STM32 CubeMX 学习：001-GPIO的使用

背景

在上一讲STM32 CubeMX 学习：搭建开发环境中，我们已经利用CubeMx搭建了可编译的工程。

今天就开始来介绍STM32 GPIO的有关知识，以及如何驱动它。

HOST-OS : Windows-10
STM32 Cube ：v5.6
MCU : STM32F429
LIB : stm32cube_fw_f4_v1250

知识

在STM32中，GPIO有这些属性：输入、输出、复用功能；也可以设置速度，上下拉，推挽开漏等电器特性。

在Drivers/STM32F4xx_HAL_Driver/Inc/stm32f4xx_hal_gpio.h中有关于 GPIO属性的定义。

/** 
  * @brief GPIO Init structure definition  
  */ 
typedef struct
{
  uint32_t Pin;       /*!< Specifies the GPIO pins to be configured.
                           This parameter can be any value of @ref GPIO_pins_define */

  uint32_t Mode;      /*!< Specifies the operating mode for the selected pins.
                           This parameter can be a value of @ref GPIO_mode_define */

  uint32_t Pull;      /*!< Specifies the Pull-up or Pull-Down activation for the selected pins.
                           This parameter can be a value of @ref GPIO_pull_define */

  uint32_t Speed;     /*!< Specifies the speed for the selected pins.
                           This parameter can be a value of @ref GPIO_speed_define */

  uint32_t Alternate;  /*!< Peripheral to be connected to the selected pins. 
                            This parameter can be a value of @ref GPIO_Alternate_function_selection */
}GPIO_InitTypeDef;

Pin ：指定的引脚号，右值表达式可以是 GPIO_PIN_0 ~ GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_All 任意相或

Mode：引脚的模式

GPIO_MODE_INPUT　　　　　　浮空输入模式：电平状态取决于GPIO外部的电平状态；若在GPIO外部的引脚悬空时，读取结果是不确定的。
GPIO_MODE_OUTPUT_PP　　　　推挽(Pull)输出模式（输出较大电流）：推拉输出既提高电路的负载能力，又提高开关速度。
GPIO_MODE_OUTPUT_OD　　　　开漏(Drain)输出模式（一般外接上拉电阻，如果外部不接上拉电阻只能输出低电平），可用于不同电压的系统之间的通信
GPIO_MODE_AF_PP 　　　　　　复用推挽输出模式
GPIO_MODE_OUTPUT_OD　　　　复用开漏输出模式
GPIO_MODE_ANALOG　　　　　复用模拟输入输出模式（ADC/DAC专用）

Pull：上/下拉模式

GPIO_NOPULL　　无(针对输出模式)
GPIO_PULLUP　　上拉输入(针对输入模式)
GPIO_PULLDOWN 下拉输入(针对输入模式)

假设有一个GPIO口接到了一个按键的一端，在此时：

如果按键的右端接正电源，那么就要为 GPIO_PULLDOWN(下拉模式)，因为这样才能使得按键按下去的时候，能把I / O脚拉高，否则按键的功能等于摆设。

同理，如果按键另一端接地，我们就要设置为GPIO_PULLUP(上拉模式)了。

Speed：IO口速率（I/O口驱动电路的响应速度）
当STM32的GPIO端口设置为输出模式时，有三种速度可以选择：2MHz、10MHz和50MHz，通过选择速度来选择不同的驱动电路，达到最佳的噪声控制和降低功耗的目的。（高频的驱动电路，噪声也高，当不需要高的输出频率时，请选用低频驱动电路，这样非常有利于提高系统的EMI性能。）
STM32F429的端口输出速率为括号内容：

GPIO_SPEED_LOW; 　　（2）　　 2MHz注意：
GPIO_SPEED_MEDIUM;　（25）　 12.5MHz ~ 50MHz
GPIO_SPEED_FAST;　　（50）　　25MHz ~ 100 MHz
GPIO_SPEED_HIGH;　　（100）　 50MHz ~ 200MHz

Alternate：复用功能
本节课不讲。

CubeMx对GPIO的配置

注意，使用GPIO之前需要配置相应的时钟。当配置了引脚而显示了⚠RCC，证明需要RCC没有配置好。

1）在Pinout& Confiurgation页的Pinout view中，点击引脚，设置为GPIO_Input或GPIO_Output。
2）点击左栏的GPIO，选择配置的引脚，在界面下方中部靠左的位置可以看到类似PF4 Configuration这一栏，根据引脚输入输出类型的不同，有这些选项

GPIO output level(初始化输出电平)
GPIO mode(模式)
GPIO Pull-up/Pull-down(上下拉)
Maximum output speed (输出响应速度)
User Label(用户标签): 可以标记这个引脚是做什么用的，提高可读性。

3）点击右上角的GENERATE CODE生成工程
4）使用外部的工具链编译工程，确保没有问题。

代码分析

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * <h2><center>&copy; Copyright (c) 2020 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.</center></h2>
  *
  * This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
  * the "License"; You may not use this file except in compliance with the
  * License. You may obtain a copy of the License at:
  *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.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 ---------------------------------------------------------*/
SMBUS_HandleTypeDef hsmbus2;

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_I2C2_SMBUS_Init(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();
  MX_I2C2_SMBUS_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* 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 CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  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 = 168;
  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 busses 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_5) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/**
  * @brief I2C2 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_I2C2_SMBUS_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN I2C2_Init 0 */

  /* USER CODE END I2C2_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN I2C2_Init 1 */

  /* USER CODE END I2C2_Init 1 */
  hsmbus2.Instance = I2C2;
  hsmbus2.Init.AnalogFilter = SMBUS_ANALOGFILTER_ENABLE;
  hsmbus2.Init.OwnAddress1 = 0;
  hsmbus2.Init.AddressingMode = SMBUS_ADDRESSINGMODE_7BIT;
  hsmbus2.Init.DualAddressMode = SMBUS_DUALADDRESS_DISABLE;
  hsmbus2.Init.OwnAddress2 = 0;
  hsmbus2.Init.GeneralCallMode = SMBUS_GENERALCALL_DISABLE;
  hsmbus2.Init.NoStretchMode = SMBUS_NOSTRETCH_DISABLE;
  hsmbus2.Init.PacketErrorCheckMode = SMBUS_PEC_DISABLE;
  hsmbus2.Init.PeripheralMode = SMBUS_PERIPHERAL_MODE_SMBUS_SLAVE;
  if (HAL_SMBUS_Init(&hsmbus2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** configuration Alert Mode 
  */
  if (HAL_SMBUS_EnableAlert_IT(&hsmbus2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN I2C2_Init 2 */

  /* USER CODE END I2C2_Init 2 */

}

/**
  * @brief GPIO Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin : PF0 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : PF4 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
  HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : PF5 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;
  HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);

}

/* 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 */

  /* 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,
     tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/