第12章 GPIO输出—使用固件库点亮LED

本章参考资料：《STM32F76xxx参考手册》、库帮助文档《STM32F779xx_User_Manual.chm》。

利用库建立好的工程模板，就可以方便地使用STM32 HAL库库编写应用程序了，可以说从这一章我们才开始迈入STM32F7开发的大门。

LED灯的控制使用到GPIO外设的基本输出功能，本章中不再赘述GPIO外设的概念，如您忘记了，可重读前面“GPIO框图剖析”小节，STM32 HAL库中GPIO初始化结构体GPIO_TypeDef的定义与“定义引脚模式的枚举类型”小节中讲解的相同。

12.1  硬件设计

本实验板连接了一个RGB彩灯及一个普通LED灯，RGB彩灯实际上由三盏分别为红色、绿色、蓝色的LED灯组成，通过控制RGB颜色强度的组合，可以混合出各种色彩。

 

图 12-1 LED硬件原理图

这些LED灯的阴极都是连接到STM32的GPIO引脚，只要我们控制GPIO引脚的电平输出状态，即可控制LED灯的亮灭。图中左上方，其中彩灯的阳极连接到的一个电路图符号“口口”，它表示引出排针，即此处本身断开，须通过跳线帽连接排针，把电源跟彩灯的阳极连起来，实验时需注意。

若您使用的实验板LED灯的连接方式或引脚不一样，只需根据我们的工程修改引脚即可，程序的控制原理相同。

12.2  软件设计

这里只讲解核心部分的代码，有些变量的设置，头文件的包含等可能不会涉及到，完整的代码请参考本章配套的工程。

为了使工程更加有条理，我们把LED灯控制相关的代码独立分开存储，方便以后移植。在“工程模板”之上新建“bsp_led.c”及“bsp_led.h”文件，其中的“bsp”即Board Support Packet的缩写(板级支持包)，这些文件也可根据您的喜好命名，这些文件不属于STM32 HAL库的内容，是由我们自己根据应用需要编写的。

12.2.1  编程要点

1. 使能GPIO端口时钟；

2. 初始化GPIO目标引脚为推挽输出模式；

3. 编写简单测试程序，控制GPIO引脚输出高、低电平。

12.2.2  代码分析

1. LED灯引脚宏定义

在编写应用程序的过程中，要考虑更改硬件环境的情况，例如LED灯的控制引脚与当前的不一样，我们希望程序只需要做最小的修改即可在新的环境正常运行。这个时候一般把硬件相关的部分使用宏来封装，若更改了硬件环境，只修改这些硬件相关的宏即可，这些定义一般存储在头文件，即本例子中的“bsp_led.h”文件中，见代码清单 12-1。

代码清单 12-1 LED控制引脚相关的宏

1 //引脚定义

 2 /*******************************************************/

 3 //R 红色灯

 4 #define LED1_PIN                  GPIO_PIN_10

 5 #define LED1_GPIO_PORT            GPIOH

 6 #define LED1_GPIO_CLK()           __GPIOH_CLK_ENABLE()

 7

 8 //G 绿色灯

 9 #define LED2_PIN                  GPIO_PIN_11

10 #define LED2_GPIO_PORT            GPIOH

11 #define LED2_GPIO_CLK()           __GPIOH_CLK_ENABLE()

12

13 //B 蓝色灯

14 #define LED3_PIN                  GPIO_PIN_12

15 #define LED3_GPIO_PORT            GPIOH

16 #define LED3_GPIO_CLK()           __GPIOH_CLK_ENABLE()

17

18 //小指示灯

19 #define LED4_PIN                  GPIO_PIN_11

20 #define LED4_GPIO_PORT            GPIOD

21 #define LED4_GPIO_CLK()           __GPIOD_CLK_ENABLE()

22 /************************************************************/

以上代码分别把控制四盏LED灯的GPIO端口、GPIO引脚号以及GPIO端口时钟封装起来了。在实际控制的时候我们就直接用这些宏，以达到应用代码硬件无关的效果。

其中的GPIO时钟宏“__GPIOH_CLK_ENABLE()”和“__GPIOD_CLK_ENABLE()”是STM32 HAL库定义的GPIO端口时钟相关的宏，它的作用与“GPIO_PIN_x”这类宏类似，是用于指示寄存器位的，方便库函数使用。它们分别指示GPIOH、GPIOD的时钟，下面初始化GPIO时钟的时候可以看到它的用法。

2. 控制LED灯亮灭状态的宏定义

为了方便控制LED灯，我们把LED灯常用的亮、灭及状态反转的控制也直接定义成宏，见代码清单 12-2。

代码清单 12-2 控制LED亮灭的宏

1

 2 /* 直接操作寄存器的方法控制IO */

 3 #define digitalHi(p,i)         {p->BSRR=i;}  //设置为高电平      

 4 #define digitalLo(p,i)         {p->BSRR=(uint32_t)i << 16;}   //输出低电平

 5 #define digitalToggle(p,i)   {p->ODR ^=i;}   //输出反转状态

 6

 7

 8 /* 定义控制IO的宏 */

 9 #define LED1_TOGGLE     digitalToggle(LED1_GPIO_PORT,LED1_PIN)

10 #define LED1_OFF        digitalHi(LED1_GPIO_PORT,LED1_PIN)

11 #define LED1_ON         digitalLo(LED1_GPIO_PORT,LED1_PIN)

12

13 #define LED2_TOGGLE     digitalToggle(LED2_GPIO_PORT,LED2_PIN)