STM32F103C8T6开发板入门学习——点亮LED灯2

学习目标：STM32F103C8T6开发板入门学习------点亮LED灯

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学习内容：库函数点亮LED灯

1. 配置流程

使用库函数操作GPIO端口驱动LED的通用步骤如下：

1. 开启GPIO对应端口的时钟；
2. 配置GPIO的输出参数（模式、速度等）；
3. 配置GPIO的输出状态（高/低电平）。

本章节以"用户LED（连接至单片机PC13引脚）"为例，详解库函数操作实现点灯的过程，其他GPIO引脚操作逻辑类似。

注：STM32官方提供了完整的标准外设库函数，使用时需根据功能在对应头文件（如stm32f10x_rcc.h、stm32f10x_gpio.h）中查找所需函数。

2. 开启GPIO的端口时钟

2.1 时钟开启的必要性

STM32所有外设资源的时钟默认处于关闭状态，为降低功耗，配置外设前需先开启对应时钟。

2.2 库函数选择与使用

• 函数查找 ：时钟相关库函数声明在stm32f10x_rcc.h中，开启APB2总线外设时钟需使用RCC_APB2PeriphClockCmd函数，原型如下：

  void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState);

  • 参数1（RCC_APB2Periph）：指定需开启时钟的APB2外设（如RCC_APB2Periph_GPIOC表示GPIOC）；
  • 参数2（NewState）：时钟使能状态（ENABLE为开启，DISABLE为关闭）。

下面还有很多其他的开启函数：

• 代码实现 ：用户LED连接GPIOC，需开启GPIOC时钟：

  // 开启GPIOC端口时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

3. 配置GPIO的输出参数

3.1 核心函数与结构体

GPIO初始化需使用GPIO_Init函数，原型如下：

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);

这个函数GPIO_Init是用于初始化STM32系列微控制器的GPIO（通用输入输出）端口的。它根据提供的参数配置GPIO端口的工作模式、速度、输出类型等。

参数解释：

• 参数1（GPIOx）：指定要初始化的GPIO端口（如GPIOC）；
• 参数2（GPIO_InitStruct）：指向GPIO_InitTypeDef结构体的指针，该结构体包含GPIO的配置信息，核心成员如下：
  • GPIO_Pin：指定要配置的引脚（如GPIO_Pin_13表示PC13）；
    
  • GPIO_Mode：设置引脚工作模式（如GPIO_Mode_Out_PP表示推挽输出）；
    
  • GPIO_Speed：设置输出速度（如GPIO_Speed_50MHz表示50MHz）。

3.2 代码实现（配置PC13为推挽输出）

要配置PC13为推挽输出，速度为50MHZ，只需要传入对应的参数即可。转换为代码为:

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 定义初始化结构体

// 1. 开启GPIOC时钟（需先于GPIO初始化）
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

// 2. 配置结构体成员
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;       // 选择PC13引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 工作模式：推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 输出速度：50MHz

// 3. 初始化GPIOC端口
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

4. 配置LED输出高电平（点亮LED）

GPIO初始化完成后，可通过以下库函数控制PC13输出高电平（点亮LED），具体方式如下：

4.1 GPIO_SetBits（设置引脚为高电平）

• 功能：将指定GPIO引脚强制置为高电平；

void GPlo_SetBits(GPlo_TypeDef* GPlOx, uint16_t GPlO_Pin)

GPIOx: 指定GPIO端口，例如GPIOA、GPIOB等。 GPIO_Pin:

指定要设置的引脚，可以是GPIO_Pin_x（x可以是0到15），也可以是这些值的组合，表示同时设置多个引脚。

代码示例：

// PC13输出高电平（点亮LED）
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);

4.2 GPIO_ResetBits

此函数用于将选定的GPIO引脚重置为低电平

void GPlO_ResetBits(GPlo_TypeDef* GPlOx,uint16_t GPl0_Pin)

• GPIOx: 指定GPIO端口，例如GPIOA、GPIOB等。
• GPIO_Pin: 指定要设置的引脚，可以是GPIO_Pin_x（x可以是0到15），也可以是这些值的组合，表示同时设置多个引脚

代码示例：

// 配置PC13引脚输出低电平转化代码为
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);

4.3 GPIO_WriteBit（写入指定电平）

• 功能：向指定GPIO引脚写入高电平（Bit_SET）或低电平（Bit_RESET）；

void GPlo_WriteBit(GPl0 TypeDef* GPlOx, uint16_t GPlO_Pin, BitAction BitVal)

