STM32F407 CubeMX GPIO 输入/输出实战

shuizhonghua

1. 环境准备

正点原子探索者 V2 (STM32F407ZGT6)

STM32CubeMX 6.2.0

STM32CubeIDE 1.14.0

ST-Link  V2
2. GPIO功能概述

STM32F407ZG有8个16引脚的GPIO端口，从PA到PH，还有一个12引脚的PI端口，这些GPIO端口都链接在AHB1总线上，最高时钟频率可以达到168MHz（如下图时钟树），GPIO引脚能承受5V电压。



一个端口的16个GPIO引脚的功能可以单独配置，每个引脚的输入/输出数据可以单独读取或输出。一个GPIO引脚的内部结构如下图所示，其内部有双向保护二极管，有可配置的上拉或下拉电阻。每个GPIO引脚可以配置为多种工作模式。

根据数据表中列出的每个I/O端口的具体硬件特性，通用IO(GPIO)端口的每个端口位，可以通过软件在以下几种模式下单独配置：

• 
  输入模式
  
• 
  模拟模式
  
• 
  输出模式
  
• 
  复用功能模式
  
• 
  外部中断/事件线
  

在复位期间和刚好复位后，备用功能和外部中断线不活跃，I/O端口配置为输入浮点模式。 所有GPIO引脚都有微弱的内部上拉和下拉电阻，可以激活或不激活。 在输出或备用模式下，每个IO可以配置为开漏或推挽类型，IO速度可以根据VDD值选择。 所有端口都有外部中断/事件功能。要使用外部中断线，端口必须配置为输入模式。所有可用的GPIO引脚都连接到16个外部中断/事件线，从EXTI0到EXTI15。 外部中断/事件控制器由多达23个边缘检测器(16条线连接到GPIO)组成，用于生成事件/中断请求(每个输入线可以独立配置，以选择类型 ) 。(中断或事件)和相应的触发器事件(上升或下降或两者)。每行也可以被独立屏蔽。



3. 正点原子探索者原理图模块选择

从正点原子的原理图中，选择4个按键，2个LED灯作为本次实验的对象，用4个按键来控制2个LED灯实现不同功能的开关LED灯的效果。



下图所示是4个按键KEY对应的原理图，及相应的配置功能

名称	端口	引脚功能	特性	初始电平
KEY_UP	PA0	Input mode	Pull-down 下拉	N/A
KEY2	PE2	Input mode	Pull-up 上拉	N/A
KEY1	PE3	Input mode	Pull-up 上拉	N/A
KEY0	PE4	Input mode	Pull-up 上拉	N/A
Buzzer	PF8	Output	Pushpull推挽输出，	初始低电平
LED1	PF9	Output	Pushpull推挽输出，	初始低电平
LED2	PF10	Output	Pushpull推挽输出，	初始低电平

