STM32（2）——GPIO

对于初学者而言，最简单的是对芯片上的IO进行操作，我们学习ARM时候，第一个工程就是点亮LED，STM32F103ZET6通用输入输出接口(General-Purpose Inputs/Outputs)，每个GPIO都可以由软件配置成输出（推免或开漏）、输入（带或不带上拉或下拉）或复用的外设功能端口。多数GPIO引脚都与数字或模拟的复用外设共用。具体的细节请参考Datasheet。

回到MDK开发平台，现在要在main.c中加入相关代码了。代码清单如下：

#include "stm32f10x_lib.h"

int main()
{
       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);     //开启外设时钟
       GPIOD->CRL = 0x33333333;                           //设置端口配置寄存器
       GPIOB->CRL = 0x33333333;
       while(1)
       {
              GPIOD->ODR = 0xffffffbf;                       //设置端口输出寄存器
              for(i=0;i<1000000;i++);                                   //延时
              GPIOD->ODR = 0xffffffff7;
              for(i=0;i<1000000;i++);
              GPIOD->ODR = 0x00000000;
              GPIOB->ODR = 0xffffffff;
              for(i=0;i<1000000;i++);
              GPIOB->ODR = 0x00000000;
       }
}

　　上述代码中，#include "stm32f10x_lib.h"包含了开发stm32f10x系列芯片所需的基本头文件，在进行程序编写的时候，务必要包含此头文件。

RCC_APB2PeriphClockCmd()函数是设置外设时钟。ARM与C51单片机不同的是，不用外设的时候，如IO口、ADC、定时器等等，都是禁止时钟的，以达到节能的目的，只有要用到的外设，才开启它的时钟。因此在需要用到GPIOB和GPIOD的时候，我们需要先开启它的时钟，具体用到的是函数库里面的函数：

void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)

　　其中，第一个参数需要指示要开启什么端口的时钟，RCC_APB2Periph_GPIOx就是开启GPIOx的时钟，第二个参数需要指示是开启还是关闭，ENABLE/DISABLE。

开启外设时钟之后，然后就开始对GPIO的配置寄存器进行设置了。具体设置方式参考《基于MDK的STM32处理器开发应用》一书中，“7.1 通用IO端口”。While循环里面就是给GPIO的端口输出寄存器赋值，由于我手上这款开发板三个LED灯分别接的是PG13、PG14和PG15，所以只要将G端口相应的位上置1就可以了。

编译之后我们发现编译器报错，Undefined symbol RCC_APB2PeriphClockCmd，是因为我们使用了的RCC_APB2PeriphClockCmd()函数在头文件中声明了，却没有在C文件中定义，这个函数在Keil\ARM\RV31\LIB\ST\STM32F10x\stm32f10x_rcc.c中，将这个文件复制到工程的根目录下，然后在屏幕左边的Workspace中添加进来，就可以了。

其实在MDK的库中，还定义了很多宏，可以避免让我们自己去查找相关资料来设置寄存器的各个位。

对于LED的亮灭可用以下代码进行实现：

#include "stm32f10x.h"
static u8  fac_us=0; //us延时倍乘数
static u16 fac_ms=0; //ms延时倍乘数,在ucos下代表每个节拍的ms数
void delay_init(void);
void delay_ms(u16 nms);
void LED_Init(void);//初始化
int main(void)
{

       delay_init();		  //初始化延时函数
       LED_Init();		  //初始化LED端口

	while(1)
	{
	GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13);  //亮  等同LED0=0;
	GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_14);    //灭  等同LED1=1;
	GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_15);    //灭  等同LED2=1;
	delay_ms(500);  		    //延时500ms
	GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13);
	GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_14);
	GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_15);
	delay_ms(500);
	GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13);
	GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_14);
	GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_15);
	delay_ms(500);
	}
}
void LED_Init(void)   //LED对应IO初始化
{
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE);	 //使能GPIO时种
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;		//LED0，LED1，LED2对应IO口
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 //推免输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		 //IO速度为50Mhz
  GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);			 //初始化GPIO
  GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15);	  //GPIOG13,G14,G15设置高，灯灭