• GPIOx: 指定GPIO端口，例如GPIOA、GPIOB等。
• GPIO_Pin: 指定要设置的引脚，可以是GPIO_Pin_x（x可以是0到15），也可以是这些值的组合，表示同时设置多个引脚 BitVal: 指定引脚的新状态。可以是 Bit_RESET（0，低电平）或 Bit_SET（1，高电平）。

代码示例：

// PC13输出高电平（点亮LED）
GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_SET);

// （补充）PC13输出低电平（熄灭LED）
// GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_RESET);

4.4 GPIO_Write

此函数用于同时写入整个GPIO端口的值。

void GPlo_Write(GPlo_TypeDef* GPlOx, uint16_t PortVal)

• GPIOx: 指定GPIO端口。
• PortVal: 16位值，每一位对应端口上的一个引脚。例如，值0x0001将设置端口的第0位，而其余位保持不变。

• GPIO_Write：可同时写入整个GPIO端口的值，但不建议使用（易因操作全局端口导致错误，且排查困难）。

5. 实验现象

实际效果：将代码烧写至开发板后，连接PC13的用户LED将被点亮。

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学习时间：8月27日

1. 配置流程

内容梳理

使用库函数操作GPIO端口驱动LED的通用步骤为：

1. 开启GPIO对应端口的时钟；
2. 配置GPIO的输出参数（模式、速度等）；
3. 配置GPIO的输出状态（高/低电平）。

理解

这三个步骤是操作STM32 GPIO外设的核心流程，具有通用性。就像我们使用电器前，首先要打开总开关（对应开启时钟），然后设置电器的工作模式（对应配置GPIO参数），最后操作电器工作（对应设置输出状态）。这种分层配置的思路，体现了STM32外设操作的规范化，让开发者有章可循，减少了操作的随意性。

2. 开启GPIO的端口时钟

2.1 时钟开启的必要性

内容梳理

STM32所有外设资源的时钟默认处于关闭状态，为降低功耗，配置外设前需先开启对应时钟。

理解

这是STM32低功耗设计的一个重要体现。就像我们不使用某个房间的电器时，会关掉房间的总闸一样，STM32通过默认关闭外设时钟，避免了不必要的能量消耗。这也提醒我们，在开发过程中，不需要的外设一定要关闭其时钟，以优化系统功耗。

2.2 库函数选择与使用

内容梳理

• 时钟相关库函数声明在stm32f10x_rcc.h中，开启APB2总线外设时钟使用RCC_APB2PeriphClockCmd函数，原型为：

void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState);

• 参数1（RCC_APB2Periph）：指定需开启时钟的APB2外设（如RCC_APB2Periph_GPIOC表示GPIOC）；
• 参数2（NewState）：时钟使能状态（ENABLE为开启，DISABLE为关闭）。
• 代码实现：开启GPIOC时钟

// 开启GPIOC端口时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

理解

RCC_APB2PeriphClockCmd函数是开启APB2总线上外设时钟的关键。不同的外设挂在不同的总线上（如APB1、APB2等），所以要根据外设选择对应的时钟开启函数。例如GPIOC在APB2总线上，就用该函数。记住各种外设对应的总线和时钟开启方式，是进行STM32开发的基础。代码实现简洁明了，通过指定外设和使能状态，就能完成时钟开启，体现了库函数封装的便利性。

3. 配置GPIO的输出参数

3.1 核心函数与结构体

内容梳理

• GPIO初始化使用GPIO_Init函数，原型为：

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);

• 参数1（GPIOx）：指定要初始化的GPIO端口（如GPIOC）；
• 参数2（GPIO_InitStruct）：指向GPIO_InitTypeDef结构体的指针，包含的核心成员有：
  • GPIO_Pin：指定要配置的引脚（如GPIO_Pin_13表示PC13）；
  • GPIO_Mode：设置引脚工作模式（如GPIO_Mode_Out_PP表示推挽输出）；
  • GPIO_Speed：设置输出速度（如GPIO_Speed_50MHz表示50MHz）。

理解

GPIO_Init函数通过结构体参数来配置GPIO，这种方式非常灵活。结构体就像一个配置清单，我们只需要填写好清单上的各项内容（引脚、模式、速度等），再交给函数处理即可。推挽输出模式适合需要强驱动能力的场景，比如驱动LED；而输出速度的选择要根据实际需求，速度越高功耗越大，应在性能和功耗之间找到平衡。

