STM32 Cubemx GPIO應用之led燈、數碼管

這節主要是GPIO的應用包括點亮led燈和數碼管使用。使用CubeMax進行配置使用keil5編寫代碼。

應用效果演示鏈接

GPIO介紹

General Purpose Input Output （通用輸入/輸出）簡稱爲GPIO
許多設備或電路只要求有開/關兩種狀態就夠了，比如LED的亮與滅。對這些設備的控制，在嵌入式微處理器上通常提供了一種“通用可編程I/O端口”，也就是GPIO。

對GPIO的配置一般有
① 浮空輸入_IN_FLOATING
② 帶上拉輸入_IPU
③ 帶下拉輸入_IPD
④ 模擬輸入_AIN
⑤ 開漏輸出_OUT_OD
⑥ 推輓輸出_OUT_PP
⑦ 複用功能的推輓輸出_AF_PP
⑧ 複用功能的開漏輸出_AF_OD
通常有5種方式使用某個引腳功能，它們的配置方式如下：
1、作爲普通GPIO輸入：根據需要配置該引腳爲浮空輸入、帶弱上拉輸入或帶弱下拉輸入，同時不要使能該引腳對應的所有複用功能模塊。
2、作爲普通模擬輸入：配置該引腳爲模擬輸入模式，同時不要使能該引腳對應的所有複用功能模塊。
3、作爲內置外設的輸入：根據需要配置該引腳爲浮空輸入、帶弱上拉輸入或帶弱下拉輸入，同時使能該引腳對應的某個複用功能模塊。
4、作爲普通GPIO輸出：根據需要配置該引腳爲推輓輸出或開漏輸出，同時不要使能該引腳對應的所有複用功能模塊。
5、作爲內置外設的輸出：根據需要配置該引腳爲複用推輓輸出或複用開漏輸出，同時使能該引腳對應的所有複用功能模塊。
如果有多個複用功能模塊對應同一個引腳，只能使能其中之一，其它模塊保持非使能狀態。

GPIO使用的一些函數

重要函數：
1個初始化函數：

void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init);

1個讀取輸入電平函數：

GPIO_PinStateHAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

1個設置輸出電平函數：

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinStatePinState);

1個電平翻轉函數：

void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

1個引腳電平鎖定函數：

HAL_StatusTypeDefHAL_GPIO_LockPin(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

點亮led燈

led燈的原理很簡單，通電有電流通過就有亮，沒有電流就不亮。

首先查看板子的原理圖，看led燈所在GPIO口對應的管腳
我所使用的板子 led部分對應管腳 C1 C2 C3 A0 A1 A2 A3 A4
打開cubemx 選擇板子對應的芯片對相應管腳進行配置
這裏寫一個三個led燈點亮的項目使用A0 A1 A2 三個管腳
選擇要控制的管腳左鍵點擊選擇GPIO_Output 輸出功能

選擇之後會變那個管腳顏色會變化

可以選擇配置時鐘或者跳過（下一篇文章寫配置時鐘過程）

配置工程
添加工程名字位置以及使用的IDE

然後點擊 GENRATE CODE 合成代碼

4.使用keil5 打開代碼
（打開代碼第一節中寫過）
打開main.c 找到主函數

一般添加的代碼都在while循環中執行
可以添加

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_0,0);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_1,0);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_2,0);
HAL_Delay(500);

(不用寫這些代碼生成hex文件並傳入板子也會亮，因爲默認cubemx設置的低電平而led是低電平有效)
使用writepin函數給三個引腳低電平，0就是低電平 1是高電平然後HAL_Delay延時函數裏面參數單位爲ms。

低電平有效是共陽極，意思就是陽極電平一直不變時高電平，加上低電平的話就有了電勢差就有電流通過。而加上高電平的話，沒有電勢差也就沒有了電流。
同理高電平有效就是共陰極。陰極電平一直不變是低電平。

MX_GPIO_Init函數裏面是GPIO的初始化

（該圖片不是該項目截圖）
5 編譯程序燒寫程序
將程序寫好進行編譯編譯通過就會生成一個hex文件，將該文件找到並使用燒寫工具寫入板子。
（第一節有詳細過程）
然後就會看到三個led燈變亮

使用數碼管

讓數碼管顯示數字，並能夠從0到9999依次遞增

原理
數碼管的原理跟led很類似。可以理解爲很多的小的led燈
常見有一位數碼管和四位數碼管

先來看一位數碼管接線圖

a-g dp 八個引腳分別控制着相應的碼段，如果是共陰極給g高電平其餘低電平那就是隻有一道橫線，如果給g低電平其餘高電平，那呈現的就是0 加上右下角的點。

四位數碼管跟一位的類型，不過接線複雜了點，理解起來還是簡單的

a-g dp控制的依舊是跟單個數碼管一樣
但是 A1 A2 A3 A4 控制的分別是四個數碼管
如果是共陰極高電平有效。給A1 g高電平，其餘低電平那樣顯示的就是第一個數碼管的一道橫線亮。
如果給A1 g低電平其餘高電平，那顯示的就是第一個數碼管暗，其餘三個數碼管都顯示0和點
動態顯示
我們平常用到的數碼管幾乎都是動態顯示。意思就是一次顯示一個循環顯示，只要相差時間不是很大，人眼就分辨不出來是循環顯示的。人大腦有視覺暫留功能，所以有這種現象。同樣動態顯示能夠節省內存，耗電等。（顯示屏也是動態顯示的）所以程序設計的時候要參考這個。
看原理圖
打開該板子對應的原理圖

