【STM32Cube】学习笔记(四):LED&按键&蜂鸣器 |
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摘要一、简介1.GPIO简介2.LED3.按键4.蜂鸣器
二、硬件电路设计1.LED电路2.按键电路2.蜂鸣器电路
三、软件设计1.CubeMX配置2.CubeIDE代码3.结果显示
四、总结五、附录
摘要
本篇文章用STM32CubeMX和STM32CubeIDE软件编程,主控芯片为STM32F407ZGT6驱动LED、按键和蜂鸣器,通过按键来控制蜂鸣器和LED灯的状态。这三个外设都较为基础和简单,适合初学者的第一个代码程序,并且电路图以及操作也都大同小异。通过本文可以初步学会使用和操作GPIO相关功能。 所用工具: 1、芯片: STM32F407ZGT6 2、驱动设备:LED&按键&蜂鸣器 3、配置软件:STM32CubeMX 4、IDE: STM32CubeIDE 知识概括: 通过本篇文章您将学到: 1、LED&按键&蜂鸣器工作原理 2、GPIO相关操作与功能 一、简介 1.GPIO简介STM32F4系列MCU一般有多个GPIO(General Purpose Input-Output)端口,每个端口由16个引脚,作为GPIO引脚使用时,我们可以输入或输出数字信号。STM32F407ZHG芯片有8个16引脚的GPIO端口,从PA到PH,这些GPIO端口都连接在AHB1总线上,最高时钟频率为168MHz,GPIO引脚能承受5V电压。每个引脚的输入输出数据可以单独设置。其内部有双向保护二极管,有可配置是否使用的上拉和下拉电阻,每个GPIO引脚可以配置多种工作模式。其内部结构图如图所示。 2、作为GPIO输出 (1)具有上拉或下拉的开漏输出(Output open-drain)。如果没有上拉或下拉,开漏输出1时引脚是高阻态,输出0时引脚是低电平,这种模式可用于共用总线的信号。 (2)具有上拉或下拉的推挽输出(Output push-pull)。如果没有上拉或下拉,推挽输出1时引脚为高电平,输出0时引脚为低电平。若需要增强引脚输出驱动能力,就可以使用上拉。 3、作为ADC或DAC引脚 (1)模拟(Analog 功能),作为GPIO模拟引脚,用于ADC输入或DAC输出引脚。 4、作为复用功能引脚 (1)具有上拉或下拉的复用功能推挽(Alternate function push-pull) (2)具有上拉或下拉的复用功能开漏(Alternate function open-drain) 每个GPIO端口有4个32位寄存器,用于配置GPIO引脚的工作模式,1个32位输入数据寄存器和1个32位输出寄存器,还有复用功能选择寄存器等,所有未进行任何配置的GPIO引脚,在系统复位后处于输入浮空模式。 2.LED**LED(light-emitting diode),即发光二极管,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。**LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。其实物如图所示。 按键在生活中用处特别广泛,键盘就是一组按键,在单片机外围电路中,通常用到的按键都是机械弹性开关,当开关闭合是线路导通,开关断开时线路断开。 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于计算机、打印机、 复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 本次使用的是电磁式有源蜂鸣器,这里的有源不是指电源的“源”,而是指有没有自带振荡电路,有源蜂鸣器自带了振荡电路, 一通电就会发声;无源蜂鸣器则没有自带振荡电路,必须外部提供2~5Khz左右的方波驱动, 才能发声。其实物如图所示。
(1) 时钟配置 如下图分别为设置HSE(高速外部时钟)以及时钟树的配置。选定HSE之后芯片会自动选定两个引脚用来连接外部晶振,如图5所示。设置LSE之后配置时钟树,设置HCLK为100MHz(也可以设置168MHz),其配置图如图所示。
(3) GPIO配置 如图,在CubeMX中芯片的引脚中点击鼠标左键可以给引脚设置功能。 (4) 引脚使用情况 如图所示,本次除了调试接口和外部震荡外,只要引出7个引脚即可(蜂鸣器一个引脚,LED两个引脚,按键四个引脚),实验比较简单,也适用于其他芯片,学者也可以加更多的功能。 (5) 保存 在ProjectManager中设置如如图所示,设置集成开发环境为STM32CubeIDE。运用其他平台比如IAR,Keil也可以对应选择。 (1) GPIO相关HAL函数 GPIO函数很少,读者只要熟练掌握标红的三个函数即可,分别是写,读和翻转操作。 结果如图所示。 点灯是单片机开始的入门课程,相当于C语言中的HelloWorld,是所有课程的基础,一定要搞清楚GPIO的原理,才能对单片机有一个系统的理解,学者可以结合定时器功能对LED和蜂鸣器进行改进。本次设计参考正点原子探索者开发板以及STM32Cube高效开发教程。 五、附录完整代码 /* USER CODE END Header */ /* Includes ------------------------------------------------------------------*/ #include "main.h" #include "gpio.h" /* Private includes ----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN Includes */ /* USER CODE END Includes */ /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PTD */ /* USER CODE END PTD */ /* Private define ------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PD */ /* USER CODE END PD */ /* Private macro -------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PM */ /* USER CODE END PM */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PV */ /* USER CODE END PV */ /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/ void SystemClock_Config(void); /* USER CODE BEGIN PFP */ /* USER CODE END PFP */ /* Private user code ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN 0 */ /* USER CODE END 0 */ /** * @brief The application entry point. * @retval int */ int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ SystemClock_Config(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_SET) //如果PA0被按下 { HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF, GPIO_PIN_8); //翻转PF8 蜂鸣器 HAL_Delay(40); //消抖 } if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_RESET) //如果PA0被按下 { HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF, GPIO_PIN_9); //翻转PF9 LED HAL_Delay(40); //消抖 } if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_RESET) //如果PA0被按下 { HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_10, GPIO_PIN_RESET); //点亮PF10 LED HAL_Delay(40); //消抖 } if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_RESET) //如果PA0被按下 { HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_10, GPIO_PIN_SET); //熄灭PF10 LED HAL_Delay(40); //消抖 } /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ } /** * @brief System Clock Configuration * @retval None */ void SystemClock_Config(void) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0}; /** Configure the main internal regulator output voltage */ __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1); /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters * in the RCC_OscInitTypeDef structure. */ RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 4; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 100; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4; if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks */ RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4; RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_3) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } /* USER CODE BEGIN 4 */ /* USER CODE END 4 */ /** * @brief This function is executed in case of error occurrence. * @retval None */ void Error_Handler(void) { /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */ /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */ __disable_irq(); while (1) { } /* USER CODE END Error_Handler_Debug */ } #ifdef USE_FULL_ASSERT /** * @brief Reports the name of the source file and the source line number * where the assert_param error has occurred. * @param file: pointer to the source file name * @param line: assert_param error line source number * @retval None */ void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line) { /* USER CODE BEGIN 6 */ /* User can add his own implementation to report the file name and line number, ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */ /* USER CODE END 6 */ } #endif /* USE_FULL_ASSERT */ |
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