STM32单片机 day02-优快云博客

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STM32单片机 day02

5. GPIO
6. 点亮一盏灯

5. GPIO

5.1. GPIO基本概念

通用输入输出接口，允许系统与外部设备进行交互。

输入模式：GPIO作为输入时，可以接收来自传感器、开关或其他外部设备的信号。这些信号被传递给嵌入式系统的处理器，以便系统可以根据这些信号做出相应的决策或执行特定的操作。
输出模式：GPIO作为输出时，可以向外部设备发送数字信号。例如，控制LED的亮灭、驱动电机运转等。通过改变输出信号的状态，嵌入式系统可以与外部设备进行交互。

5.2. 实际应用

INPUT——输入：数据采集举例：传感器数据，设备电平状态
OUTPUT——输出：设备控制举例：控制LED，显示屏，继电器

5.3. GPIO结构框图

VCC、VSS、VDD：

VCC：接入电路的电压
VDD：元器件内部的工作电压
VSS：公共接地端的电压

保护二极管： 保证IO端口稳定在工作电压范围内

高于工作电压，VDD分走一部分
低于工作电压，VSS补足一部分

上拉/下拉电阻： IO口在没有接入电压的时候，存在一个默认状态

上拉电阻：接高电平，IO口默认高电平
下拉电阻：接低电平，IO口默认低电平

施密特触发器： 电压比较器，模拟量信号转化为数字量信号

5.3. 施密特触发器

将模拟量信号整形称为数字量信号
回差带：0.3~0.7
处理后得到高低电平，存入输入数据寄存器

5.4. 工作模式

四种输入模式
浮空输入
输入电平完全取决于外部电路
没有外部电路接入时，电平不稳定
上拉输入
保证默认输入高电平
有输入信号时，输入什么就读什么
下拉输入
保证默认输入低电平
有输入信号时，输入什么就读什么
模拟输入
不通过施密德触发器，片上外设（ADC）获取电平模拟量
四种输出模式
推挽输出
CPU写1，输出控制取反变成0，NMOS激活，输出高电平
CPU写0，输出控制取反变成1，PMOS激活，输出低电平
开漏输出 PMOS管关闭，NMOS管打开或关闭
1. 改变输出电压
CPU写0，NMOS管打开，外接上拉电阻，线路导通，对外输出低电平
CPU写1，NMOS管关闭，对外呈高阻态，外接的上拉电阻对外输出高电平
2. 线与功能：只要有一个NMOS管打开，对外就输出低电平

推挽输出和开漏输出的区别

	推挽输出	开漏输出
高电平驱动能力	强	由外接上拉电阻和VCC决定
低电平驱动能力	强	强
电平跳变速度	块	由外部上拉电阻决定，电阻越小，反应越快，功耗越大
线与功能	不支持	支持
电平转换	不支持	支持

6. 点亮一盏灯

查找灯的编号

从开发板/系统板上找到灯的编号：D1

查看原理图

从原理图上找到D1的电路图，分析引脚的操作

PC13需要一个高电平
从原理图上查看单片机引脚编号

P：表示引脚是GPIO
C：指这是C组的引脚
13：表示引脚为该组的第13号引脚，标号从0开始

去手册上查找寄存器

需要先确定相应功能在哪一条总线上
找到RCC的配置寄存器，将时钟进行使能
如果需要使用GPIO功能则需要找到GPIO的相应基地址
模式寄存器
输出类型寄存器
输出数据寄存器

编程实现

CPU控制硬件
CPU不能直接控制硬件
寄存器分析
1. 启动时钟：0X56020C8C 将位2置位
2. 配置工作模式：0X52020800 位26置位位27复位
3. 配置输出类型：0X52020804 位13复位
4. 配置输出数据：0X52020814 位13置位
MX配置
代码编写

	*(unsigned int *)0x56020c8c |= 1<<2;			//RCC使能，启用GPIOC的时钟
	*(unsigned int *)0x52020800 |= 1<<26;
	*(unsigned int *)0x52020800 &= ~(1<<27);		//将PC13设置为输出
	*(unsigned int *)0x52020804 &= ~(1<<13);		//将PC13配置为推挽
	*(unsigned int *)0x52020814 |= 1<<13;			//将PC13设置为高电平

法二：结构体代替地址

	RCC->AHB2ENR1 |= 1<<2;				//RCC使能，启用GPIOC的时钟
	GPIOC->MODER |= 1<<26;
	GPIOC->MODER &= ~(1<<27);			//将PC13设置为输出
	GPIOC->OTYPER &= ~(1<<13);			//将PC13配置为推挽
	GPIOC->ODR |=1<<13;					//将PC13设置为高电平