void delay_init()   //延时函数初始化
{
 	SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);
	fac_us=SystemCoreClock/8000000;
	fac_ms=(u16)fac_us*1000; //每个ms需要的systick时钟数
}
void delay_ms(u16 nms) //延时nms
{
	u32 midtime;
	SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms;//时间加载（SysTick->LOAD为24bit）
        //SysTick->LOAD为24位寄存器，所以最大延时为：nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK对72M条件下，nms<=1864ms
	SysTick->VAL =0x00;           //清空计时器÷
	SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;          //开始倒数
	do
	{
		midtime=SysTick->CTRL;
	}
	while((midtime&0x01)&&!(midtime&(1<<16)));//等待时间到达
	SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;       //关闭计数器
	SysTick->VAL =0X00;       //清空计数器
} 　

由于我们使用了GPIO_InitTypeDef类型，所以我们需要找到它的定义，这个定义包含在“…\Keil\ARM\RV31\LIB\ST\STM32F10x\stm32f10x_gpio.c”中，将文件复制到工程根目录下，然后再添加进入工程中，编译才不会报错。

在绝大多数C编译器中，要求所有的变量声明都在执行语句块之前，也就是说如果需要定义的变量需要先在进入main函数一开始就全部定义好，如果执行了某一条语句之后再定义变量的话，就会报错。

部分参考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_49cb42490100robb.html

补充（一）：

有三种方式可以控制LED亮灭：

1、通过位段操作实现IO口控制；

int main(void)
{ 

	delay_init();		  //初始化延时函数
	LED_Init();		  //初始化LED端口

  while(1)
	{
    GPIO_bits_OUT(GPIOG,13,3,0x0006);
	       delay_ms(500);
	  GPIO_bits_OUT(GPIOG,13,3,0x0005);
		delay_ms(500);
	  GPIO_bits_OUT(GPIOG,13,3,0x0003);
		delay_ms(500);
	}
}

/*以下：*GPIOx：对应的IO口，start_bit：并行输出的起始值，bit_size：并行输出的位数*/

void GPIO_bits_OUT(GPIO_TypeDef* GPIOx, u8 start_bit, u8 bit_size,u16 outdata)
{
  u8 i=0;
	u16 bu1=0;u16 middata=1;

	if( bit_size>(16-start_bit) )
     bit_size=16-start_bit;

	i=start_bit;
	if(i>0)
		 {
			 while(i--)
         { bu1+=middata; middata*=2;}
		 }

   assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));

	 GPIOx->ODR&=(  ( (0xffff<<bit_size) <<start_bit ) |bu1   );
	 GPIOx->ODR|=(outdata<<start_bit);
}

2、通过位带操作实现IO口控制；

3、通过库函数直接操作实现IO控制；

补充（二）：STM32中GPIO的8种工作模式

• 模拟输入  用于模拟量的输入，或者低功耗下省电。
• 下拉输入  端口内下拉电阻电路导通。默认为低电平，外部高电平动作。
• 上拉输入  端口内上拉电阻电路导通，默认为高电平,外部低电平动作。
• 浮空输入  端口内上下MOSFET均不导通，高阻态，输入状态仅由端口决定。
• 开漏输出  端口输出为0时内部下拉电阻电路接地，输出1时端口相当于悬空，即默认只能输出0，如果外部需要输出1，需要外接上拉电阻电路。
• 推挽输出  端口输出为0时内部下拉电阻电路接地，输出1时内部接上拉电阻电路，默认输出为0。
• 复用开漏输出 内部设置同开漏，但被其他外设复用。
• 复用推挽输出 内部设置同推挽，但被其他外设复用。

　　　　小补充：

• • 上拉电阻就是：将一个不确定信号（高或低电平），通过一个电阻与电源VCC相连，固定在高电平；
  • 下拉电阻就是：将一个不确定信号（高或低电平），通过一个电阻与地GND相连，固定在低电平。　

1. 作为普通的GPIO输入：根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
2. 作为普通的GPIO输出：根据需要配置该引脚为推免输出或开漏输出，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能。
3. 作为普通模拟输入：配置该引脚为模拟模拟输入模式，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能。
4. 作为内置外设的输入：根据需要配置该引脚为浮空输入，带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时使能该引脚的复用功能。
5. 作为内置外设的输出：根据需要配置引脚为复用推挽输出或复用开漏输出，同时使能该引脚的对应的所有复用功能模块。