STM32F412应用开发之——基本GPIO控制

shanghairen

这块NUCLEO-F412ZG板子上的元器件并没有完全焊接，除去ST-LINK部分和电源部分后，还有用一个USB主机接口，三个LED灯和两个按钮，不过很多功能引脚都已经引到了插针。查看原理图可发现，由原理图模块的5大部分与电源部分组成，即连接端子、ST-LINK、MCU、USB、以太网和电源部分。

电源部分考虑的非常充分，5V有三路输入，一路是有外部输入6-15VDC电源经U5（LD1117S50TR）转为5VDC电源；第二路是USB端口提供的5V电源，同时还有电流限制保护U4（ST890CDR）；第三路则是由外部直接输入5V电源。默认是选择的USB口电源输入，并U6（LD39050PU33R）输出3.3VDC电源。当然还有ST-LINK部分的电源以及USB主机部分的电源。而且这两部分也是上述3路5VDC供电。

以太网部分的电路并未焊接。时钟部分ST-LINK使用了8M的外部晶振（X1），而F412的主时钟输入有两路，一路是从ST-LINK的主控芯片MCO引来，一路也是外界的8M外部晶振（X3）。板子采用的是从MCO引来的时钟。此外还有一个32.768K的外部晶振（X2）。

在了解了基本电路后，开始编程之旅，使用的开发环境是IAR EWARM7.5。首先使用STM32CubeMX创建一个项目。打开STM32CubeMX出现如下的界面。

点击“New Project”新建一个项目，弹出新项目对话框：


由于使用的是NUCLEO-F412ZG开发板，所以选择Board Selector标签，并选择板子的类型为Nucleo144，选择MCU系列为STM32F4，点击“OK”按钮创建项目，出现如下界面：

在第一个项目中我们简单的利用开发板上提供的按钮B1来控制开发板上的三个指示灯LD1（绿色）、LD2（蓝色）、LD3（红色）其中：

按钮B1对应的输入引脚为：PC13

绿色指示灯LD1对应的引脚为：PB0

蓝色指示灯LD2对应的引脚为：PB7

红色指示灯LD3对应的引脚为：PB14

同时通过引脚PG2来驱动外围的继电器电路，这部分电路由自己搭建。原理图如下：

对于IO的配置可以在STM32CubeMX中完成，将PC13配置为GPIO_EXIT13；将PB0、PB7、PB14与PG2都配置为GPIO_OUTPUT。配置好GPIO引脚的类型后就可以在”Configuration“标签（如下图所示）中配置GPIO口了。



在“System“下，选择GPIO弹出”Pin Configuration“对话框。在对话框中一一配置各个GPIO引脚，在本次中我配置个引脚如下：


完成以上配置后，生成IAR EWARM项目则会在生成的源码中出现GPIO的配置，源码如下：

1. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
   
2. 
   
3. /* GPIO Ports Clock Enable */
   
4. __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
   
5. __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
   
6. __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
   
7. __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
   
8. __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();
   
9. __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
   
10. 
    
11. /*Configure GPIO pin : B1_Pin */
    
12. GPIO_InitStruct.Pin = B1_Pin;
    
13. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;
    
14. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
15. HAL_GPIO_Init(B1_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
    
16. 
    
17. /*Configure GPIO pins : LD1_Pin LD3_Pin LD2_Pin */
    
18. GPIO_InitStruct.Pin = LD1_Pin|LD3_Pin|LD2_Pin;
    
19. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    
20. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
21. GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    
22. HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
    
23. 
    
24. /*Configure GPIO pins : STLK_RX_Pin STLK_TX_Pin */
    
25. GPIO_InitStruct.Pin = STLK_RX_Pin|STLK_TX_Pin;
    
26. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    
27. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
28. GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    
29. GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART3;
    
30. HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);
    
31. 
    
