【STM32单片机】----实现LED灯闪烁实战

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前言

STM32是一系列由STMicroelectronics开发的32位ARM Cortex-M微控制器系列，广泛应用于嵌入式系统中。它们提供了丰富的外设和性能，适用于各种应用领域，包括工业控制、汽车、消费电子等。STM32系列有多个产品系列，每个系列针对不同的应用需求提供了多种型号和配置选项。要对STM32有一个全面的总结，可以涵盖其主要特点、产品系列、应用领域、开发工具和生态系统等方面的信息。

代码实现资源链接

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正文

01-LED灯1实现

当想要在STM32单片机上实现LED灯的闪烁时，可以遵循以下步骤：

1. 初始化GPIO引脚：首先，需要初始化用于连接LED的GPIO引脚。这包括设置引脚的模式（输入/输出）、速度、上拉/下拉等。

2. 配置定时器（Timer）：使用一个定时器来生成定期的中断，以便控制LED的闪烁频率。可以选择适当的定时器和预分频器来生成适当的时钟频率。

3. 编写中断服务程序（ISR）：在定时器中断服务程序中，可以切换LED的状态，从而使其闪烁。可以在每次中断时切换LED的状态，或者根据需要计算适当的间隔。

4. 编写主程序：在主程序中初始化所有必要的硬件和变量，并启动定时器。然后，可以让主程序进入一个无限循环，在循环中等待定时器中断。

5. 编译和下载程序：最后，将程序编译为可执行文件，并通过调试器将其下载到STM32单片机中进行测试。

LED灯1实现

LED1.h文件：

这段.h文件是LED模块的头文件，用于声明LED相关的函数和变量。让我解释一下：

1. #ifndef __LED_H 和 #define __LED_H：这是头文件保护措施，确保在同一编译单元中只包含一次该头文件内容，防止重复定义。

2. void LED1_Init(void);：这是LED1初始化函数的声明，告诉编译器该函数的存在和接口。

3. #endif：结束头文件的定义。

这个头文件的作用是在其他源文件中包含它后，可以调用LED1_Init函数进行LED的初始化。

#ifndef __LED_H
#define __LED_H


void LED1_Init(void);

#endif

LED1.cpp文件：这段代码是用于在STM32F10x系列单片机上初始化一个LED（Light Emitting Diode）的函数。详细解释如下：

1. #include "stm32f10x.h"：这行代码包含了STM32F10x系列的设备头文件，其中包含了该系列单片机的寄存器定义和常量声明等信息。

2. void LED1_Init(void)：这是一个无返回值的函数，用于初始化LED。

3. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);：这行代码用于使能GPIOA的时钟。在STM32中，访问GPIO需要先使能相应的时钟。

4. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;：定义了一个结构体变量GPIO_InitStructure，用于配置GPIO初始化参数。

5. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;：将GPIOA的引脚1配置为推挽输出模式。在这种模式下，GPIO引脚可以提供高电平和低电平输出。

6. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;：选择了GPIOA的引脚1作为LED连接的引脚。

7. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;：配置了GPIO的输出速度为50MHz。

8. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);：根据上述配置初始化GPIOA的引脚1。

9. 在注释中提到了两种驱动方式：

   • GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);：将GPIOA的引脚1输出低电平，LED熄灭。
   • GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);：将GPIOA的引脚1输出高电平，LED点亮。

这段代码的作用是初始化一个LED连接的GPIO引脚，配置为推挽输出模式，并设置输出速度为50MHz。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header


void LED1_Init(void)
{
	// 1、开启时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	// 2、调用Init函数
	// 2-1、需要先进行结构体的定义
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	// 数据信号的推挽输出，这个时候STM32对高低电平拥有绝对的控制权，此时LED灯长脚插在PA0口，短脚插在负极，高电平驱动也可以闪烁
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 变成了OD就成了开漏模式，就无法高电平驱动了
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 ;  // 选择Pin_0是因为用的是GPIOA的0号引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  // 输出速度
	
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	// 3、设置高电平，LED灯熄灭
	//GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
	//GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);
}

