stm32mp1 Cortex M4開發(fā)篇2：通過GPIO點(diǎn)亮LED燈詳解
寫在前面：
本文章為《ARM Cortex-M4裸機(jī)開發(fā)篇》系列中的一篇，，全系列總計(jì)14篇。筆者使用的開發(fā)平臺(tái)為華清遠(yuǎn)見FS-MP1A開發(fā)板（STM32MP157開發(fā)板），Cortex-M4裸機(jī)開發(fā)篇除了講M4裸機(jī)開發(fā)外，還會(huì)講解通過M4控制資源擴(kuò)展板上的各種傳感器執(zhí)行器模塊（包括空氣溫濕度傳感器、LED燈、數(shù)碼管、蜂鳴器、震動(dòng)馬達(dá)、按鍵中斷、風(fēng)扇等），本篇是M4控制資源擴(kuò)展板中的一篇。
資源擴(kuò)展板是FS-MP1A開發(fā)板的擴(kuò)展模塊，主要包含了10余種助主流傳感器、執(zhí)行器件、總線控制器件，非常方便項(xiàng)目擴(kuò)展用?？赏卣归_發(fā)智慧家庭、智能醫(yī)療、智能安防、工業(yè)控制、圖像識(shí)別、環(huán)境檢測等方向的10個(gè)左右綜合項(xiàng)目，華清遠(yuǎn)見開發(fā)板也將配套提供所有項(xiàng)目的說明文檔、實(shí)驗(yàn)源碼、應(yīng)用程序等資料。
針對(duì)FS-MP1A開發(fā)板，除了Cortex-M4裸機(jī)開發(fā)篇外，還包括其他多系列教程，包括Cortex-A7開發(fā)篇、FreeRTOS篇、Linux基礎(chǔ)及應(yīng)用開發(fā)篇、Linux系統(tǒng)移植篇、Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)篇、硬件設(shè)計(jì)篇、人工智能機(jī)器視覺篇、Qt應(yīng)用編程篇、Qt綜合項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)篇等。?id=622457259672
資源擴(kuò)展板介紹
硬件介紹&資源擴(kuò)展板可開發(fā)項(xiàng)目
Cortex-M4 GPIO編程
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
熟悉STM32CubeIDE工具軟件的使用。
掌握STM32CubeIDE軟件的基本設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)步驟，能夠使用工具進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程、仿真調(diào)試。
學(xué)習(xí)GPIO口的使用方法，掌握如何利用STM32MP157A芯片的I/O口控制LED。
實(shí)驗(yàn)環(huán)境
FS-MP1A開發(fā)平臺(tái)
ST-Link仿真器
STM32CubeIDE開發(fā)軟件
PC機(jī) XP、Window7/10 (32/64bit)
實(shí)驗(yàn)原理
只要是對(duì)硬件操作，就要首先查看原理圖。查看外設(shè)是和模塊的MCU的哪個(gè)引腳相連。FS-MP1A開發(fā)平臺(tái)上的LED的亮滅狀態(tài)，與芯片上的引腳I/O輸出電平有關(guān)。
FS-MP1A開發(fā)平臺(tái)上LED的I/O：
IO操作重要結(jié)構(gòu)體：GPIO_InitTypeDef
| 1234567891011121314151617181920 | /** * @brief GPIO Init structure definition */typedef struct{ uint32_t Pin; /*!< Specifies the GPIO pins to be configured. This parameter can be any value of @ref GPIO_pins_define */ uint32_t Mode; /*!< Specifies the operating mode for the selected pins. This parameter can be a value of @ref GPIO_mode_define */ uint32_t Pull; /*!< Specifies the Pull-up or Pull-Down activation for the selected pins. This parameter can be a value of @ref GPIO_pull_define */ uint32_t Speed; /*!< Specifies the speed for the selected pins. This parameter can be a value of @ref GPIO_speed_define */ uint32_t Alternate; /*!< Peripheral to be connected to the selected pins. This parameter can be a value of @ref GPIO_Alternate_function_selection */}GPIO_InitTypeDef; |
第一個(gè)成員變量Pin是所操作的管腳，第二個(gè)Mode是模式選擇，第三個(gè)Pull是上拉下拉，或者都不加，第四個(gè)Speed是速度選擇，第五個(gè)是管腳復(fù)用功能。一般我們只操作前四個(gè)。
IO口可以由軟件配置成4種模式，其實(shí)操作的是GPIO的端口模式寄存器：
輸入（復(fù)位狀態(tài)）/input（reset state）
通用輸出模式 / general purpose output mode
