物联网ARM开发【STM32】

STM32之GPIO口

GPIO定义

通用输入输出接口GPIO是嵌入式系统、单片机开发过程中最常用的接口，用户可以通过编程灵活的对接口进行控制，实现对电路板上LED、数码管、按键等常用设备控制驱动，也可以作为串口的数据收发管脚，或AD的接口等复用功能使用。因此其作用和功能是非常重要的，STM32芯片的GPIO引脚与外部设备连接起来，从而实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能。

芯片引脚

STM32芯片上的引脚类型被分为了：电源引脚、晶振引脚、GPIO引脚等。GPIO引脚类的所有引脚又通过编号分为了：PA类、PB类、等，根据芯片类型不同类数也不同，但每类引脚最多只有16个，例如：PA0~PA15。STM32-G030C8T6的部分引脚功能如下图：（注：所有实验均是基于STM32-G030C8T6型号核心板进行开发测试）

GPIO工作模式

GPIO引脚的工作模式分为两种：输入模式和输出模式，这两种模式也有不同的类型。

输入模式：浮空输入、上拉输入、下拉输入、模拟输入

输出模式：开漏输出、复用开漏输出、推挽输出、复用推挽输出

GPIO相关寄存器介绍

GPIO寄存器MODER（端口模式寄存器）

GPIO寄存器OTYPER（端口输出类型寄存器）

GPIO寄存器OSPEEDR（输出速度寄存器）

GPIO寄存器PUPDR（上拉 / 下拉寄存器）

GPIO寄存器IDR（输入数据寄存器）

GPIO寄存器ODR（输出数据寄存器）

GPIO寄存器BSRR（置位 / 复位寄存器）

使用GPIO口点亮LED灯

可以看出，LED灯通过PB0、1、2三个引脚和核心板相连接。

进入CbueMX，选中对于的STM32型号，然后配置引脚，配置完成如下图

此外，我们将这三个GPIO引脚设置成输出模式后，还可以进一步进行配置，例如选择是否上拉电阻，是否位推挽模式、传输速度、优先级等等

然后就可以生成代码工程，并导入到keil5中，下面对关键的代码进行分析。

GPIO的初始化，生成工程时，自动完成（CubeMX的好处....？？？）

 在main文件中，就可以使用GPIO口对引脚进行操作，复位PB0, PB1, PB2 既点亮LED，反之至位则是关闭LED，如果加上Delay延迟函数，也就可以实现流水灯的效果。

使用按键控制LED的开关

可以看出，按键与核心板的PA8引脚相连

CubeMX的配置如上图，设置LED灯的引脚位输出模式，将按键设置成GPIO中断模式，按下按键能够产生中断，中断配置如下：

使能按键中断，按键产生的中断编号是EXTI8，处于4到15之间，另外还使能了串口USART1中断，让串口传输、接收数据时能够产生中断。使用到了串口，那么还要对它进行一个配置，如下图

 基本配置：波特率、数据位、校验位、停止位。具体在串口再将，一般设置为115200和8 N 1

进入工程，分析代码

如上图，当中断源（按键、串口）产生了中断信号后，就会通过以上函数进行处理，CubxMX特别贴心的初始化好了产生中断的引脚以及对象，继续追踪代码

对于按键，在本核心板中是GPIO8的引脚产生的中断，对于按键的中断处理函数中，可以看见里面包含了两个函数（按键按下以及按下抬起产生），然后追踪其内部的回调函数进一步实现我们需要的功能（这两个函数其实是ARM里的虚函数，可以进行重写，不知道为什么这次追不到........）

以上代码实现的就是，按键改变LED的状态，以及当按键按下时，通过串口发送一个字符串Key Press，这里没有使用串口产生中断，串口产生中断的函数为HAL_UART_Transmit_IT

更为详细的GPIO介绍和原理的学习的博客地址： 

【STM32】标准库与HAL库对照学习教程特别篇--GPIO详讲_stm32 hal库 电源设置_修成真的博客-优快云博客

STM32之UART串口

通信定义

同步通信：一般情况下同步通信指的是通信双方根据同步信号进行通信的方式。比如通信双方有一个共同的时钟信号，大家根据时钟信号的变化进行通信（如下图的SPI）

异步通信：是指数据传输速度匹配依赖于通信双方有自己独立的系统时钟，大家约定好通信的速度。异步通信不需要同步信号，但是并不是说通信的过程不同步（如下图的UART）

串行通信：指的是同一时刻只能收或发一个bit位信息。因此只用1根信号线即可

并行通信：指的是同一时刻可以收或发多个bit位的信息，因此需要多根信号线才行

单工：要么收，要么发，只能做接收设备或者发送设备。比如收音机

半双工：可以收，可以发，但是不能同时收发， 比如对讲机

全双工：可以在同一时刻既接收，又发送。 手机

通用同步异步收发器（USART）

灵活地与外部设备进行全双工数据通信，满足外部设备对工业标准NRZ异步串行数据格式的要求。USART通过小数波特率发生器提供了多种波特率。它支持同步单向通信和半双工单线通信；还支持LIN（局域互联网络），智能卡协议与IrDA（红外数据协会）SIR ENDEC规范，以及调制解调操作（CTS/RTS）。而且，它还支持多处理器通信

USART支持同步模式

因此USART 需要同步始终信号USART_CK（如STM32 单片机），通常情况同步信号很少使用，因此USART和一般单片机UART使用方式是一样的，都使用异步模式。

串口通信一般流程

USART寄存器介绍

控制寄存器——USART_CR

状态寄存器——USART_SR

数据寄存器——USART_DR

波特率寄存器——USART_BRR

HAL库中串口的收发函数

Stm32f0xx_hal_uart.c  文件中

串口的发送函数：HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

串口的接收函数：HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

printf函数调用的是c库中的fputc函数。

因此我们如果重新写了fputc函数，就可以改变printf函数的功能，可以向串口打印输出。

int fputc(int ch,FILE *f){	
    while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);	
    USART1->TDR=(uint8_t)ch;
	return ch;
}