STM32 基本GPIO控制

目錄

GPIO基礎知識

?編輯IO八種工作模式

固件庫實現LED點燈

蜂鳴器

按鍵基礎知識

?編輯繼電器

震動傳感器?

433M無線模塊?

GPIO基礎知識

GPIO(General-Purpose input/output,通用輸入/輸出接口)

用于感知外部信號（輸入模式）和控制外部設備（輸出模式）

?簡單模塊：LED,按鍵，蜂鳴器，溫度傳感器，使用一個GPIO就可以完成數據的傳輸/ 控制

復雜一點的模塊OLED，FLASH,六軸傳感器需要多個引腳組成“協議”傳輸數據， USART,IIC,SPI等協議 ?

?MCU單片機大都采用引腳復用模式也就是一個GPIO，可以直接控制它輸出高低電平，也可以設置為某個協議的引腳之一。此外，一些MCU的引腳，還能設置為ADC模式讀取模擬信號，或者設置為DAC模式輸出模擬信號

系統架構

IO八種工作模式

?引腳電平：0V~3.3V(數據1就是高電平就是3.3V，數據0就是低電平就是0V)，部分引腳可忍受5V?

STM32 IO工作模式

輸出模式有四種：推挽輸出，開漏輸出，復用開漏，復用推挽

輸入模式有四種：上拉輸入，下拉輸入，浮空輸入，模擬輸入

輸出模式：

1.推挽輸出（Push-Pull,pp）

讓輸出控制變成了VDD/VSS輸出，使得輸出電流增大 提高了輸出引腳的驅動能力，提高了電路的負載能力和開關的動作速度

數據寄存器為1時，下管斷開，上管導通，輸出直接接到VDD，輸出高電平

數據寄存器為0時，上管斷開，下管導通，輸出直接接到VSS，輸出低電平

?2.開漏輸出(Open-Drain,OD)

推挽輸出模式可以直接輸出高電平，開漏輸出需要外接上拉電阻才能輸出高電平（5v）

數據寄存器為1時，下管斷開，上管斷開，高阻模式

數據寄存器為0時，上管斷開，下管導通，輸出直接接到VSS，輸出低電平

這種模式下只有低電平有驅動能力，高電平是沒有驅動能力的

可以作為通信協議的驅動方式，在多機通信的情況下，這個模式可以避免各個設備的相互干擾

?開漏輸出的特性

????????利用外部電路驅動能力

????????實現電平轉換

????????方便實現“邏輯與” 功能

3.復用推挽/開漏輸出（Alternate Funtion,AF）

GPIO除了作為通用輸入輸出引腳使用以外，還可以作為片上外設（USART,IIC,SPI） 專用引腳（和其他輸出輸入的區別），既可以利用片上外設輸入也可以用來輸出，即一個引腳可以有多種用途，但是同一時刻一個引腳只能使用復用功能中 的一個

當引腳設置為復用功能的時候，可選擇推挽復用模式或者復用開漏模式，在設置為復用開 漏模式時，需要外接上拉電阻。

輸入模式：

1.上拉輸入(Input Pull-up)

如果接入上拉電阻，當引腳懸空時，還有上拉電阻來保證引腳的高電平? ?

VDD經過開關、上拉電阻，連接外部I/O引腳。當開關閉合時，外部I/O輸入信號時，默認 輸入高電平。 ?

2.下拉輸入(Input Pull-down)

VSS經過開關，下拉電阻，連接外部I/O引腳，當開關閉合時，外部I/O無輸入信號 時，默認輸入低電平?

?3.浮空輸入(Floating Input)

兩個上下拉電阻開關均斷開，沒有上拉也沒有下拉，I/O引腳直接連接TTL肖特基觸發器（對輸入電壓進行整形，如果輸入電壓大于某一閾值，輸出就會瞬間升為高電平，如果輸入電壓小于某一閾值，輸出就會瞬間降為低電平?）

此時，I/O引腳浮空，讀取的電平是不確定的，外部信號是什么電平，MCU引腳就輸 入什么電平

MCU復位上電后，默認為浮空輸入模式 ?

4.模擬輸入（Analoge mode） ?

兩個上下拉電阻開關均斷開，同事TTL肖特基觸發器也斷開，引腳信號直接連接模擬輸入，實現對外部信號的采集。 ?

?在輸入模式下輸出是無效的，在輸出模式下輸入都是有效的，因為一個端口只能有一個輸出，但可以有多個輸入

當使用外設配置GPIO時可以參考手冊給配置

固件庫實現LED點燈

1.LED燈

LED燈，是一種能夠將電能轉化為可見光的半導體器件

原理：當給P極施加正向電壓時，空穴和自由電子在P-N結復合，輻射出光子而發 光。?

2.控制LED燈

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

LED燈的正極接到了3.3V，LED燈的負極接到了PA1，也就是GPIOA1引腳 只需要控制PA1為相對應的低電平，即可點亮對飲的LED燈，輸出高電平則熄滅對應的LED 燈。 ?

