STM32--点灯

原创已于 2025-11-26 23:15:21 修改 · 905 阅读

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#stm32 #嵌入式硬件 #单片机

于 2025-11-19 23:53:15 首次发布

一、实验前准备

1.1利用STM32Cube创建工程并且打开工程

注释：配置好所用引脚

1.2ST-Link驱动

1.3下载CH340驱动以及程序下载软件（烧录）

1.4硬件连接

二、LED点亮原理

寿命与亮度有关系，亮度越大导致发热过大会减少LED寿命

为什么：核心原理：LED不是理想的光源

理想的光源会将所有电能100%转换成光能。但LED（以及几乎所有电光源）在实际工作中，其电光转换效率达不到100%。

根据情况对PA8，推挽输出，开漏输出都可以；PA3仅推挽输出

设置指定GPIO高低电平由于下图文件使用STM32Cube建立无需使能时钟，引脚初始化因此可使用下述代码，如使用上图方法请参考3.4完整代码展示

由于上述文件使用STM32Cube建立无需使能时钟，引脚初始化因此可使用上述代码，如使用

三、设置指定GPIO高低电平的几种方法

3.1 使用HAL库函数（推荐）

// 设置指定GPIO引脚为低电平
HAL_GPIO_WritePin(GPIOx, GPIO_PIN_x, GPIO_PIN_RESET);

// 示例：设置GPIOA的PIN5为低电平
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);

3.2 使用LL库（低层库）

// 设置引脚为低电平
LL_GPIO_ResetOutputPin(GPIOx, GPIO_PIN_x);

// 示例：设置GPIOB的PIN3为低电平
LL_GPIO_ResetOutputPin(GPIOB, GPIO_PIN_3);

3. 3直接操作寄存器

// 使用BSRR寄存器（推荐方式）
GPIOx->BSRR = (GPIO_PIN_x << 16);  // 低16位用于置位，高16位用于复位

// 或使用ODR寄存器
GPIOx->ODR &= ~GPIO_PIN_x;

// 示例：设置GPIOC的PIN8为低电平
GPIOC->BSRR = (GPIO_PIN_8 << 16);
// 或
GPIOC->ODR &= ~GPIO_PIN_8;

3.4 完整示例代码

#include "main.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"  // 根据你的芯片系列选择

int main(void)
{
    HAL_Init();

    // 配置GPIO
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();  // 使能GPIOA时钟

    // 配置PA5为推挽输出
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // 设置PA5为低电平
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);

    while (1)
    {
        // 主循环
    }
}

注释：STM32 GPIO输出低电平四种方案优缺点对比

方案	优点	缺点	适用场景	性能等级
HAL库函数	• 代码可读性高 • 跨STM32系列兼容性好 • 易于维护和调试 • 提供完善的错误处理 • 适合初学者	• 执行效率相对较低 • 代码体积较大 • 有函数调用开销 • 实时性稍差	• 快速原型开发 • 跨平台项目 • 团队协作开发 • 对实时性要求不高的应用	★★★☆☆
LL库（低层库）	• 执行效率高 • 代码体积小 • 接近寄存器操作的性能 • 保持一定的可移植性 • 较好的实时性	• 可读性不如HAL • 需要更多硬件知识 • 兼容性稍差于HAL	• 对性能有要求的应用 • 资源受限环境 • 有经验的开发者 • 特定芯片优化	★★★★☆
直接操作寄存器	• 最高执行效率 • 最小代码体积 • 最佳实时性 • 完全控制硬件 • 无函数调用开销	• 可读性差 • 可移植性差 • 容易出错 • 调试困难 • 需要深入了解硬件	• 极端性能要求 • 实时性关键应用 • 资深嵌入式工程师 • 特定优化场景	★★★★★
完整示例代码	• 包含完整初始化流程 • 适合学习和参考 • 减少配置错误 • 提供完整上下文	• 代码冗长 • 包含不必要部分 • 需要根据实际情况修改	• 学习阶段 • 项目模板 • 调试参考 • 新手入门	★★☆☆☆

性能对比数据表

操作方式	执行时间	代码大小	可维护性	学习曲线
HAL库	100% (基准)	100% (基准)	优秀	简单
LL库	60-70%	70-80%	良好	中等
寄存器	30-50%	50-60%	一般	困难

