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在 STM32 中#xff0c;GPIO#xff08;通用输入输出#xff09;是与外部硬件接口进行交互的主要方式之一。STM32 HAL 库提供了简洁的接口来配置和控制 GPIO 引脚。下面是使用 STM32 HA…如果有什么不懂的地方欢迎私聊博主欢迎小白博主必一一解答。
在 STM32 中GPIO通用输入输出是与外部硬件接口进行交互的主要方式之一。STM32 HAL 库提供了简洁的接口来配置和控制 GPIO 引脚。下面是使用 STM32 HAL 库进行 GPIO 操作的详细教程。
1. 环境准备
确保您已经按照以下步骤准备好开发环境
STM32CubeIDE 已安装。创建了 STM32 项目配置了目标 STM32 微控制器或开发板。
2. 配置 GPIO 外设
在 STM32CubeIDE 中我们通过 STM32CubeMX 来配置 GPIO 引脚。
步骤
打开 STM32CubeIDE选择新建一个 STM32 项目。在 Pinout Configuration 页面选择您要使用的 GPIO 引脚。例如选择 GPIOA 上的引脚如 PA5通常用作 LED 灯并设置为 GPIO_Output或 GPIOA 上的引脚如 PA0 设置为 GPIO_Input。在 Configuration 选项卡中设置引脚的模式、输出类型等。 对于输出引脚选择 Push-Pull并设置速率。对于输入引脚选择 Pull-up 或 Pull-down以决定输入信号的默认状态。在 Project 设置中选择项目名称和代码生成选项选择 STM32CubeIDE 为 IDE选择 HAL 库作为中间件。点击 Generate CodeSTM32CubeMX 会生成初始化代码。
3. HAL 库的 GPIO 操作
生成代码后您可以开始在 main.c 文件中编写应用程序利用 STM32 HAL 库操作 GPIO 引脚。
GPIO 输入输出操作
1.初始化 GPIO
STM32CubeMX 会自动生成用于初始化 GPIO 的代码您只需调用 HAL_GPIO_Init() 函数。例如在 main.c 中可以看到类似这样的初始化代码我以注释的方式解释了代码。
// main.c
#include main.hint main(void)
{HAL_Init(); // 初始化 HAL 库SystemClock_Config(); // 配置系统时钟MX_GPIO_Init(); // 初始化 GPIOwhile (1){// 在主循环中进行其他任务}
}void MX_GPIO_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct {0};__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 启用 GPIOA 时钟// 配置 PA5 为输出GPIO_InitStruct.Pin GPIO_PIN_5;GPIO_InitStruct.Mode GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出GPIO_InitStruct.Pull GPIO_NOPULL; // 无上下拉GPIO_InitStruct.Speed GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 设置输出速度HAL_GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStruct); // 初始化 GPIOA5// 配置 PA0 为输入GPIO_InitStruct.Pin GPIO_PIN_0;GPIO_InitStruct.Mode GPIO_MODE_IT_RISING; // 上升沿中断模式GPIO_InitStruct.Pull GPIO_NOPULL; // 无上下拉HAL_GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStruct); // 初始化 GPIOA0
}GPIO 输出操作
要设置 GPIO 引脚的输出状态高电平或低电平您可以使用 HAL_GPIO_WritePin() 函数。例如
// 设置 PA5 为高电平点亮 LED
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET); // 高电平// 设置 PA5 为低电平熄灭 LED
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); // 低电平GPIO 输入操作
要读取 GPIO 引脚的输入状态可以使用 HAL_GPIO_ReadPin() 函数。例如读取 PA0 的状态
GPIO_PinState pinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0);if (pinState GPIO_PIN_SET) {// 引脚 PA0 为高电平
} else {// 引脚 PA0 为低电平
}GPIO 中断操作
STM32 HAL 库还支持 GPIO 中断。通过 STM32CubeMX 配置中断模式例如将 PA0 设置为上升沿触发的中断。下面介绍中断的概念。
额外中断是什么?
中断Interrupt是微控制器单片机处理外部事件或任务的一种机制。它允许微控制器在执行程序的过程中能够中断当前的工作立即响应外部事件然后在处理完事件后恢复到原来的工作状态。中断是实时操作系统RTOS和高效嵌入式系统设计中常用的一种技术。
中断的工作原理
当一个中断发生时微控制器会 暂停当前程序当前正在执行的代码包括主程序或其他中断服务程序会被暂停。微控制器保存当前的执行状态程序计数器、寄存器值等。 跳转到中断处理函数ISR程序计数器会被修改跳转到对应的中断服务程序地址。该中断服务程序通常是用户编写的代码用来处理特定的中断事件。 处理中断在中断服务程序中微控制器执行相应的代码以响应中断比如读取传感器数据、处理外部设备的请求等。 恢复执行中断处理完毕后微控制器恢复执行原来的程序继续之前被暂停的操作。
回归正题 将 PA0 设置为上升沿触发的中断
在代码中您需要启用和配置外部中断
// 在 MX_GPIO_Init 函数中启用中断
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_1_IRQn, 0, 0); // 设置中断优先级
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_1_IRQn); // 启用 EXTI0_1 中断中断服务程序ISR通常放在 stm32f1xx_it.c 中
// 中断回调函数
void EXTI0_1_IRQHandler(void)
{HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0); // 处理外部中断
}// 回调函数当发生中断时调用
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{if (GPIO_Pin GPIO_PIN_0) {// 对 PA0 引脚的中断进行处理}
}4. 使用外设和其他功能
配置和使用多个 GPIO 引脚通过 STM32CubeMX 配置多个 GPIO 引脚进行输入、输出或中断操作。控制 LED在 main.c 中使用 HAL_GPIO_WritePin() 控制连接到开发板的 LED。配置按键配置外部按键并在中断或轮询模式下读取按键状态。
5. 示例代码点亮 LED
下面是一个完整的示例展示如何通过 GPIO 控制 LED
#include main.h// 主函数
int main(void)
{HAL_Init(); // 初始化 HAL 库SystemClock_Config(); // 配置系统时钟MX_GPIO_Init(); // 初始化 GPIOwhile (1){// 点亮 LEDHAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(500); // 延时 500ms// 熄灭 LEDHAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);HAL_Delay(500); // 延时 500ms}
}// GPIO 初始化函数
void MX_GPIO_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct {0};__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 启用 GPIOA 时钟// 配置 PA5 为输出LEDGPIO_InitStruct.Pin GPIO_PIN_5;GPIO_InitStruct.Mode GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出GPIO_InitStruct.Pull GPIO_NOPULL; // 无上下拉GPIO_InitStruct.Speed GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 设置输出速度HAL_GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStruct); // 初始化 GPIOA5
}6. 小结
GPIO 初始化通过 STM32CubeMX 配置引脚并使用 HAL 库函数进行初始化。输入输出操作使用 HAL_GPIO_WritePin() 控制输出使用 HAL_GPIO_ReadPin() 读取输入。中断处理通过 STM32CubeMX 配置中断并在中断回调函数中处理外部中断。
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