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STM32 HAL GPIO

介绍​

GPIO（通用输入输出）是 STM32 微控制器中最基本的功能之一。它允许你通过配置引脚来读取外部信号或控制外部设备。STM32HAL 库提供了一套简单易用的 API，帮助你快速配置和控制 GPIO 引脚。

在本教程中，我们将学习如何使用 STM32HAL 库来配置 GPIO 引脚，并通过代码示例展示如何读取输入信号和控制输出信号。

GPIO 的基本概念​

GPIO 引脚可以配置为以下几种模式：

  • 输入模式：用于读取外部信号。
  • 输出模式：用于控制外部设备。
  • 复用模式：用于将引脚配置为其他外设功能（如 UART、SPI 等）。
  • 模拟模式：用于模拟信号输入（如 ADC）。

每个 GPIO 引脚还可以配置为上拉、下拉或浮空模式，以确定引脚在没有外部信号时的状态。

配置 GPIO 引脚​

1. 初始化 GPIO 引脚​

在使用 GPIO 引脚之前，需要先对其进行初始化。以下是一个初始化 GPIO 引脚的示例代码：

c
#include "stm32f4xx_hal.h"

void GPIO_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    // 使能 GPIO 时钟
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    // 配置 GPIO 引脚
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5; // 选择引脚 5
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 配置为推挽输出模式
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 无上拉或下拉
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 低速模式

    // 初始化 GPIO
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

2. 控制 GPIO 输出​

初始化完成后，你可以使用 HAL_GPIO_WritePin 函数来控制 GPIO 引脚的电平状态：

c
void Toggle_LED(void) {
    // 将 GPIO 引脚 5 设置为高电平
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);

    // 延时
    HAL_Delay(500);

    // 将 GPIO 引脚 5 设置为低电平
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);

    // 延时
    HAL_Delay(500);
}

3. 读取 GPIO 输入​

你也可以使用 HAL_GPIO_ReadPin 函数来读取 GPIO 引脚的状态：

c
void Read_Button(void) {
    GPIO_PinState buttonState = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0);

    if (buttonState == GPIO_PIN_SET) {
        // 按钮被按下
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
    } else {
        // 按钮未被按下
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
    }
}

实际应用场景​

案例：控制 LED 灯​

假设你有一个连接到 GPIO 引脚 5 的 LED 灯，并且你希望通过按钮控制它的开关。以下是一个简单的实现：

c
void Control_LED(void) {
    GPIO_Init(); // 初始化 GPIO

    while (1) {
        Read_Button(); // 读取按钮状态
        HAL_Delay(100); // 延时 100ms
    }
}

在这个案例中，当按钮被按下时，LED 灯会亮起；当按钮未被按下时，LED 灯会熄灭。

总结​

通过本教程，你已经学会了如何使用 STM32HAL 库来配置和控制 GPIO 引脚。我们介绍了 GPIO 的基本概念、初始化方法、输出控制和输入读取，并通过一个实际案例展示了如何控制 LED 灯。

提示

如果你想进一步学习，可以尝试以下练习：

  1. 配置多个 GPIO 引脚，并实现一个简单的交通灯控制系统。
  2. 使用中断来处理按钮按下事件，而不是轮询按钮状态。

附加资源​