电平	LED、按键、蜂鸣器、温度传感器等
多个引脚	“协议”进行通信	UART、I²C、SPI接口等

STM32的GPIO:

引脚	48个	除去电源引脚、晶振时钟引脚、复位引脚、启动选择引脚、 程序下载引脚（大部分为最小系统必须引脚），剩下则是GPIO引脚。
分组GPIOx	x：A、B、C	16个引脚/组；编号：0~15。【STM32F103C8T6：2组】
8种工作模式	输出模式	推挽、开漏、复用推挽、复用开漏
《手册8.1.2》	输入模式	上拉、下拉、浮空、模拟

输入模式
上拉输入		没有按键按下，默认输入为高电平
下拉输入		没有按键按下，默认输入为低电平
浮空输入		外部电平=>I/O引脚电平。
模拟输入

输出模式
推挽输出	输出控制：1--VDD ;0---VSS	输出电流增大、提高负载能力
开漏输出	1---VDD; 0--VSS 1--VCC;使用外部上拉	同推挽。 实现电平转换
复用推挽输出
复用开漏输出

使用外部上拉VCC

复用：使用片上外设引脚输出高低电平。

设置：

 

 

GPIO输出速度：

STM32提供三个输出速度：2MHz、10MHz、50MHz。

注意：I/O引脚输出模式下，需要配置输出速度。该输出速度不是输出信号的速度，而是I/O口驱动电路响应速度。

选择输出速度：考虑功耗、稳定性。

高速时，功耗高、噪声大、电磁干扰强；I 2 C、SPI等通信信号，建议10MHz或50MHz

低速时，功耗低、噪声小、电磁干扰弱。LED灯、蜂鸣器灯，建议2MHz

点亮LED：

硬件设计：

知识补充：

LED: Light Emitting Diode，发光二极管

原理：将电能转化为可见光的半导体器件，当给P极施加正向电压后，空穴和自由电子在P-N结复合,辐射出光子而发光。

分类：

LED灯原理图：

正极直接连接了3V3，LED灯的负极连接的网

络标号LED（PA1），只需要控制PA1为低电平，即可点亮LED灯，输出为高电平时熄灭LED灯。

软件设计：

设计思路

实验目的：体验嵌入式的“Hello Word”，LED灯闪烁。

1) 选择LED对应的GPIO；PA1

2) 使能所选择GPIO的时钟；默认

 

3) 配置其为上拉输出模式；

4) 控制其输出高或低来控制LED的亮与灭；

while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
	HAL_Delay(1000);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);
	HAL_Delay(1000);
  }

按键输入：

按键监测方式：按键扫描和按键中断。

按键扫描	间隔很短时间反复查询GPIO状态	代码简单	比较耗资源
按键中断	通过按键产生中断信号	需要深入学习	效率高

按键接线示意图：

按键抖动：

抖动时长：抖动的时长与机械开关特性相关，一般为5-10ms

抖动过程中：会产生多次高低电平，导致被识别为多次按键操作。

消抖处理：

硬件处理：按键旁并联电容，吸收抖动的电平；

软件处理：加延时，避开抖动。

硬件设计：