02-LED灯2实现

LED灯2的实现如下：

LED2.h文件

这段.h文件是LED2模块的头文件，用于声明LED2相关的函数和变量。解释如下：

1. #ifndef __LED2_H 和 #define __LED2_H：这是头文件保护措施，确保在同一编译单元中只包含一次该头文件内容，防止重复定义。

2. void LED2_Init(void);：这是LED2初始化函数的声明，告诉编译器该函数的存在和接口。

3. #endif：结束头文件的定义。

这个头文件的作用是在其他源文件中包含它后，可以调用LED2_Init函数进行LED2的初始化。

#ifndef __LED2_H
#define __LED2_H

void LED2_Init(void);

#endif

LED2.cpp文件：这段代码是用于在STM32F10x系列单片机上初始化另一个LED的函数。解释如下：

1. #include "stm32f10x.h"：同样是包含了STM32F10x系列的设备头文件，以便使用相关的寄存器定义和常量声明。

2. void LED2_Init(void)：这是另一个无返回值的函数，用于初始化第二个LED。

3. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);：这行代码用于使能GPIOB的时钟，因为第二个LED连接在GPIOB上。

4. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;：定义了一个新的结构体变量GPIO_InitStructure，用于配置GPIOB的初始化参数。

5. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;：同样将GPIOB的引脚1配置为推挽输出模式。

6. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;：选择了GPIOB的引脚1作为第二个LED连接的引脚。

7. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;：配置了GPIO的输出速度为50MHz。

8. GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);：根据上述配置初始化GPIOB的引脚1。

这段代码的作用与之前的LED1初始化函数类似，是初始化另一个LED连接的GPIO引脚，配置为推挽输出模式，并设置输出速度为50MHz。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header


void LED2_Init(void)
{
	// 1、开启时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	// 2、调用Init函数
	// 2-1、需要先进行结构体的定义
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	// 数据信号的推挽输出，这个时候STM32对高低电平拥有绝对的控制权，此时LED灯长脚插在PA0口，短脚插在负极，高电平驱动也可以闪烁
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 变成了OD就成了开漏模式，就无法高电平驱动了
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 ;  // 选择Pin_0是因为用的是GPIOA的0号引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  // 输出速度
	
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}

03-延时函数实现

Delay的实现如下：

Delay.h文件

这个.h文件定义了三个延时函数的声明，分别是Delay_us、Delay_ms和Delay_s，用于提供微秒级、毫秒级和秒级的延时功能。这些声明可以让其他源文件包含这个头文件后直接调用这些函数，而不需要知道函数的具体实现细节。同时，文件开头使用了#ifndef和#define宏，以及#endif来实现头文件保护，确保在同一编译单元中只包含一次该头文件内容，防止重复定义。

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H

void Delay_us(uint32_t us);  // 微秒延时
void Delay_ms(uint32_t ms);  // 毫秒延时
void Delay_s(uint32_t s);    // 秒延时

#endif

Delay.cpp文件：这段代码提供了三个延时函数：Delay_us、Delay_ms和Delay_s，分别用于提供微秒级、毫秒级和秒级的延时。下面分别解释这三个函数：

1. void Delay_us(uint32_t xus)：这个函数用于提供微秒级的延时。它使用了STM32的系统滴答（SysTick）定时器来实现延时。xus参数是要延时的微秒数，通过乘以72（STM32的系统时钟频率，HCLK，假设为72MHz）来计算出SysTick定时器的重装载值。然后设置SysTick定时器的时钟源为HCLK，启动定时器，等待定时器计数到0，最后关闭定时器。

2. void Delay_ms(uint32_t xms)：这个函数用于提供毫秒级的延时。它通过调用Delay_us函数来实现，每次调用Delay_us函数延时1000微秒，即1毫秒，通过xms参数指定的次数来控制总的延时毫秒数。

3. void Delay_s(uint32_t xs)：这个函数用于提供秒级的延时。它通过调用Delay_ms函数来实现，每次调用Delay_ms函数延时1000毫秒，即1秒，通过xs参数指定的次数来控制总的延时秒数。