復(fù)用功能模式 / alternate function mode
| 12345 | #define GPIO_MODE_INPUT ((uint32_t)0x00000000U) /*!< Input Floating Mode */#define GPIO_MODE_OUTPUT_PP ((uint32_t)0x00000001U) /*!< Output Push Pull Mode */#define GPIO_MODE_OUTPUT_OD ((uint32_t)0x00000011U) /*!< Output Open Drain Mode */#define GPIO_MODE_AF_PP ((uint32_t)0x00000002U) /*!< Alternate Function Push Pull Mode */#define GPIO_MODE_AF_OD ((uint32_t)0x00000012U) /*!< Alternate Function Open Drain Mode */ |
上面給兩個(gè)寄存器賦值了，1~4位是GPIO端口模式寄存器，5~8位是端口輸出類型寄存器（決定是推挽輸出還是開漏輸出）。
STM32的GPIO端口在作為輸出時(shí)，可以軟件配置端口最大支持的時(shí)鐘速率，下圖是端口輸出速度寄存器，有以下幾種速度選擇：
| 12345678 | /** @defgroup GPIO_speed_define GPIO speed define * @brief GPIO Output Maximum frequency * @{ */#define GPIO_SPEED_FREQ_LOW ((uint32_t)0x00000000U) /*!< Low speed */#define GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM ((uint32_t)0x00000001U) /*!< Medium speed */#define GPIO_SPEED_FREQ_HIGH ((uint32_t)0x00000002U) /*!< Fast speed */#define GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH ((uint32_t)0x00000003U) /*!< High speed */ |
GPIO調(diào)用的HAL函數(shù)：
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState);
該函數(shù)其實(shí)是對(duì)BSRR寄存器進(jìn)行操作。
第一個(gè)參數(shù)傳的是GPIO所在的組，第二個(gè)是該組的幾號(hào)管腳，第三個(gè)是對(duì)管腳進(jìn)行置位。
實(shí)驗(yàn)步驟
打開STM32CubeIDE->File->New->STM32 Project
可以在左側(cè)搜索框內(nèi)輸入芯片型號(hào)STM32MP157A進(jìn)行搜索，選擇對(duì)應(yīng)芯片，點(diǎn)擊Next
填寫工程名，點(diǎn)擊Finsh
點(diǎn)擊Yes打開配置頁面
搜索框內(nèi)搜索LED對(duì)應(yīng)GPIO引腳PZ5、PZ6、PZ7，左鍵點(diǎn)擊設(shè)置為GPIO_Output
這里我們需要注意一下，和其他單片機(jī)不同，還需要繼續(xù)設(shè)置“ Pin Reservation”給“ Cortex-M4”，否則STM32CubeMX不會(huì)生生成GPIO初始化相關(guān)代碼。具體操作：在剛才選擇的引腳上，鼠標(biāo)右鍵選擇“ Pin Reservation”->“ Cortex-M4”。
在Code Generator處選擇為每個(gè)外設(shè)生成單獨(dú)的C和H文件，這樣設(shè)置方便閱讀代碼
完成以上設(shè)置后，Ctrl+S保存，會(huì)提示是否需要生成代碼，選擇Yes即可自動(dòng)生成代碼。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成System Clock代碼
添加GPIO函數(shù)說明：
我們需要在main.c中添加GPIO相關(guān)函數(shù)， GPIO引腳輸出電平高低函數(shù)
| 123456789101112 | void bsp_led_on(void){ HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET);}void bsp_led_off(void){ HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_RESET);} |
在main.c中調(diào)用函數(shù)改變GPIO引腳高低電平來改變LED燈的狀態(tài)
上述為新建工程配置過程，可參考12.3.2章節(jié)進(jìn)行導(dǎo)入已有工程，工程存放路徑【華清遠(yuǎn)見-FS-MP1A開發(fā)資料\02-程序源碼\ARM體系結(jié)構(gòu)與接口技術(shù)\Cortex-M4\1_LED】
配置完成或?qū)牍こ毯筮M(jìn)行程序下載，具體步驟參考12.3.3節(jié)進(jìn)行開發(fā)板連接，程序編譯、下載
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
可看到LED燈循環(huán)亮滅
硬件平臺(tái)：華清遠(yuǎn)見FS-MP1A開發(fā)板（STM32MP157）
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