单片机-STM32部分：5、STM32CubeMX实现HAL点灯

飞书文档https://x509p6c8to.feishu.cn/wiki/TcUlwkSVci30jrkdIEqcqlZLnPe

原理图原理说明

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新建工程

复制打开工程模板ProjectTemplates

在右侧的PinOut View中找到PA6

设置PA6为输出模式（这里我们可以看到PA6这个IO是支持多种功能的）

例如ADC、SPI、TIM、GPIO这些功能，与芯片手册是一一对应的

GPIO****输出参数说明

然后设置硬件对应的参数

先了解原理部分：在芯片手册中，可以看到GPIO部分的结构图：

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| 保护二极管： IO引脚上下两边两个二极管用于防止引脚外部过高、过低的电压输入，当引脚电压高于VDD_FT时，上方的二极管导通，当引脚电压低于VSS时，下方的二极管导通，防止不正常电压引入芯片导致芯片烧毁 上拉、下拉电阻： 控制引脚默认状态的电压，开启上拉的时候引脚默认电压为高电平，开启下拉的时候引脚默认电压为低电平 输出模式： 推挽输出模式下，P-MOS和N-MOS都正常工作，开漏输出模式下，只有下面的N-MOS工作，上面的P-MOS不工作。 推挽输出模式： 输出寄存器为0时，经过输出控制模块，转为1，此时N-MOS打开，P-MOS关闭，IO输出低 输出寄存器为1时，经过输出控制模块，转为0，此时N-MOS关闭，P-MOS打开，IO为VDD 开漏输出模式： 输出寄存器为0时，经过输出控制模块，转为1，此时N-MOS打开，IO输出低 输出寄存器为1时，经过输出控制模块，转为0，此时N-MOS关闭，IO为高阻态 |

再了解如何使用：

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| GPIO output level:上电后的默认输出电平,有low和high两种选择 因为LED灯的阴极连接的单片机引脚，这里设置为高电平,上电时LED灯熄灭. GPIO mode： 推挽输出和开漏输出选择 两者模式的区别在于推挽输出中1代表VCC，0表示GND；开漏输出中1代表高阻态，0代表GND。 简单总结是，如果需要不等同于VCC的输出电压，或者是线与功能（I2C、SMBUS类总线占用原理），则选择开漏输出，其它一律选择推挽输出。 1、当开漏输出为1，IO处于高阻态，IO电压由外部上拉决定，我们可以在外部接一个上拉电阻，上拉电源为5V，实现IO控制5V输出的效果。 2、若有很多个开漏模式引脚连接到一起时，只有当所有引脚都输出高阻态，才由上拉电阻提供高电平。若其中一个引脚为低电平，那线路就相当于都接地，使得整条线路都为低电平。这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。 所以，这里设置为推挽输出模式. GPIO Pull-up/Pull-down:GPIO上下拉设置 当GPIO被配置为推挽输出时，上下拉可以控制输出电平的稳定性。 当GPIO被配置为开漏输出时，上下拉可以控制输出电平的状态。在没有上下拉的情况下，开漏输出的GPIO会处于高阻态，输出电平由外部上下拉决定。通过配置上拉电阻可以使GPIO处于高电平状态，通过配置下拉电阻可以使GPIO处于低电平状态。 这里设置为上拉. Maxinum output speed:最大的输出速度，一般选择low就可以了。 配置高速：输出频率高，噪音大，功耗高； (如 配置SPI、CAN引脚，要求通信稳定，速度过低会造成输出失真、通信异常。 配置低速：输出频率低，噪音小，功耗低，提高系统EMI（电磁干扰）性能；（低功耗产品会选择低）实际应用中，满足要求的情况下就低不就高。 这里设置为低速即可。 User Label： 用户标签 给引脚设置名称，如果遇到标签未生成，可以关闭所有软件重新生成 这里我设置为LED1，可以让后续编写代码时更清晰 |

代码生成**&** 理解：

然后点击生成代码，重新打开工程，打开main.c，这里就是整个工程的入口了。

HAL_Init();用于初始化HAL库相关配置

SystemClock_Config();用于初始化芯片时钟配置

MX_GPIO_Init();用于初始化GPIO配置

跳转MX_GPIO_Init(),在这里，我们可以看到里面的配置是由CUBEMX中的配置生成的，

void MX_GPIO_Init(void)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

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

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_SET);

  /*Configure GPIO pin : PtPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = LED1_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(LED1_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

}

接口讲解：

/**
  * @brief  Sets or clears the selected data port bit.
  *
  * @note   This function uses GPIOx_BSRR register to allow atomic read/modify
  *         accesses. In this way, there is no risk of an IRQ occurring between
  *         the read and the modify access.
  *
  * @param  GPIOx: where x can be (A..G depending on device used) to select the GPIO peripheral
  * @param  GPIO_Pin: specifies the port bit to be written.
  *          This parameter can be one of GPIO_PIN_x where x can be (0..15).
  * @param  PinState: specifies the value to be written to the selected bit.
  *          This parameter can be one of the GPIO_PinState enum values:
  *            @arg GPIO_PIN_RESET: to clear the port pin
  *            @arg GPIO_PIN_SET: to set the port pin
  * @retval None
  */
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)

GPIOx=GPIOA
GPIO_Pin=GPIO_PIN_6
PinState=GPIO_PIN_SET
对应初始化时，设置GPIOA6输出高电平


/**
  * @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 */
} GPIO_InitTypeDef;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
GPIO_InitStruct.Pin = LED1_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
初始化结构体变量
设置GPIO_PIN_6为推挽输出，上拉，速度为低速


/**
  * @brief  Initializes the GPIOx peripheral according to the specified parameters in the GPIO_Init.
  * @param  GPIOx: where x can be (A..G depending on device used) to select the GPIO peripheral
  * @param  GPIO_Init: pointer to a GPIO_InitTypeDef structure that contains
  *         the configuration information for the specified GPIO peripheral.
  * @retval None
  */
void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef  *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)
最后初始化GPIOA GPIO_PIN_6为推挽输出，上拉，速度为低速

控制GPIO输出

/* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(500);
    HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin,GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(500);
  }
  /* USER CODE END 3 */
 
设置Pin输出高低电平
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState);

当然，也可以使用HAL_GPIO_TogglePin控制输出电平翻转

  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin);
    HAL_Delay(500);
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

设置Pin电平翻转
void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

烧录、运行

4、设置烧录参数，烧录固件

多个****LED 控制

如果希望所有灯同时闪烁，则同时添加多个IO

 while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin);
    HAL_GPIO_TogglePin(LED2_GPIO_Port,LED2_Pin);
    HAL_GPIO_TogglePin(LED3_GPIO_Port,LED3_Pin);
    HAL_Delay(500);
  }
  /* USER CODE END 3 */

补充：复用输出功能

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| 复用输出功能：可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用IO口使用） 复用开漏输出和开漏输出原理一样，区别在于输出控制源不同，前者是通过外设后者是通过CPU写寄存器。 复用推挽输出和推挽输出原理一样，区别在于输出控制源不同，前者是通过外设后者是通过CPU写寄存器。 例如I2C、SPI、CAN、UART等 |