使用HAL库、STM32CubeMX和Keil 5开发入门教程（二）：GPIO

最新推荐文章于 2025-11-29 21:01:09 发布

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本文详细介绍了STM32 HAL库中GPIO模块的6个主要函数及其应用场景，并通过一个具体的示例——利用按键翻转LED状态，展示了如何配置引脚功能、设置中断响应及编写回调函数。

有关软件的使用以及其它准备工作请参考：使用HAL库、STM32CubeMX和Keil 5开发入门教程（一）：点亮一盏LED灯（NUCLEO-F411RE）

一、API说明

HAL库一共包含如下6个IO操作函数：
1、读取某个引脚的电平状态：
HAL_GPIO_ReadPin()
2、写入某个引脚的电平状态：
HAL_GPIO_WritePin()
3、翻转某个引脚的电平状态：
HAL_GPIO_TogglePin()
4、锁定某个引脚的配置状态（直到下次复位）：
HAL_GPIO_LockPin()
5、外部中断服务函数：
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()
6、外部中断回调函数：
HAL_GPIO_EXTI_Callback()
具体使用方法参见STM32F4xx HAL驱动说明书。

二、GPIO使用示例

示例功能：使用按键（PC13）翻转LED（PA5）电平状态。
1、使用STM32CubeMX配置好引脚功能以及嵌套向量中断控制器：
配置LED灯引脚为输出模式

将按键引脚挂接到外部中断13号线上

点开GPIO配置按钮

选择GPIO模式为上升沿触发的外部中断模式
（何谓上升沿触发、何谓外部中断，以及其他模式，请自行百度）

点开嵌套向量中断控制器配置按钮

勾选使能外部中断10~15号线，并且生成相应初始化代码

2、在生成的工程中的对应位置定义外部中断回调函数：

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback (uint16_t GPIO_Pin)
{
    if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_13)
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5);
}

/* USER CODE END 4 */

3、编译、下载程序至开发板，并且复位开发板。

三、代码分析

1、在开发板的启动文件startup_stm32f411xe.s中将EXTI15_10_IRQHandler函数注册为外部中断10~15号线的中断服务函数，当外部中断10~15号线产生外部中断时由硬件调用EXTI15_10_IRQHandler函数，中断当前运行的程序，CPU开始执行中断服务函数内的程序，执行完之后继续运行中断前的程序；

2、因为STM32F4的硬件结构决定了外部中断10~15号线共用一个中断向量，因此只能注册一个中断服务函数，而HAL框架使用HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()函数和HAL_GPIO_EXTI_Callback()函数使用户看来每个外部中断线都拥有自己的中断服务函数（后面会讲解这两个函数）；

3、在stm32f4xx_it.c文件中定义了EXTI15_10_IRQHandler函数，该函数调用了HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_13);语句；

4、HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()在stm32f4xx_hal_gpio.c文件中定义了，该函数判断外部中断是由哪一号外部中断线产生的，并且清除中断挂起寄存器中的对应位，然后调用外部中断回调函数HAL_GPIO_EXTI_Callback()，并将产生外部中断的中断线作为参数传递给外部中断回调函数HAL_GPIO_EXTI_Callback()；

5、而上面的所有工作都由STM32CubeMX帮我们做好了，我们只需要在main.c文件中重定义HAL_GPIO_EXTI_Callback()函数就行了；

6、因为所有外部中断都会调用HAL_GPIO_EXTI_Callback()函数，所以我们需要在HAL_GPIO_EXTI_Callback()函数内部根据输入的GPIO_Pin参数判断是哪一号外部中断线的产生了外部中断，然后根据不同的外部中断执行不同的代码；

7、因此我们使用语句if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_13)判断该外部中断是否是由外部中断13号线产生的，然后执行HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5);语句翻转LED灯的电平状态；

小贴士：我们不应该在中断服务函数或者中断回调函数内执行过多的代码，这样做是为了最大程度地减少中断嵌套。有关中断嵌套和中断优先级的内容请自行百度，中断优先级（不仅限于外部中断）可以在STM32CubeMX中的NVIC Configuration中设置。