32. /*Configure GPIO pins : Relay_Ctrl_Pin USB_PowerSwitchOn_Pin */
    
33. GPIO_InitStruct.Pin = Relay_Ctrl_Pin|USB_PowerSwitchOn_Pin;
    
34. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    
35. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
36. GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    
37. HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct);
    
38. 
    
39. /*Configure GPIO pin : USB_OverCurrent_Pin */
    
40. GPIO_InitStruct.Pin = USB_OverCurrent_Pin;
    
41. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    
42. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
43. HAL_GPIO_Init(USB_OverCurrent_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
    
44. 
    
45. /*Configure GPIO pins : USB_SOF_Pin USB_ID_Pin USB_DM_Pin USB_DP_Pin */
    
46. GPIO_InitStruct.Pin = USB_SOF_Pin|USB_ID_Pin|USB_DM_Pin|USB_DP_Pin;
    
47. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    
48. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
49. GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    
50. GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF10_OTG_FS;
    
51. HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
52. 
    
53. /*Configure GPIO pin Output Level */
    
54. HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LD1_Pin|LD3_Pin|LD2_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    
55. 
    
56. /*Configure GPIO pin Output Level */
    
57. HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, Relay_Ctrl_Pin|USB_PowerSwitchOn_Pin, GPIO_PIN_RESET);

复制代码

在硬件配置方面，STM32CubeMX能够完成全部的基础工作，我们只需要完成自己的控制逻辑，非常方便。如果设计的好，我们自己学的程序的通用性可以大大提高，极大降低与底层硬件的耦合强度。不过在使用中发现STM32CubeMX似乎与中文操作系统配合得不太好，总是出现全角字符的困扰，估计ST不久会解决。

我的测试逻辑比较简单，一开始三个指示灯全部亮，继电器不导通。按钮B1按一下，LD1灭，再按一下LD2灭，再按一下LD3灭同时继电器吸合，再按一下三个灯全亮同时继电器断开，如此循环。

这部分的源码实现也比较简单，首先定义了一个表示状态的枚举类型，然后根据不通的状态定义逻辑操作。

1. typedef enum
   
2. {
   
3.   STATE0 = 0,
   
4.   STATE1,
   
5.   STATE2,
   
6.   STATE3,
   
7.   STATENUM
   
8. }STATE;
   
9. 
   
10. /*逻辑控制的实现*/
    
11. void LogicCtrol(void)
    
12. {
    
13.   GPIO_PinState b1State=HAL_GPIO_ReadPin(B1_GPIO_Port,B1_Pin);
    
14.   if(b1State==GPIO_PIN_SET)
    
15.   {
    
16.     status++;
    
17.   }
    
18.   if(status>=STATENUM)
    
19.   {
    
20.     status=STATE0;
    
21.   }
    
22.   switch(status)
    
23.   {
    
24.   case STATE0:
    
25.     {
    
26.       HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LD1_Pin|LD3_Pin|LD2_Pin, GPIO_PIN_SET);
    
27.       HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, Relay_Ctrl_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    
28.       break;
    
29.     }
    
30.   case STATE1:
    
31.     {
    
32.       HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LD1_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    
33.       HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LD3_Pin|LD2_Pin, GPIO_PIN_SET);
    
34.       HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, Relay_Ctrl_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    
35.       break;
    
36.     }
    
37.   case STATE2:
    
38.     {
    
39.       HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LD1_Pin|LD2_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    
40.       HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LD3_Pin, GPIO_PIN_SET);
    
41.       HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, Relay_Ctrl_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    
42.       break;
    
43.     }
    
44.   case STATE3:
    
45.     {
    
46.       HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LD1_Pin|LD2_Pin|LD3_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    
47.       HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, Relay_Ctrl_Pin, GPIO_PIN_SET);
    
48.       break;
    
49.     }
    
50.   default:
    
51.     {
    
52.       break;
    
53.     }
    
54.   }
    
55. }

复制代码

下载到NUCLEO-F412ZG开发板测试，结果与预期一致。
转自博客园，博主昵称foxclever/