可以看到控制四個數碼管分別是 D2 B4 B6 B7
a-f 以及dp 爲 C6 C8 —A15 （圖上左邊一排）
配置cubemx
把使用到的引腳共12個都初始化爲GPIO_OUTPUT

這樣就配置完成了
然後可以配置項目名稱，位置，IDE，合成代碼

編寫代碼
如果直接編譯，燒寫hex文件，顯示的是四個數碼管全亮
我們還需要根據我們的需求更改代碼。

編寫GPIO口對應的數組，便於調用

	struct GPIO_PACK{
		GPIO_TypeDef * port;
		uint16_t pin;
	};
	struct GPIO_PACK segs[8]= {
	{GPIOA,GPIO_PIN_15},
	{GPIOA,GPIO_PIN_11},
	{GPIOC,GPIO_PIN_9},
	{GPIOC,GPIO_PIN_7},
	{GPIOC,GPIO_PIN_8},
	{GPIOA,GPIO_PIN_12},
	{GPIOA,GPIO_PIN_8},
	{GPIOC,GPIO_PIN_6},
	}	;
	struct GPIO_PACK bits[4]={
	{GPIOD,GPIO_PIN_2},
	{GPIOB,GPIO_PIN_4},
	{GPIOB,GPIO_PIN_6},
	{GPIOB,GPIO_PIN_7},
	};

編寫段碼
段碼指的是講單個數碼管上dp a-g 高低電平用1和0代替，按照dp g f e d c b a組成的一串二進制數值，再轉換爲十六進制
比如十六進制值 c0就是 1100 0000 代表的是dp 和g 高電平滅其他亮形成的是數字0
同理 0-9 分別是 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e

寫入數組

uint8_t shuzu[]={
	0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,
	0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e
};

3.將段碼轉換爲實際的對引腳控制
下面的這個函數實現的是讓特定一個數碼管顯示特定的值

void DisplayOnebit(uint8_t digtal,uint8_t bit){
		uint8_t i;
		for(i=0;i<8;i++){
			HAL_GPIO_WritePin(segs[i].port,segs[i].pin,(GPIO_PinState)(shuzu[digtal]&(0x01<<i)));
		}
		for(i=0;i<4;i++){
			HAL_GPIO_WritePin(bits[i].port,bits[i].pin,(GPIO_PinState)(i!=bit));
		}
}

使用writePin函數能夠給GPIO腳高低電位，使用了移位的方式來解析段碼。
傳入的參數 digtal 是要顯示的數字。bit 是要顯示的是第幾位數碼管
調用 DisplayOnebit(9,1);
結果就會是第二位數碼管顯示數字9 其他數碼管暗。

控制多個數碼管顯示多位數

void DisplayDigtal(uint16_t digtal){
	int a=0;
	while(a<50)
	{
	a++;
	DisplayOnebit(digtal%10,0);
	HAL_Delay(5);
	if (digtal>=10){
	DisplayOnebit(digtal/10%10,1);
	HAL_Delay(5);
	if (digtal>=100){
	DisplayOnebit(digtal/100%10,2);
	HAL_Delay(5);
	if (digtal>=1000){
	DisplayOnebit(digtal/1000%10,3);
	HAL_Delay(5);
		
				}
			}
		}
	}
}

傳入一個值就會直接顯示輸入的值裏面調用的是DisplayOnbit 函數只不過是分配了一個每個數碼管應該顯示的值並加了延時。
調用 DisplayDigtal（999）；
結果會有三個數碼管顯示9 另一個數碼管是暗的

4.控制數碼管顯示
前面上一步操作可以理解成前期準備條件。是放到主函數外面的，方便調用。
真正根據應用場景需求編寫的代碼是在這裏的。

在main函數中
while循環裏添加以下代碼

DisplayDigtal(displya_data++);
		if(displya_data>9999)
			displya_data=0;

這裏需要注意需要前面對display_data 這個變量進行聲明

uint16_t displya_data=0;

上面代碼很簡單就是變量從0一直增加並依次顯示，當變量達到9999時需要重新賦值爲0.
然後編譯運行，燒寫程序就可以了。
效果

完整工程鏈接。GitHub

STM32 Cubemx GPIO應用之led燈、數碼管

GPIO介紹

GPIO使用的一些函數

點亮led燈

使用數碼管

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