选择指南表

项目阶段	推荐方案	替代方案	关键考量
学习入门	HAL库 + 完整示例	-	易于理解，减少错误
快速原型	HAL库	LL库	开发速度快，调试方便
产品开发	LL库	HAL库	平衡性能和开发效率
性能优化	寄存器操作	LL库	极致性能，资源利用最大化
团队项目	HAL库/LL库	-	代码可维护性强，易于协作

3.5 重要注意事项

时钟使能：在使用GPIO前必须使能对应GPIO端口的时钟
GPIO配置：需要先将GPIO配置为输出模式
引脚定义：根据实际使用的引脚修改GPIOx和GPIO_PIN_x

3.6 常用GPIO输出模式

GPIO_MODE_OUTPUT_PP：推挽输出
GPIO_MODE_OUTPUT_OD：开漏输出

对于大多数应用场景，推荐使用HAL库函数，因为代码可读性好且移植性强。

四、拓展

问题：PA8和PA5两个一起的时候亮，而注释掉PA8代码，只留PA5是不亮或者微亮

		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);	
        HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
		HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
		HAL_Delay(500);

1. 最可能的原因：PA5被复用为其他功能

STM32的PA5通常默认用作：

ADC输入通道5
SPI1 SCK引脚
调试接口

当PA8也在使用时，可能系统配置正确，但单独使用PA5时配置被覆盖。

改用其他引脚

2. 解决方案

方案1：检查并重新配置PA5

c

// 在初始化部分确保PA5正确配置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

// 明确配置PA5为输出模式
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  // 重要：推挽输出
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

// 初始状态
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);

方案2：禁用PA5的复用功能

// 如果使用CubeMX，检查这些配置：
// - PA5不应用作ADC
// - PA5不应用于SPI1
// - 调试接口不影响PA5

// 或者在代码中强制禁用ADC
__HAL_RCC_ADC1_CLK_DISABLE(); // 禁用ADC时钟

方案3：完整的初始化修复

c

void GPIO_Init_Fixed(void)
{
    // 使能GPIOA时钟
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    // 先配置PA8
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // 重新配置PA5，确保模式正确
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  // 确保是输出模式
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // 设置初始状态
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
}

3. 调试步骤

步骤1：检查GPIO配置寄存器

c

// 在调试时查看PA5的配置
uint32_t mode = GPIOA->MODER;    // 模式寄存器
uint32_t otype = GPIOA->OTYPER;  // 输出类型寄存器

// PA5应该配置为输出模式 (01)
// 第10-11位应该是01: 通用输出模式
printf("GPIOA MODER: 0x%08lX\n", mode);
printf("PA5 mode bits: %lu\n", (mode >> 10) & 0x3);

步骤2：使用不同的GPIO引脚测试

c

// 暂时改用其他引脚测试，如PA6、PA7
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(500);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);

步骤3：电压测量

用万用表测量PA5单独工作时的电压
正常情况：GPIO_PIN_RESET时应该是0V，GPIO_PIN_SET时应该是3.3V
如果电压异常（如1.5V左右），说明配置错误

4. 如果使用CubeMX配置

在CubeMX中检查：

PA5的Pinout配置：应该是GPIO_Output
System Core → GPIO：PA5配置为Output Push Pull
Analog → ADC：确保PA5没有被用作ADC输入
Connectivity → SPI1：确保PA5没有被用作SPI SCK

5. 最终解决方案

#include "main.h"

// 修复PA5配置的函数
void Fix_PA5_Configuration(void)
{
    // 禁用可能影响PA5的外设
    __HAL_RCC_ADC1_CLK_DISABLE();
    __HAL_RCC_SPI1_CLK_DISABLE();

    // 重新配置PA5为输出
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
}

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();

    // 修复PA5配置
    Fix_PA5_Configuration();

    while (1)
    {
        // 现在PA5应该能正常工作了
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_Delay(500);
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(500);
    }
}

这个问题90%的可能性是PA5被配置为模拟输入模式（ADC默认模式），导致无法输出数字信号。按照上述方法重新配置即可解决！