STM32 Cubemx GPIO应用之led灯、数码管

这节主要是GPIO的应用包括点亮led灯和数码管使用。使用CubeMax进行配置使用keil5编写代码。

应用效果演示链接

GPIO介绍

General Purpose Input Output （通用输入/输出）简称为GPIO
许多设备或电路只要求有开/关两种状态就够了，比如LED的亮与灭。对这些设备的控制，在嵌入式微处理器上通常提供了一种“通用可编程I/O端口”，也就是GPIO。

对GPIO的配置一般有
① 浮空输入_IN_FLOATING
② 带上拉输入_IPU
③ 带下拉输入_IPD
④ 模拟输入_AIN
⑤ 开漏输出_OUT_OD
⑥ 推挽输出_OUT_PP
⑦ 复用功能的推挽输出_AF_PP
⑧ 复用功能的开漏输出_AF_OD
通常有5种方式使用某个引脚功能，它们的配置方式如下：
1、作为普通GPIO输入：根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
2、作为普通模拟输入：配置该引脚为模拟输入模式，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
3、作为内置外设的输入：根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时使能该引脚对应的某个复用功能模块。
4、作为普通GPIO输出：根据需要配置该引脚为推挽输出或开漏输出，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
5、作为内置外设的输出：根据需要配置该引脚为复用推挽输出或复用开漏输出，同时使能该引脚对应的所有复用功能模块。
如果有多个复用功能模块对应同一个引脚，只能使能其中之一，其它模块保持非使能状态。

GPIO使用的一些函数

重要函数：
1个初始化函数：

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

1个读取输入电平函数：

GPIO_PinStateHAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

1个设置输出电平函数：

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

1个电平翻转函数：

void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

1个引脚电平锁定函数：

HAL_StatusTypeDefHAL_GPIO_LockPin(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

点亮led灯

led灯的原理很简单，通电有电流通过就有亮，没有电流就不亮。

首先查看板子的原理图，看led灯所在GPIO口对应的管脚
我所使用的板子 led部分对应管脚 C1 C2 C3 A0 A1 A2 A3 A4
打开cubemx 选择板子对应的芯片对相应管脚进行配置
这里写一个三个led灯点亮的项目使用A0 A1 A2 三个管脚
选择要控制的管脚左键点击选择GPIO_Output 输出功能

选择之后会变那个管脚颜色会变化

可以选择配置时钟或者跳过（下一篇文章写配置时钟过程）

配置工程
添加工程名字位置以及使用的IDE

然后点击 GENRATE CODE 合成代码

4.使用keil5 打开代码
（打开代码第一节中写过）
打开main.c 找到主函数
enter description here

一般添加的代码都在while循环中执行
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);

(不用写这些代码生成hex文件并传入板子也会亮，因为默认cubemx设置的低电平而led是低电平有效)
使用writepin函数给三个引脚低电平，0就是低电平 1是高电平然后HAL_Delay延时函数里面参数单位为ms。

低电平有效是共阳极，意思就是阳极电平一直不变时高电平，加上低电平的话就有了电势差就有电流通过。而加上高电平的话，没有电势差也就没有了电流。
同理高电平有效就是共阴极。阴极电平一直不变是低电平。

MX_GPIO_Init函数里面是GPIO的初始化
enter description here
（该图片不是该项目截图）
5 编译程序烧写程序
将程序写好进行编译编译通过就会生成一个hex文件，将该文件找到并使用烧写工具写入板子。
（第一节有详细过程）
然后就会看到三个led灯变亮

使用数码管

让数码管显示数字，并能够从0到9999依次递增

原理
数码管的原理跟led很类似。可以理解为很多的小的led灯
常见有一位数码管和四位数码管
enter description here
先来看一位数码管接线图

a-g dp 八个引脚分别控制着相应的码段，如果是共阴极给g高电平其余低电平那就是只有一道横线，如果给g低电平其余高电平，那呈现的就是0 加上右下角的点。

四位数码管跟一位的类型，不过接线复杂了点，理解起来还是简单的
enter description here =800*400

a-g dp控制的依旧是跟单个数码管一样
但是 A1 A2 A3 A4 控制的分别是四个数码管
如果是共阴极高电平有效。给A1 g高电平，其余低电平那样显示的就是第一个数码管的一道横线亮。
如果给A1 g低电平其余高电平，那显示的就是第一个数码管暗，其余三个数码管都显示0和点
动态显示
我们平常用到的数码管几乎都是动态显示。意思就是一次显示一个循环显示，只要相差时间不是很大，人眼就分辨不出来是循环显示的。人大脑有视觉暂留功能，所以有这种现象。同样动态显示能够节省内存，耗电等。（显示屏也是动态显示的）所以程序设计的时候要参考这个。
看原理图
打开该板子对应的原理图
enter description here =600*400

可以看到控制四个数码管分别是 D2 B4 B6 B7
a-f 以及dp 为 C6 C8 —A15 （图上左边一排）
配置cubemx
把使用到的引脚共12个都初始化为GPIO_OUTPUT
enter description here =400*400

这样就配置完成了
然后可以配置项目名称，位置，IDE，合成代码

编写代码
如果直接编译，烧写hex文件，显示的是四个数码管全亮
我们还需要根据我们的需求更改代码。

编写GPIO口对应的数组，便于调用

	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},
	};

编写段码
段码指的是讲单个数码管上dp a-g 高低电平用1和0代替，按照dp g f e d c b a组成的一串二进制数值，再转换为十六进制
比如十六进制值 c0就是 1100 0000 代表的是dp 和g 高电平灭其他亮形成的是数字0
同理 0-9 分别是 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e

写入数组

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

3.将段码转换为实际的对引脚控制
下面的这个函数实现的是让特定一个数码管显示特定的值

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函数能够给GPIO脚高低电位，使用了移位的方式来解析段码。
传入的参数 digtal 是要显示的数字。bit 是要显示的是第几位数码管
调用 DisplayOnebit(9,1);
结果就会是第二位数码管显示数字9 其他数码管暗。

控制多个数码管显示多位数

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);
		
				}
			}
		}
	}
}

传入一个值就会直接显示输入的值里面调用的是DisplayOnbit 函数只不过是分配了一个每个数码管应该显示的值并加了延时。
调用 DisplayDigtal（999）；
结果会有三个数码管显示9 另一个数码管是暗的

4.控制数码管显示
前面上一步操作可以理解成前期准备条件。是放到主函数外面的，方便调用。
真正根据应用场景需求编写的代码是在这里的。

在main函数中
while循环里添加以下代码

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

这里需要注意需要前面对display_data 这个变量进行声明

uint16_t displya_data=0;

上面代码很简单就是变量从0一直增加并依次显示，当变量达到9999时需要重新赋值为0.
然后编译运行，烧写程序就可以了。
效果

完整工程链接。GitHub