day03（单片机）GPIO

GPIO

灯如何才能亮

原理图

灯亮需要电流，产生电流需要电势差

单片机的电源3.3V —— + LED - —— 1.0V（单片机上比3.3V低的接口）

二极管

二极管就是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的

特点：正向导通，反向截止

记忆：将此符号看作一个箭头，顺着箭头的方向，电压降低才导通(压差最小为0.7v)，否则相当于电阻无穷大。

有一种二极管在其导通时可以发光，这种二极管叫做发光二极管(Light Emitting Diode)

我们常说的LED，就是二极管。

换了一个灯和原理图

三极管

三极管有两种类型，PNP和NPN型。

NPN型三极管

基极高电平导通

PNP型三极管

基极低电平导通

D1灯亮，需要二极管左端为低电平

三极管导通，GND和D1左端导通，即D1左端拿到低电平，灯亮。

此三极管为NPN型三极管，当PC13为高电平时，三极管导通。

即PC13输出高电平，D1灯亮。

不难看出，此处三极管相当于一个简易的开关。

基本概念

GPIO（General-purpose input/output）通用输入输出接口

--GP 通用

--I input 输入

--O output输出

GPIO，General Purpose Input Output，指的是芯片的通用输入输出引脚。

通过配置对应引脚的输出模式，我们可以进行LED灯的点亮，继电器的开闭控制；

在输入模式下，读取按键开关的状态，模拟输入状态下，我们可以读取温湿度传感器的数据。

除了以上使用情况，也可以作为I2C，SPI，串口的引脚等。

问：VDD、VSS、VCC分别表示什么意思？

VCC：C=circuit，表示电路的意思，即接入电路的电压。

VDD：D=device，表示器件的意思，即器件内部的工作电压。

VSS：S=series，表示公共连接的意思，通常指电路公共接地端电压。

VCC ：接入电路的电压外部参考高电平3.3，

VDD : 元器件内部的工作电压，内部参考高电压，stm32中为3.3v

VSS : 公共接地端电压，内部参考地，stm32中为0v

施密特触发器：整形

输入

浮空输入

上下拉都关闭

好处：其电平完全由外部决定

不好:当引脚没有外接电路的时候，其电平信号是不确定的,不确定的信号会影响程序的正常判断

上拉输入

打开上拉，关闭下拉

好处：提供了一个默认电平，当外部电路不确定的时候，提供了一个默认的高电平。

当外部输入低电平时，输入的还是低电平

当外部输入高电平时，输入的是高电平

下拉输入

打开下拉，关闭上拉

好处：提供了一个默认电平，当外部电路不确定的时候，提供了一个默认的低电平。

当外部输入低电平时，输入的还是低电平

当外部输入高电平时，输入的是高电平

模拟输入

输出

推挽输出

P-MOS、N-MOS都能用

输出高电平

在输出数据寄存器对应引脚位置写1--->数据选择器选择上路--->输出控制器给P-MOS和N-MOS都输出高电平--->P-MOS导通，N-MOS截止--->高电平由Vdd提供

输出低电平

在输出数据寄存器对应引脚位置写0--->数据选择器选择上路--->输出控制器给P-MOS和N-MOS都输出低电平--->N-MOS导通，P-MOS截止--->低电平由Vss提供

开漏输出

P-MOS关闭

输出低电平

在输出数据寄存器对应引脚位置写0--->数据选择器选择上路--->输出控制器给P-MOS和N-MOS都输出低电平--->N-MOS导通，P-MOS截止--->低电平由Vss提供

本身无法输出高电平

在输出数据寄存器对应引脚位置写1--->数据选择器选择上路--->输出控制器给P-MOS和N-MOS都输出高电平--->P-MOS关闭，N-MOS关闭--->电路处于高阻态

由上可得：开漏本身无法输出高电平

如何让开漏输出高电平？

打开内部上拉电阻

2.外接上拉电阻

好处：提供的电压由用户决定，想提供高电压，把外界上拉电阻的电压源提高即可。

GPIO配置寄存器

端口模式寄存器

GPIO port mode register (GPIOx_MODER) (x = A to J)

PC13为输出模式

GPIOC_MODER第27、26位写0，1

输出类型寄存器

GPIO port output type register (GPIOx_OTYPER) (x = A to J)

PC13推挽模式

GPIOC_OTYPER 第13位写0

输出速度寄存器

GPIO port output speed register (GPIOx_OSPEEDR) (x = A to J)

PC13低速输出

GPIOC_OSPEEDR 第27、26位写 0 0

上下拉寄存器

GPIO port pull-up/pull-down register (GPIOx_PUPDR) (x = A to J)

PC13都不拉

GPIOC_PUPDR 第27、26位写 0 0

输入数据寄存器

GPIO port input data register (GPIOx_IDR) (x = A to J)

输出数据寄存器

GPIO port output data register (GPIOx_ODR) (x = A to J)

PC13输出高电平

让GPIOC_ODR第13位写1

让PC13引脚输出高电平

打开时钟：RCC_AHB2ENR1 给第2位写1
配置端口模式寄存器配置为输出模式 GPIOC_MODER 第27、26位写 0 1
配置输出类型寄存器配置为推挽输出 GPIOC_OTYPER 第13位写0
配置输出速度数据寄存器配置为很低 GPIOC_OSPEEDR 第 27、26位写 0 0
配置上下拉寄存器配置为既不用上拉也不下拉 GPIOC_PUPDR 第27、26位写0 0
配置输出数据寄存器给PC13引脚写1 GPIOC_ODR 第13位写1

