STM32学习手记——GPIO的输入、输出、检测

在STM32单片机开发过程中，GPIO（通用输入输出）是基础且重要的知识点。STM32的GPIO口可以配置为输入和输出模式，并能够实现对按键状态的检测以及LED灯的控制。本例程提供了如何通过STM32操作GPIO的输入输出模式，检测按键状态，并控制LED灯的点亮以及通过串口输出按键值的详细步骤。 涉及STM32的基本硬件结构，例如外部高速晶振（HSE）、相位锁定环（PLL）以及系统时钟（SYSCLK）。外部高速晶振通过提供一个稳定的基准频率来保证系统的正常运行。相位锁定环则用于倍频，从而获得更高的时钟频率。系统时钟负责为整个微控制器提供时钟信号。 在本例程中，通过配置复位时钟控制（RCC_Configuration）函数，首先对RCC（Reset and Clock Control）进行初始化，包括复位RCC外部寄存器到默认值，打开外部高速晶振，并等待其稳定。接着，通过配置PLL时钟源和倍频数，以达到期望的频率，并等待PLL时钟稳定。之后，将系统时钟切换到PLL时钟上，等待系统时钟源切换完成。根据系统需要，打开GPIO端口的时钟。 接下来，通过GPIO_Configuration函数对GPIO进行配置。在STM32F1系列中，GPIO的配置函数涉及到GPIO_InitTypeDef类型的结构体，其中包括了GPIO模式、输出类型、速度以及上拉/下拉等配置参数。在本例程中，首先配置了两个LED灯的GPIO口线，将其配置为推挽输出模式，这样可以直接控制LED的点亮与熄灭。 对于按键的输入检测，则使用了GPIO的输入模式。按键的检测是通过读取GPIO引脚的电平状态来实现的。这里涉及到如何读取电平，即当按下按键时，输入的电平变为低电平。因此，配置按键的GPIO口线为浮空输入模式或上拉输入模式，可以检测到低电平信号。一旦检测到低电平，即可通过软件逻辑判断按键被按下，并执行相应的动作，如点亮LED。 在本例程中，还演示了如何通过串口输出按键值。通过STM32的USART模块，可以将数据从单片机发送到电脑的串口监视器上。在配置完GPIO和时钟后，初始化串口参数，设置波特率，并编写发送函数来将按键值发送出去。 在编程实践中，正确配置GPIO的各项参数以及时钟系统是保证程序正确运行的前提。STM32提供了丰富的库函数和灵活的硬件抽象层（HAL）库，方便开发者进行硬件操作和程序设计。硬件抽象层可以简化硬件操作，使得编程更加高效。本例程强调了对STM32 GPIO输入输出的基础操作，不仅有助于理解STM32的硬件架构，也为更深入的学习其他模块功能打下基础。 整体来看，本例程详细地展示了STM32单片机中GPIO的输入、输出操作，并通过实际的按键检测和LED控制，加深了对STM32单片机操作的理解。通过按键和LED的互动，也介绍了STM32单片机中如何配置和使用GPIO以及串口通信，这些都是嵌入式系统开发中的基本技能。通过对这个例程的学习，我们可以对STM32单片机的GPIO有更深入的认识，并能在此基础上掌握更加复杂的硬件操作和软件编程技能。