STM32开发03：切换LED亮灭状态

你好，这是我的第3篇原创分享，内容为实现LED的亮灭切换。

一、文章脉络

二、需求分析

本期博客实现的是一个比较简单的小功能，即通过GPIO引脚来点亮开发板上的三个LED灯，并切换亮灭状态。首先我们需要知道MCU和LED的电路连接：

开发中使用的MCU有着144个引脚，本期博客只截取部分，但也不难看出，其中有一个红灯是电源灯，通电即常亮，其他三个LED正极都接入3.3V，阴极分别接入PA0,PA1,PA8，由此可见，我们可以通过控制MCU向PA0,PA1,PA8发出低电平，使LED1,2,3点亮。

对于第二个需求：切换亮灭状态，则需要结合if()判断，即LED亮时，切换为灭，或者LED灭时，切换为亮，整体上并不难。

三、相关概念

3.1 GPIO

GPIO即 General Purpose Input/Output 的缩写，翻译成中文为通用功能输入输出引脚，本需求中只采用了其中的一种功能：通用推挽输出

3.2 模块化编程

模块化编程即在编写代码时将代码根据不同的层级分为一个个文件，没有统一标准，我在今后的文章中会采用以下的分类方法：分为Driver, Interface, Common, Application, Middle五个层级

Driver即驱动层，MCU内部的所有板块的功能选择都在这个层级中，如Cortex内核,GPIO,UART,IIC等模块，都封装在了MCU芯片内。

Interface即交互层，MCU和开发板上其他元器件之间的信息传输都在这个层级中，比如通过PA0向LED1传递高低电平就在这个层级下。

Common即通用层，所有常用的小工具都在这个层级中，比如延时，宏定义等等

Middle即中间层，主要放置和操作系统有关的代码。

Application即应用层，所有功能模块都放在这个层级中，随着代码的复杂，实现一个功能往往需要开发板上的许多模块一起配合，这些配合而成的功能就放在这个文件中。

四、代码实现

4.1 相关寄存器

实现LED亮灭切换用到了GPIO，并且需要通过寄存器的方式来控制GPIOA三个引脚的输出，下面是一些涉及到的寄存器及其标志位功能：

寄存器	标志位
RCC-> APB2ENR	IOPAEN：开启GPIOA模块的时钟
GPIOA->CRL	CNF0[1:0],MODE0[1:0] : 设置PA0为通用推挽输出 CNF1[1:0],MODE1[1:0] : 设置PA1为通用推挽输出
GPIOA-> CRH	CNF8[1:0],MODE8[1:0] : 设置PA8为通用推挽输出
GPIOA->ODR	ODR0:设置PA0输出高低电平 ODR1:设置PA1输出高低电平 ODR8:设置PA8输出高低电平
GPIOA->IDR	IDR0:获取PA0引脚的电平值 IDR1:获取PA1引脚的电平值 IDR8:获取PA8引脚的电平值

4.2函数分解

在分析完需求之后，现在我们可以开始根据MCU手册编写我们的程序了，要做的第一件事情就是在Interface文件夹下创建Interface_LED.c &.h文件，并在Keil中添加C文件：

接下来在Interface_LED.h文件中声明函数原型：

#ifndef __INTERFACE_LED_H__

#define __INTERFACE_LED_H__

#define LED1 GPIO_ODR_ODR0

#define LED2 GPIO_ODR_ODR1

#define LED3 GPIO_ODR_ODR8

#define LED_GPIO GPIOA

  
#include <stdint.h>

#include "stm32f10x.h"

  
//LED初始化

void Interface_LED_Init(void);

  

//点亮指定的LED

void Interface_LED_On(uint16_t led);

  

//熄灭指定的LED

void Interface_LED_Off(uint16_t led);

  

//切换指定LED的亮灭状态

void Interface_LED_Toggle(uint16_t led);

  

//同时点亮多个LED

void Interface_LED_OnAll(uint16_t *leds,uint8_t len);

  

//同时熄灭多个LED

void Interface_LED_OffAll(uint16_t *leds,uint8_t len);

  
  
  

#endif /* __INTERFACE_LED_H__ */

第一个功能是时钟使能GPIOA，并将PA0设置为通用推挽输出，在这里将其封装为Interface_LED_Init()。

需要说明一点，GPIO本是MCU内部的模块，但单独设置它没有意义，它的任务是和外界做交互，所以它通常会作为其他功能的一部分，但不会单独设置。

void Interface_LED_Init(void)

{

        //1.时钟使能

    //*(uint32_t *)(0x40021000 + 0x18) = 0x0004;

    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;

    //2.设置引脚的模式

    //*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x00) = 0x44444443;

    //全部设置为通用推挽输出

    //PA8

    LED_GPIO->CRH &= ~GPIO_CRH_CNF8;

    LED_GPIO->CRH |= GPIO_CRH_MODE8;

    //PA1 + PA0

    LED_GPIO->CRL &= ~(GPIO_CRL_CNF1 | GPIO_CRL_CNF0);

    LED_GPIO->CRL |= (GPIO_CRL_MODE1 | GPIO_CRL_MODE0);

    //3.设置LED对应的引脚电平

    //起始时全都不亮

    LED_GPIO->ODR |=(LED1 | LED2 | LED3);

}

第二个功能是将某个LED点亮，设置函数的参数为led，在函数内部让对应的引脚输出低电平：

void Interface_LED_On(uint16_t led){

    LED_GPIO->ODR &= ~led;

}

第三个功能是将某个LED熄灭，和功能一就一点不同，即输出高电平：

void Interface_LED_Off(uint16_t led){

    LED_GPIO->ODR |= led;

}

第四个功能是点亮多个LED，提前将LED1,LED2,LED3这三个宏定义存在一个数组中，在函数内循环调用LED_On()即可:

uint16_t leds[3] = {LED1,LED2,LED3};

void Interface_LED_OnAll(uint16_t *leds,uint8_t len){

    for (uint8_t i = 0; i < len; i++)

    {

        Interface_LED_On(leds[i]);

    }

}

第五个功能是熄灭多个LED，在函数内循环调用LED_Off()即可,数组不必重复定义

void Interface_LED_OffAll(uint16_t *leds,uint8_t len){

    for(uint8_t i = 0; i < len; i++){

        Interface_LED_Off(leds[i]);

    }

}

最后一个功能稍难，即切换LED灯的亮灭状态，需要根据当前GPIOA引脚的状态进行if()条件判断：

void Interface_LED_Toggle(uint16_t led){

    //引脚如果是1则LED为熄灭状态

    if(LED_GPIO->IDR & led){

        //点亮LED

        Interface_LED_On(led);

    }else{
		//熄灭LED

        Interface_LED_Off(led);

    }

}

五、附录

编程环境	烧录方式
VSCode + Keil MDK	ST-LINK

往期文章：

STM32开发02：创建第一个工程文件

STM32开发01：开发前的准备工作