【NUCLEO-L476RG学习笔记】基于HAL库的GPIO例程介绍

在上一篇文章中，我们介绍了搭建Keil开发环境，并建立了第一个LED例程。现在我们来看看这个例程是怎么工作的。

根据NUCLEO-L476RG的原理图，可以看出LD2二极管连接到PA5，USER按键连接到PC13。

使用GPIO的第一步时使能时钟。该功能通过RCC(Reset and clock control)寄存器控制。所有的GPIO连接到AHB2总线。HAL库提供了专门的函数来启用GPIOA的时钟：

1. __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE

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该函数定义可在文件stm32l4xx_hal_rcc.h找到，其实现函数如下：

1. #define __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()           do { \
2.                                                        __IO uint32_t tmpreg; \
3.                                                       SET_BIT(RCC->AHB2ENR, RCC_AHB2ENR_GPIOAEN); \
4.                                                      /* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
5.                                                      tmpreg = READ_BIT(RCC->AHB2ENR, RCC_AHB2ENR_GPIOAEN); \
6.                                                      UNUSED(tmpreg); \
7.                                                      } while(0)

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通过实现函数可知，主要方式是通过RCC_AHB2ENR寄存器的第0位（GPIOA EN）置位来实现。

接下来我们需要定义一个GPIO_InitTypeDef结构体来设置GPIO的参数设置。

1. GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;

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该结构体有5个参数：

1. Pin 选择引脚编号

2. Mode 设置GPIO的工作模式

3. Pull 设置引脚的上拉/下拉

4. Speed 设置GPIO输出的最大频率

5. Alternate 设置选择引脚的复用功能

其中每项都有自己的选项

■  Pin：指定需要配置的GPIO管脚，该选项可以是以下的任何值：

   ■  GPIO_PIN_0:  选择引脚0；

   ■  GPIO_PIN_1: 选择引脚1；

   ■  GPIO_PIN_2:  选择引脚2；

   ■  GPIO_PIN_3:  选择引脚3；

   ■  GPIO_PIN_4:  选择引脚4；

   ■  GPIO_PIN_5:  选择引脚5；

   ■  GPIO_PIN_6:  选择引脚6；

   ■  GPIO_PIN_7:  选择引脚7；

   ■  GPIO_PIN_8:  选择引脚8；

   ■  GPIO_PIN_9:  选择引脚9；

   ■  GPIO_PIN_10：  选择引脚10；

   ■  GPIO_PIN_11：  选择引脚11；

   ■  GPIO_PIN_12：  选择引脚12；

   ■  GPIO_PIN_13：  选择引脚13；

   ■  GPIO_PIN_14：  选择引脚14；

   ■  GPIO_PIN_15：  选择引脚15；

   ■  GPIO_PIN_All： 选择所有的引脚；

   ■  GPIO_PIN_MASK：引脚掩码；

■  Mode：指定选择引脚的工作模式

   ■  GPIO_MODE_INPUT：悬浮输入模式

   ■  GPIO_MODE_OUTPUT_PP：推挽输出模式

   ■  GPIO_MODE_OUTPUT_OD：漏极开路输出模式

   ■  GPIO_MODE_AF_PP：复用功能推挽模式

   ■  GPIO_MODE_AF_OD：复用功能漏极开路模式

   ■  GPIO_MODE_ANALOG：模拟模式

   ■  GPIO_MODE_ANALOG_ADC_CONTROL：模拟模式，用于ADC转换

   ■  GPIO_MODE_IT_RISING：上升沿触发检测的外部中断模式

   ■  GPIO_MODE_IT_FALLING：下降沿触发检测的外部中断模式

   ■  GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING：上升/下降沿触发检测的外部中断模式

   ■  GPIO_MODE_EVT_RISING：上升沿触发检测的外部事件模式

   ■  GPIO_MODE_EVT_FALLING：下降沿触发检测的外部事件模式

   ■  GPIO_MODE_EVT_RISING_FALLING：上升/下降沿触发检测的外部事件模式

   ■  Pull：指定引脚的上拉/下拉

   ■  GPIO_NOPULL：无上拉/下拉电阻

   ■  GPIO_PULLUP：带有上拉电阻

   ■  GPIO_PULLDOWN：带有下拉电阻

■  Speed：指定引脚的输出频率：

    ■  GPIO_SPEED_FREQ_LOW：输出频率最大为5MHz

    ■  GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM：输出频率范围5MHz-25MHz   

    ■  GPIO_SPEED_FREQ_HIGH：输出频率范围25MHz-50MHz

    ■  GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH：：输出频率范围50MHz-80MHz

HAL库提供了GPIO的初始化函数HAL_GPIO_Init()。该函数声明位于stm32l4xx_hal_gpio.h文件中。

1. void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef  *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)

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我们需要将连接LD2的引脚PA5设置成推挽输出模式、带上拉电阻和输出频率最大为80MHz。具体代码如下：

1. GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;
2. 
   
3. __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
4. 
   
5. GPIO_InitStruct.Mode  = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
6. GPIO_InitStruct.Pull  = GPIO_PULLUP;
7. GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
8. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
9. HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

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这样Led的配置就算完成了。我们可以使用以下代码点亮该Led：

1. HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);

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使用以下代码熄灭Led灯：

1. HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);

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也可以实现闪烁Led的效果：

1. HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5);

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现在我们来设置USER按键。根据上面的藐视，我们需要将USER用户按钮设置成悬浮输入模式、带上拉和最大输出80MHz。代码如下：

1. __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
2. 
   
3. GPIO_InitDef.Pin = GPIO_PIN_13;
4. GPIO_InitDef.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
5. GPIO_InitDef.Pull = GPIO_PULLUP;
6. GPIO_InitDef.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
7. //Initialize pins
8. HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitDef);

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我们可以使用以下函数来读取输入引脚的当前状态：

1. HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13))

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以下是程序所有的代码：

1. #include "stm32l4xx.h"
2. #include "stm32l4xx_hal_rcc.h"
3. #include "stm32l4xx_hal_gpio.h"
4. 
   
5. int main(void) {
6.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitDef;
7.         
8.         __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
9. 
   
10.         GPIO_InitDef.Pin = GPIO_PIN_5;
11.         GPIO_InitDef.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
12.         GPIO_InitDef.Pull = GPIO_NOPULL;
13.         GPIO_InitDef.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
14.         //Initialize pins
15.         HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitDef);
16. 
    
17.         __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
18. 
    
19.         GPIO_InitDef.Pin = GPIO_PIN_13;
20.         GPIO_InitDef.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
21.         GPIO_InitDef.Pull = GPIO_PULLDOWN;
22.         GPIO_InitDef.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
23.         //Initialize pins
24.         HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitDef);
25. 
    
26.         while (1) {
27.             if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13)) {
28.                     HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
29.             } else {
30.                     HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
31.             }
32.     }
33. }

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下载到NUCLEO-L476开发板。开发板上的LD2点亮。当按下蓝色的USER按键时，LD2熄灭。