良许嵌入式

如何快速成为点灯大师？

大家好，我是良许。

随着疫情的平稳，最近全国各地都陆续放开了。但很不幸，我的几个号主朋友不小心中招了，成了「阳过」。

良许在此提醒各位朋友，放开不等于躺平，该做的防护一个都不能少。虽然现在病毒没有刚爆发时的可怕，但也绝不是大号的感冒。根据身边的阳大侠反馈，一旦中招那是相当不舒服的，千万不要以身试毒。

好了，回归正题。最近在录制一套 STM32 的课程，导致公众号的原创变少了，跟各位朋友说声抱歉哈。从现在开始，我也在公众号连更一些 STM32 相关的内容，毕竟俺是嵌入式开发工程师哦（不是你们以为的运维哈）~

学习嵌入式，最经典的第一个实验就是点亮一颗 LED 灯。别小看这个实验，从我辅导的学员来看，不少初学者连这么简单的案例都做不出来。

高手都是从菜鸟过来的，成长需要过程嘛。前两天我在抖音上发了个视频——挑战 20 秒点亮一颗 LED 灯，结果被喷成了筛子，真不知道那些喷我的人是何居心。

想要成这一名优秀的点灯大师，第一步就是要学会 STM32 最基础的外设——GPIO。

1. 什么是GPIO？

1.1 定义

GPIO是通用输入输出（general-purpose input/output）端口的简称，简单来说就是STM32可控制的引脚STM32芯片的GPIO引脚与外部设备连接起来，从而实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能。

这是比较正式的说法，是不是听得一愣一愣的？

再简单一点，就是芯片里拉出一堆引脚，这些引脚在我们的控制下可以输出高电平/低电平，或者可以通过这些引脚向芯片输入一些信号，从而实现你们的一些目的。

1.2 命名规则

以 STM32F103C8T6 这颗芯片为例，它的 GPIO 口一共有 37 个，如何对它们进行命名呢？总不能叫翠花、二蛋、狗剩吧？

咱有正规的命名规则，那就是组编号+引脚编号。

什么是组编号？那就是 GPIOA, GPIOB, GPIOC, GPIOD .. GPIOG，一般最多到 GPIOG 。

什么是引引脚编号？那就是 0，1，2，3 ... 15。

所以组合起来，就是：

PA0, PA1, PA2 .. PA15

PB0, PB1, PB2 .. PB15

PC0, PC1, PC2 .. PC15

...

但并不是所有的芯片都有 A 到 G 个组，就比如咱这颗芯片就只有 A~D 四组。而且也不是每组都有 15 个引脚，就比如 D 组就只有 0 和 1 两个引脚。

1.3 内部框架

上面这张图来自于官方手册，看起来是不是有点吓人？

吓到你就对了，第一次看到的时候我也吓哭了。但是，作为初学者，可以先不用研究太底层的内容，咱先把灯点起来再说，否则你学会了一堆理论知识，结果到头来连颗灯都点不起来，岂不是本末倒置了？

1.4 推挽输出与开漏输出

咱先看下这两种输出的电路图。

从电路图可以看出，这两种输出有着本质的区别：

推挽输出： 可以真正的输出高电平和低电平

开漏输出： 开漏输出无法真正输出高电平，即高电平时没有驱动能力，需要借助外部上拉电阻完成对外驱动。

2. 如何点亮一颗LED灯？

我们先看下 LED 灯的接线。

可以看到，LED 灯都是一侧通过电阻拉高，另一侧接到 GPIO 脚。所以，GPIO脚必须拉低，这样才会产生电压，对应的 LED 灯才会亮起来。

以 LED1 为例，它又接到了哪个引脚上呢？咱看原理图，一定要遵循一个原则：标号一样的导线在物理上是连接在一起的。

很明显，LED1 引脚是连接在 PB8 这个 GPIO 口的。所以，我们只要编程将 PB8 拉低，就可以实现将 LED1 灯点亮。

3. 编程实现点灯

3.1 常用GPIO HAL库函数

对于单片机编程，一般有三种方式：寄存器编程、标准库编程、HAL 库编程。目前，HAL 库编程方式是 ST 公司主推的编程方式，这也是时代的潮流，所以我们主要介绍的还是 HAL 库编程。

GPIO 常用 HAL 库函数有以下这几个：

void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef  *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init);
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState);
GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

HAL_GPIO_Init 这个函数是初使化一个 GPIO 引脚的，如果你使用 CubeMX 的话，那么初始化的代码将自动生成，你甚至都不需要自己动手写。

HAL_GPIO_WritePin 就是可以将对应的引脚拉高或拉低，我们点灯的时候用的就是这个函数。而它的兄弟 HAL_GPIO_ReadPin 就是获取某个引脚的状态（拉高 or 拉低）。

最后的 HAL_GPIO_TogglePin 可以实现引脚电平的翻转，比如原来是高电平，则会被翻转为低电平；原来是低电平，则会被翻转为高电平。

3.2 CubeMX配置

  1. 配置debug模式

  1. 配置 PB8 引脚

右侧选中 PB8 引脚，然后选择 GPIO_Output 模式。

在中间栏里，点击对应的 GPIO 管脚，然后属性按图中所示设置。特别要注意，咱刚开始要将 PB8 拉高，否则一上电 LED1 就亮了。我们要在代码中将它点亮。

  1. 配置工程

注意哈，一定不要将工程放在有中文路径的地方，否则将出现异常情况！

都配置完成之后，就可以点击右上角的 GENERATE CODE 来生成工程了。

3.3 编写代码

到这边，我们的工作已经完成大半了。CubeMX 的强大之处，就是它可以通过简单的几次点击，就可以自动生成初始化代码。

比如下面的这段 GPIO 口初始化代码，如果自己写的话，至少需要几分钟时间，但它都已经自动帮你写好了，非常方便！

void MX_GPIO_Init(void)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);

  /*Configure GPIO pin : PB8 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;
  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);

}

接下来，我们就可以在 main 函数的 while 循环里写自己的这么一段代码，就可以实现 LED1 隔 1 秒点亮 1 秒的效果了。

一定要注意哈，要把代码放在 USER CODE BEGIN 和 USER CODE END 里，否则你修改了 cubemx 的配置，自动生成的代码会将你写好的代码覆盖掉，那你的代码就白写了！

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(1000);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(1000);

点灯操作就到此结束了，后面我还会继续更新 STM32 的其它干货内容，敬请期待哦~

我也建了个嵌入式交流群，专门进行技术交流，而且也会发一发小福利，到时候也会将源码放在群里，想要进群的小伙伴可以扫描下面二维码进群哈：

4. 小结

千里之行，始于足下。点亮 LED 灯不难，但这是你学习 STM32 的第一步。千万不要过于自大，觉得这个太简单，然后就不自己动手操作。

很多小伙伴学习编程，都是觉得这个简单，然后不自己动手，结果学了一段时间后，突然发现，貌似自己啥也没学会~

所以，动手才是硬道理，千万不要自大，盲目自信！！

by liangxu