这三个延时函数都可以在STM32的开发中用于控制程序的执行流程，实现特定的延时效果。

#include "stm32f10x.h"

/**
  * @brief  微秒级延时
  * @param  xus 延时时长，范围：0~233015
  * @retval 无
  */
void Delay_us(uint32_t xus)
{
	SysTick->LOAD = 72 * xus;				//设置定时器重装值
	SysTick->VAL = 0x00;					//清空当前计数值
	SysTick->CTRL = 0x00000005;				//设置时钟源为HCLK，启动定时器
	while(!(SysTick->CTRL & 0x00010000));	//等待计数到0
	SysTick->CTRL = 0x00000004;				//关闭定时器
}

/**
  * @brief  毫秒级延时
  * @param  xms 延时时长，范围：0~4294967295
  * @retval 无
  */
void Delay_ms(uint32_t xms)
{
	while(xms--)
	{
		Delay_us(1000);
	}
}
 
/**
  * @brief  秒级延时
  * @param  xs 延时时长，范围：0~4294967295
  * @retval 无
  */
void Delay_s(uint32_t xs)
{
	while(xs--)
	{
		Delay_ms(1000);
	}
} 

04-主函数实现

主函数实现代码如下：

这段主函数代码主要完成了以下几个任务：

1. 包含了必要的头文件，如STM32F10x系列的设备头文件、延时函数头文件、LED1和LED2的头文件。

2. 在main函数中调用了LED1_Init和LED2_Init函数，分别初始化了两个LED的引脚。

3. 进入一个无限循环（while(1)），在循环中实现了LED1和LED2的闪烁效果：

   a. 首先点亮LED1，延时1000ms，然后熄灭LED1，延时1000ms，实现LED1每秒闪烁一次的效果。

   b. 接着点亮LED2，延时500ms，然后熄灭LED2，延时500ms，实现LED2每0.5秒闪烁一次的效果。

这样，主函数完成了对两个LED灯的初始化和控制，使它们交替闪烁。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "LED2.h"

int main(void){

	LED1_Init();
	LED2_Init();
	// 4、设置低电平，LED灯亮起
//	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
	// 5、也可以GPIO_WriteBit()函数设置高低电平
	// 前两个参数和Set和Reset一样，第三个参数用于清除端口值，和设置端口值
	// 如果参数=Bit_RESET，清除端口值，设置为低电平，灯亮；反之参数=Bit_SET，为高电平，灯灭
//	GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,Bit_SET);
	
	// 6、若是需要实现LED灯闪烁的命令，就需要在While死循环中进行一些设置
	while(1){
		// 点亮 两个函数都可以
//		GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
//		Delay_ms(500);  // 延时函数直接调用即可
//	    GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,Bit_RESET);
//		GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,(BitAction)0);  // 0为低电平
		// 7、这里加延时函数
//		Delay_ms(500);
		
		// 熄灭 
//		GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
//		Delay_ms(500);
//	    GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,Bit_SET); 如果这里想要直接使用自己定义的参数代替第三个参数，
//		GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,(BitAction)1);  // 1为高电平
	//  (BitAction)0 需要加
		
//	    Delay_ms(500);
		GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
		Delay_ms(1000);
		GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
		Delay_ms(1000);
		GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);
		Delay_ms(500);
		GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);
		Delay_ms(500);
	}

}

总结

实现LED灯闪烁的核心在于控制GPIO引脚的高低电平状态和添加适当的延时。在STM32上，通过操作寄存器来控制GPIO引脚状态，然后利用延时函数来控制LED的亮灭间隔。

总结如下步骤：

1. 包含必要的头文件，如STM32的设备头文件和延时函数头文件。

2. 初始化LED的GPIO引脚，可以通过调用初始化函数实现。

3. 进入一个无限循环，通常使用while(1)。

4. 在循环中，通过操作GPIO引脚的寄存器，设置LED引脚的状态，从而控制LED的亮灭。

5. 在LED状态改变后，添加适当的延时，以控制LED的亮灭间隔。

6. 循环执行步骤4和步骤5，实现LED的闪烁效果。

这样，通过简单的C语言代码，就可以在STM32上实现LED的闪烁功能。