3.2 代码实现（配置PC13为推挽输出）

内容梳理

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 定义初始化结构体

// 1. 开启GPIOC时钟（需先于GPIO初始化）
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

// 2. 配置结构体成员
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;       // 选择PC13引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 工作模式：推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 输出速度：50MHz

// 3. 初始化GPIOC端口
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

理解

这段代码完整展示了GPIO初始化的过程，逻辑清晰。首先定义结构体，然后开启时钟（必须在初始化之前，否则初始化无效），接着配置结构体的各个成员，最后调用初始化函数。这种分步操作的方式，让开发者能够清晰地知道每一步的作用，便于理解和调试。对于PC13引脚配置为推挽输出，是因为LED需要通过引脚输出电流来驱动，推挽输出能提供足够的驱动能力。

4. 配置LED输出高电平（点亮LED）

4.1 GPIO_SetBits（设置引脚为高电平）

内容梳理

• 功能：将指定GPIO引脚强制置为高电平；
• 函数原型（原文存在拼写错误，正确应为）：

void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

• 代码示例：

// PC13输出高电平（点亮LED）
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);

理解

GPIO_SetBits函数专门用于设置引脚为高电平，函数名直观易懂。在点亮LED的场景中，如果LED的阳极接引脚，阴极通过电阻接地，那么设置引脚为高电平就能点亮LED。使用时要注意引脚的正确选择，避免操作错误的引脚。

4.2 GPIO_ResetBits

内容梳理

• 功能：将选定的GPIO引脚重置为低电平；
• 函数原型（原文存在拼写错误，正确应为）：

void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

• 代码示例：

// 配置PC13引脚输出低电平
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);

理解

GPIO_ResetBits与GPIO_SetBits功能相反，用于设置引脚为低电平。在LED控制中，当需要熄灭LED时，可使用该函数。这两个函数是操作引脚电平的基础函数，使用简单直接，是控制外设状态的常用手段。

4.3 GPIO_WriteBit（写入指定电平）

内容梳理

• 功能：向指定GPIO引脚写入高电平（Bit_SET）或低电平（Bit_RESET）；
• 函数原型（原文存在拼写错误，正确应为）：

void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);

• 代码示例：

// PC13输出高电平（点亮LED）
GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_SET);

// （补充）PC13输出低电平（熄灭LED）
// GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_RESET);

理解

GPIO_WriteBit函数比GPIO_SetBits和GPIO_ResetBits更加灵活，它可以通过BitVal参数直接指定引脚的电平状态，无需调用两个不同的函数。在需要根据变量动态设置引脚电平时，这个函数非常方便，能简化代码逻辑。

4.4 GPIO_Write

内容梳理

• 功能：同时写入整个GPIO端口的值；
• 函数原型（原文存在拼写错误，正确应为）：

void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);

• 不建议使用，易因操作全局端口导致错误，且排查困难。

理解

GPIO_Write函数操作的是整个端口的所有引脚，虽然功能强大，但风险也较高。一旦使用不当，可能会影响到同一端口上其他正在使用的引脚，导致难以排查的错误。因此，在一般开发中，应优先使用操作单个引脚的函数，除非有特殊需求且能确保安全操作。

5. 实验现象

内容梳理

将代码烧写至开发板后，连接PC13的用户LED将被点亮。

理解

实验现象是检验代码正确性的直观方式。当LED成功点亮时，说明之前的时钟开启、GPIO配置和电平设置等步骤都是正确的。这也激励我们，按照规范的步骤进行开发，就能实现预期的功能。同时，实验过程中可能会遇到LED不亮的情况，这时候需要逐步排查每一个步骤，培养调试能力。

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总结

本次学习的库函数点亮LED灯，是STM32开发的入门基础。核心流程为开启时钟、配置GPIO参数、设置输出状态。通过学习可知，STM32的外设操作具有严格的规范性和逻辑性，库函数的封装使得操作更加简便。在实际开发中，要注意函数的正确使用（包括参数和拼写），遵循操作流程，同时根据实际需求选择合适的函数和配置参数。点亮LED虽然简单，但其中蕴含的外设操作思想适用于STM32其他外设的学习，是后续更复杂开发的基石。