STM32F412应用开发笔记之二：基本GPIO控制

NUCLEO-F412ZG板子上的元器件并没有完全焊接，除去ST-LINK部分和电源部分后，还有用一个USB主机接口，三个LED灯和两个按钮，不过很多功能引脚都已经引到了插针。查看原理图可发现，由原理图模块的5大部分与电源部分组成，即连接端子、ST-LINK、MCU、USB、以太网和电源部分。

电源部分考虑的非常充分，5V有三路输入，一路是有外部输入6-15VDC电源经U5（LD1117S50TR）转为5VDC电源；第二路是USB端口提供的5V电源，同时还有电流限制保护U4（ST890CDR）；第三路则是由外部直接输入5V电源。默认是选择的USB口电源输入，并U6（LD39050PU33R）输出3.3VDC电源。当然还有ST-LINK部分的电源以及USB主机部分的电源。而且这两部分也是上述3路5VDC供电。

以太网部分的电路并未焊接。时钟部分ST-LINK使用了8M的外部晶振（X1），而F412的主时钟输入有两路，一路是从ST-LINK的主控芯片MCO引来，一路也是外界的8M外部晶振（X3）。板子采用的是从MCO引来的时钟。此外还有一个32.768K的外部晶振（X2）。

在了解了基本电路后，开始编程之旅，使用的开发环境是IAR EWARM7.5。首先使用STM32CubeMX创建一个项目。打开STM32CubeMX出现如下的界面。

点击“New Project”新建一个项目，弹出新项目对话框：

由于使用的是NUCLEO-F412ZG开发板，所以选择Board Selector标签，并选择板子的类型为Nucleo144，选择MCU系列为STM32F4，点击“OK”按钮创建项目，出现如下界面：

在第一个项目中我们简单的利用开发板上提供的按钮B1来控制开发板上的三个指示灯LD1（绿色）、LD2（蓝色）、LD3（红色）其中：

按钮B1对应的输入引脚为：PC13

绿色指示灯LD1对应的引脚为：PB0

蓝色指示灯LD2对应的引脚为：PB7

红色指示灯LD3对应的引脚为：PB14

同时通过引脚PG2来驱动外围的继电器电路，这部分电路由自己搭建。原理图如下：

对于IO的配置可以在STM32CubeMX中完成，将PC13配置为GPIO_EXIT13；将PB0、PB7、PB14与PG2都配置为GPIO_OUTPUT。配置好GPIO引脚的类型后就可以在”Configuration“标签（如下图所示）中配置GPIO口了。

在“System“下，选择GPIO弹出”Pin Configuration“对话框。在对话框中一一配置各个GPIO引脚，在本次中我配置个引脚如下：

完成以上配置后，生成IAR EWARM项目则会在生成的源码中出现GPIO的配置，源码如下：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

/* GPIO Ports Clock Enable */

__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

/*Configure GPIO pin : B1_Pin */

GPIO_InitStruct.Pin = B1_Pin;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

HAL_GPIO_Init(B1_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

/*Configure GPIO pins : LD1_Pin LD3_Pin LD2_Pin */

GPIO_InitStruct.Pin = LD1_Pin|LD3_Pin|LD2_Pin;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

/*Configure GPIO pins : STLK_RX_Pin STLK_TX_Pin */

GPIO_InitStruct.Pin = STLK_RX_Pin|STLK_TX_Pin;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;

GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART3;

HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);

/*Configure GPIO pins : Relay_Ctrl_Pin USB_PowerSwitchOn_Pin */

GPIO_InitStruct.Pin = Relay_Ctrl_Pin|USB_PowerSwitchOn_Pin;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct);

/*Configure GPIO pin : USB_OverCurrent_Pin */

GPIO_InitStruct.Pin = USB_OverCurrent_Pin;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

HAL_GPIO_Init(USB_OverCurrent_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

/*Configure GPIO pins : USB_SOF_Pin USB_ID_Pin USB_DM_Pin USB_DP_Pin */

GPIO_InitStruct.Pin = USB_SOF_Pin|USB_ID_Pin|USB_DM_Pin|USB_DP_Pin;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;

GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF10_OTG_FS;

HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

/*Configure GPIO pin Output Level */

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LD1_Pin|LD3_Pin|LD2_Pin, GPIO_PIN_RESET);

/*Configure GPIO pin Output Level */

HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, Relay_Ctrl_Pin|USB_PowerSwitchOn_Pin, GPIO_PIN_RESET);

在硬件配置方面，STM32CubeMX能够完成全部的基础工作，我们只需要完成自己的控制逻辑，非常方便。如果设计的好，我们自己学的程序的通用性可以大大提高，极大降低与底层硬件的耦合强度。不过在使用中发现STM32CubeMX似乎与中文操作系统配合得不太好，总是出现全角字符的困扰，估计ST不久会解决。

我的测试逻辑比较简单，一开始三个指示灯全部亮，继电器不导通。按钮B1按一下，LD1灭，再按一下LD2灭，再按一下LD3灭同时继电器吸合，再按一下三个灯全亮同时继电器断开，如此循环。

这部分的源码实现也比较简单，首先定义了一个表示状态的枚举类型，然后根据不通的状态定义逻辑操作。

typedef enum

{

STATE0 = 0,

STATE1,

STATE2,

STATE3,

STATENUM

}STATE;

/*逻辑控制的实现*/

void LogicCtrol(void)

{

GPIO_PinState b1State=HAL_GPIO_ReadPin(B1_GPIO_Port,B1_Pin);

if(b1State==GPIO_PIN_SET)

{

status++;

}

if(status>=STATENUM)

{

status=STATE0;

}

switch(status)

{

case STATE0:

{

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LD1_Pin|LD3_Pin|LD2_Pin, GPIO_PIN_SET);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, Relay_Ctrl_Pin, GPIO_PIN_RESET);

break;

}

case STATE1:

{

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LD1_Pin, GPIO_PIN_RESET);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LD3_Pin|LD2_Pin, GPIO_PIN_SET);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, Relay_Ctrl_Pin, GPIO_PIN_RESET);

break;

}

case STATE2:

{

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LD1_Pin|LD2_Pin, GPIO_PIN_RESET);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LD3_Pin, GPIO_PIN_SET);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, Relay_Ctrl_Pin, GPIO_PIN_RESET);

break;

}

case STATE3:

{

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LD1_Pin|LD2_Pin|LD3_Pin, GPIO_PIN_RESET);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, Relay_Ctrl_Pin, GPIO_PIN_SET);

break;

}

default:

{

break;

}

}

}

下载到NUCLEO-F412ZG开发板测试，结果与预期一致。