寻找寄存器地址--定位

0x56020C00是RCC寄存器组的基地址

偏移地址，相对于基地址--RCC寄存器组的起始地址

RCC_AHB2ENR1地址为：0x56020C00+0x08C=0X56020C8C

GPIOC寄存器组的基地址为0x5202 0800

GPIOC_MODER : 0x5202 0800+0X00=0x5202 0800

GPIOC_OTYPER : 0x5202 0800+0X04=0x5202 0804

GPIOC_OSPEEDR : 0x5202 0800+0X08=0x5202 0808

GPIOC_PUPDR ：0x5202 0800+0X0C=0x5202 080C

GPIOc_ODR ：0x5202 0800+0X14=0x5202 0814

开始点灯

C语言点灯

void SystemInit(void)
{
	*(unsigned int*) 0xE000ED88|=((3UL << 20U)|(3UL << 22U));

}
int main(void)
{

}

记得使用微型C库，不勾的话可能会影响效果

如果报了两个未知错误，可尝试调整优化

烧录前一定将烧写器调成STLINK

位操作

精准置1

x|1=1;

x|0=x;

故将不希望改变的位和0相或，将希望置1的位和1相或即可。

使第26位置1，可通过让整个寄存器和1<<26相或再赋值得到，寄存器 |= (1<<26);

精准置0

x&1=x;

x&0=0;

故将不希望改变的位和1相与，将希望置0的位和0相与即可。

上图可知，使第27位置0，可通过让整个寄存器和蓝色框中的数进行与运算并赋值得到，但这个数并不好得出，我们可以曲线救国，先1<<27位，再进行取反得到该数

即寄存器 &= ~(1<<27)

void SystemInit(void)
{
	*(unsigned int*) 0xE000ED88|=((3UL << 20U)|(3UL << 22U));

}
int main(void)
{
//RCC_AHB2ENR1地址为：0x56020C00+0x08C=0X56020C8C
//GPIOC_MODER    : 0x5202 0800+0X00=0x5202 0800
//GPIOC_OTYPER   : 0x5202 0800+0X04=0x5202 0804
//GPIOC_OSPEEDR :  0x5202 0800+0X08=0x5202 0808
//GPIOC_PUPDR    ：0x5202 0800+0X0C=0x5202 080C
//GPIOc_ODR       ：0x5202 0800+0X14=0x5202 0814
		*(unsigned int *)0X56020C8C |= (1<<2);
		*(unsigned int *)0x52020800 |= (1<<26);
		*(unsigned int *)0x52020800 &= ~(1<<27);
		*(unsigned int *)0x52020804 &= ~(1<<13);
		*(unsigned int *)0x52020808 &= ~(3<<26);
		*(unsigned int *)0x5202080C &= ~(3<<26);
		*(unsigned int *)0x52020814 |= (1<<13);	
		while(1);
}

void SystemInit(void)
{
	*(unsigned int*) 0xE000ED88|=((3UL << 20U)|(3UL << 22U));

}
void delay(int T);

typedef struct{
	unsigned int	MODER;
	unsigned int	OTYPER;
	unsigned int  SPEED;
	unsigned int	PUPDR;
	unsigned int	IDR;	
	unsigned int	ODR;
}GPIO;

#define GPIOC 			(*(GPIO *)0x52020800)
#define RCC_AHB2ENR1		*(unsigned int *)0x56020C8C

int main(void)
{
	RCC_AHB2ENR1 |= 1<<2;//配置RCC_AHB2ENR1的第2位置1,打开时钟
	GPIOC.MODER |= 1<<26;//GPIOC_MODER 的第26位置1，配置输出
	GPIOC.MODER &= ~(1<<27);//GPIOC_MODER 的第27位置0，配置输出
	GPIOC.OTYPER &= ~(1<<13);//GPIOC_OTYPER 的第13位置0，配置推挽
	GPIOC.SPEED &= ~(3<<26);//GPIOC_OSPPEDR 第27、26位置0
	GPIOC.PUPDR &= ~(3<<26);//GPIOC_PUPDR 第27、26位置0
	GPIOC.ODR |= 1<<13;//GPIOC_ODR 第13位置1
		while(1)
		{
			  GPIOC.ODR |= 1<<13;//GPIOC_ODR 第13位置1
				delay(1000);
				GPIOC.ODR &= ~(1<<13);//GPIOC_ODR 第13位置0	
				delay(1000);			
		}
}

void delay(int T)
{
    int a,b;
    for(a=0;a<T;a++)
			for(b=0;b<100;b++);
}

库函数点灯

新建项目

引脚配置

打开烧录口

生成项目

代码分析

双击main.c文件，找到，我们可以查看MX_GPIO_Init();的内容以了解CubeMX帮我们生成了的初始化内容，选中MX_GPIO_Init();后按下F12或鼠标右键，选择Go To Definition of...。

库函数分析

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)

功能：设置或清除指定的端口位

参数：GPIO_TypeDef *GPIOx 端口号

uint16_t GPIO_Pin 引脚号

GPIO_PinState PinState 电平状态

GPIO_PIN_SET 1

GPIO_PIN_RESET 0

返回值：无

void HAL_GPIO_TogglePin (GPIO_TypeDef * GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

功能：切换指定的引脚电平状态

参数：GPIO_TypeDef * GPIOx 端口号

uint16_t GPIO_Pin 引脚号

返回值：无

GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin (GPIO_TypeDef * GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

功能：读取指定的引脚电平状态

参数：GPIO_TypeDef * GPIOx 端口号

uint16_t GPIO_Pin 引脚号

返回值：GPIO_PinState 电平状态

GPIO_PIN_RESET 0

GPIO_PIN_SET 1