4. STM32CubeMX配置过程

创建工程：选择STM32F407/417，MCU类型STM32F407ZGTx，封装Package选择LQFP144

找到需要配置的端口PF8，鼠标右键写入自定义的名称

写入Buzzer，作为自定义名称

鼠标左键点击该端口，选择为GPIO_Output，作为输入引脚

同理，按照上述操作，一次吸入名称LED1，LED2，并且将他们选为GPIO_Output

点开左侧System Core选项，找到GPIO功能，按照下图说是方法依次配置输出和输入的GPIO端口

根据原理图，设置按键的GPIO类型，由于KEY0，1，2都是上拉电阻，因此初始时为了保持开关断开，选择上拉电阻，KEY_UP则为下拉电阻

RCC模块配置：高速时钟选择外部晶振。

调试口本例中选用ST-Link，则选择JTAG（4 PIN）

时钟配置：在Input frequency出填写外部晶振8M，在HCLK处填写168MHz，即可自动计算时钟的分频和倍频系数

选择CubeIDE进行编译和调试，如果选用Keil进行调试和编译，则选用MDK-ARM

设置堆栈大小

配置代码生成




5. 代码实现

下面我们用STM32官方IDE(继承开发环境)--STM32CubeIDE来进行代码编写，编译和调试，它集成了STM32CubeMX配置工具和Eclipse集成开发环境，为开发人员提供了一个全面的工具套件来编写、编译和调试STM32微控制器的应用程序。2017年，为了取代被ARM公司Keil工具绑定，ST在当年收购Atollic公司，帮助其在原有的TrueStudio扩展到集编译、调试和仿真等于一体的集成开发环境，并完全面向用户免费，再配合其STM32CubeMX，可以达到从代码配置到调试等各个环节。

keyled.h

#include "main.h"

typedef enum {
KEY_0 = 0,
KEY_1,
KEY_2,
KEY_UP,
KEY_NONE,
} KEYS;

KEYS ScanPressedKey(uint32_t timeout);

#define KEY_WAIT_ALWAYS0

#ifdef LED1_Pin
#define LED1_Toggle()   HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin)
#define LED1_ON() HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define LED1_OFF() HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_SET)
#endif

#ifdef LED2_Pin
#define LED2_Toggle()   HAL_GPIO_TogglePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin)
#define LED2_ON() HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define LED2_OFF() HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin, GPIO_PIN_SET)
#endif

#ifdef Buzzer_Pin
#define Buzzer_Toggle()     HAL_GPIO_TogglePin(Buzzer_GPIO_Port, Buzzer_Pin)
#define Buzzer_ON() HAL_GPIO_WritePin(Buzzer_GPIO_Port, Buzzer_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define Buzzer_OFF() HAL_GPIO_WritePin(Buzzer_GPIO_Port, Buzzer_Pin, GPIO_PIN_SET)
#endif

keyled.c

#include "keyled.h"

/**
* Scans 4 keys in a polling fashion and returns the key value.
* timeout = 0 (ms) - If timeout = 0, it scans until a key is pressed.
*/
KEYS ScanPressedKey(uint32_t timeout)
{
KEYS key = KEY_NONE;
uint32_t tickstart = HAL_GetTick(); /* Get the Current time  */
const uint32_t binDelay = 20;  /* Delay time for Key shake off */
while (1)
{

#ifdef KEY0_Pin
if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port, KEY0_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
HAL_Delay(binDelay);
if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port, KEY0_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
return KEY_0;
}
#endif
#ifdef KEY1_Pin
if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port, KEY1_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
HAL_Delay(binDelay);
if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port, KEY1_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
return KEY_1;
}
#endif

#ifdef KEY2_Pin
if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port, KEY2_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
HAL_Delay(binDelay);
if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port, KEY2_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
return KEY_2;
}
#endif
#ifdef KEY_UP_Pin
if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY_UP_GPIO_Port, KEY_UP_Pin) == GPIO_PIN_SET)
{
HAL_Delay(binDelay);
if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY_UP_GPIO_Port, KEY_UP_Pin) == GPIO_PIN_SET)
return KEY_UP;
}
#endif
if (timeout != KEY_WAIT_ALWAYS)
{
if ((HAL_GetTick() - tickstart) > timeout)
break;
}

}
return key;
}

添加头文件路径



添加C源文件路径



main.c

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)
  {
  KEYS curKey = ScanPressedKey(KEY_WAIT_ALWAYS);
  switch(curKey)
  {
  case KEY_0:
  LED1_Toggle();
  break;
  case KEY_1:
  LED2_Toggle();
  break;
  case KEY_2:
  LED1_Toggle();
  LED2_Toggle();
  break;
  case KEY_UP:
  Buzzer_Toggle();
  break;
  default:
  break;
  }
  HAL_Delay(200);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

基于以上可以实现用轮询Polling的方式实时检测，按下相应的按键点亮LED灯和关闭LED灯的功能。