STM32基于HAL库流水灯实验

实验背景：
LED流水灯是一种由多个LED灯珠按照一定规律排列和控制的电子装置。在各种显示场合中，LED流水灯常常用来展示动态效果，如广告牌、舞台灯光等。此外，LED流水灯在教育、科研等领域也有着广泛的应用，可以帮助人们理解单片机的工作原理和电路设计。

实验目的：
本实验的主要目的是探究LED流水灯的控制方式，了解单片机的内部资源和外设库的使用方法。通过实验，希望能够达到以下目标：

掌握基于标准外设库的LED流水灯程序设计方法；
学会利用单片机内部资源进行LED流水灯的控制；
掌握电路的基本连接方式，学会根据原理图进行硬件搭建；
分析实验结果，理解电路连接和程序执行的效果。

实验原理：
LED流水灯的控制原理可以通过单片机外设库和内部资源来实现。外设库提供了对单片机I/O口的操作函数，如延时、计数器、中断等。内部资源包括存储器、定时器、串口等，可以用来存储程序代码、控制LED灯珠的亮灭时间以及实现通信等功能。电路连接方面，需要将LED灯珠的正极连接到单片机I/O口，负极接地，同时串联适当的电阻以保护LED灯珠。

一、搭建STM32的开发环境
（一）安装jdk
由于STM32CubeMX是Java实现的，需要安装jdk环境。
jdk官网下载链接：
https://www.oracle.com/java/technologies/javase-downloads.html

（二）安装STM32CubeMX
1.下载地址：
https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubemx.html
2.安装完成后打开

二、HEL库GPIO端口3只LED红绿灯的周期闪烁
（一）CubeMX建项目
1.安装固件库
打开STMCubeMX

2.新建项目
回到STMCubeMX的主界面，创建新项目：

选择芯片STM32F103C8

RCC选择

选择端口输出设置，选择需要的端口,点击设置

GPIO_OUTPUT,我选择的是PC13,PA15,PB0

接下来观察时钟架构

Project Manager设置

创建项目完毕，然后用Keil打开

（二）main.c代码修改

1.在while（1）中输入以下代码

    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET);  // 灯1亮
    HAL_Delay(1000); // 延时1s
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);  // 灯1灭
      
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_RESET);  // 灯2亮
    HAL_Delay(1000); // 延时1s
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_SET);  // 灯2灭
      
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);  // 灯3亮
    HAL_Delay(1000); // 延时1s
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);  // 灯3灭

（三）烧录运行结果
1.烧录工具
硬件工具：
st-link v2
STM32F103C8开发板
LED灯
线路若干

软件工具：
keil c51

2.结果展示
在这里插入图片描述

三、波形观察
1.仿真环境设置
debug设置

2.点击魔法棒，选择target，晶振选择为8MHZ：
（注意：这个选项在软件仿真中起到很重要的作用，如果选择错误，那么波形一定是错误的，因为时间不准确）

3.点击调试

4.设置完成后，开启调试模式，打开逻辑分析仪：

5.选择要观察的引脚
①点击Setup Logic Analy
②添加要观察的引脚

6.输入(PORTB & 0X00000000)>>0、Display Type选择Bit,依次输入(PORTA & 0X00008000)>>15、(PORTC & 0X00002000)>>13

7.点击全速运行；执行一段时间后，点击停止按钮即可：
另：点击in或out设置Grid的大小为1s，勾选signal info和cursor可以设置起始线看到相关信息：

8.波形图
运行一段时间后，点击暂停；
为了观察一下延时函数是否准确：将鼠标移动至第一个波形的一条下降沿处，并点击，锁定此刻的时间；再将鼠标移动至第二条波形的下降沿处与其重叠，观察二者的时间：

总结
通过这次实验，不仅理解了STM32cubemx的基础原理知识，同时通过在stm32cubeMX的开发环境下，运用HAL库编程实现LED流水灯及Keil环境下的仿真运行，观察其波形，又进一步加深了我对这部分知识的理解与运用。实操过程中，还是有些小问题，经过上网查询以及同学们的帮助下，完成了实验。
参考资料：
https://blog.youkuaiyun.com/weixin_56102526/article/details/120877293
https://blog.youkuaiyun.com/weixin_46129506/article/details/120780184