（在這種電路連接中，當 LED 燈的正極接到 3.3V 電源時，它為 LED 提供了正向的電壓偏置，使得 LED 具備了導通發光的條件之一。而 LED 的負極連接到 PA1（GPIOA1 引腳），GPIOA1 引腳可以通過軟件編程來控制其輸出電平。

當 PA1 引腳輸出低電平時，此時 LED 燈的正負極之間形成了足夠的電壓差（3.3V - 低電平電壓，通常低電平電壓接近 0V），有電流從 3.3V 電源經過 LED 流向 PA1 引腳，從而使 LED 燈導通發光。

當 PA1 引腳輸出高電平時，假設高電平為 3.3V，那么 LED 燈正負極之間的電壓差為 0（或非常小），無法滿足 LED 導通所需的電壓條件，LED 燈中沒有電流通過，所以 LED 燈熄滅。

這種通過控制 GPIO 引腳電平來控制 LED 燈亮滅的方式是一種常見的數字邏輯控制方法，方便且易于通過軟件進行靈活的控制和管理，廣泛應用于各種電子設備和電路設計中。）

軟件設計流程

?初始化系統

????????初始化GPIO外設時鐘

????????初始化LED引腳（對于單片機來說是輸出）

（首先得定義這個變量才能用這個變量,用函數把它們裝起來）

輸出電平

首先在User中建立LED文件，LED：中新建led.h和led.c文件

從project中打開keil5，雙擊User將led.c添加進去，點擊魔術棒led.h文件加進去，雙擊led.c文件輸入#include "led.h"，因為我們要用庫函數要包含庫函數頭文件#include "stm32f10x.h"

1.初始化LED燈的函數（先將函數寫進led.h文件中）命名函數時用駝峰命名發

1.1初始化LED引腳GPIOA1，要用初始化的GPIO結構體，通過配置結構體我們可以初始化引腳

先在FWLIB中找到giop.c文件再找到giop.h庫在里面找到GIOP結構體GPIO_InitTypeDef，在led.c中重新定義GIOP結構體,在重新配置引腳，因為LED燈連接到板子上PA1所以引腳配置的是pin_1,要想LED燈點亮需要輸出低電平，所以配置的模式是推挽輸出

再從giop.c文件再找到giop.h中找到GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);函數，這個函數的作用是初始化GIOP的結構體，把上面函數真正初始化到結構體里面去，第一個參數是GPIOA，第二個參數是&led_initstruct（右鍵參數，上面是跳轉定義.c,下面是跳轉聲明.h）

1.2初始化時鐘APB2下的GPIOA

FWLIB中找到rcc.c文件再找到rcc.h找到RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)；函數，第一個參數是APB2下的哪一個外設，第二個參數是枚舉類型兩種狀態，失能和使能

最后總代碼要做main文件中運行,在main文件中寫入#include "led.h"就包含了上面的所有函數

在main函數中首先輸入初始化LED燈的函數，然后讓LED燈輸出低電平

?while(1)
? ? {
?? ?GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//這個函數是輸出低電平
? ? //右鍵查看函數聲明，第一個參數是GPIOA，第二個參數引腳1

????GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);//這個函數是輸出高電平
?? ? }

如何控制LED燈的閃爍？?（亮一秒關一秒：延時）

//軟件延時主要是讓CPU“空轉”，通過計算不同指令周期的時間，參考CPU主頻大小，大概算出延時時間，這種方法從表面看起來就不精確，但它是比較好實現；
void delay(uint16_t time)//延時1ms
{uint16_t i = 0;while(time --){i - 12000;while(i --);}}

蜂鳴器

1.蜂鳴器的種類

蜂鳴器是一種常用的電子發聲元器件，采用直流電壓供電。廣泛應用于計算機，打印 機，報警器，電子玩具，汽車電子設備燈等產品中常見的蜂鳴器可分為有源蜂鳴器和 無源蜂鳴器。

?2.蜂鳴器的控制方式

有源蜂鳴器：內部有震蕩源，只要通電即可自動發出固定頻率的聲音。（頻率固定無 法控制音色）

無源蜂鳴器：內部無震蕩源，需要外部脈沖信號驅動發聲，聲音頻率可變。（可改變 頻率來改變音色）

3.區分蜂鳴器

從外觀上來看兩種蜂鳴器形狀相似，有源蜂鳴器底部有黑膠密封。

無源蜂鳴器底部可以看到電路板，兩種蜂鳴器都標注有正負極。 ?

GPIO控制蜂鳴器?

VCC通過杜邦線接到板子3.3V,GND接到板子GND,I/O口接到普通單片機I/O口即可，當I/O口往蜂鳴器輸出低電平時，蜂鳴器就會叫，如果輸出高電平就會關掉

軟件設計流程（和LED燈類似）

????????初始化系統

????????????????初始化GPIO外設時鐘GPIOA

????????????????初始化蜂鳴器的引腳A3

????????輸出電平控制蜂鳴器 ?

初始化和LED燈一樣

?輸出電平控制蜂鳴器 ?

按鍵基礎知識

GPIO的特點： 具有內部上拉或下拉的功能 可以使用外部下拉或上拉

按鍵連接示意圖:

沒按下開關的時候PC13和PA0都是沒有連接外部電平的（默認電平），當按鍵按下的時候會出入GND低電平，所有我們可以判斷如果檢測PA0是低電平說明按鍵按下則我們控制燈亮，如果PC13引腳檢測到的電平是低電平，我們就可以判斷這個按鍵按下，則就把燈關掉

按鍵控制LED燈

軟件設計流程

? ? ? ? 初始化系統

? ? ? ? ? ? ? ? 初始化GPIO時鐘

? ? ? ? ? ? ? ? 初始化按鍵和LED引腳

? ? ? ? 檢測按鍵輸入電平來控制LED燈

? ? ? ? ? ? ? ? SW2控制燈開（PA0）

? ? ? ? ? ? ? ? SW3控制燈關（PC13）

初始化系統

?檢測按鍵輸入電平來控制LED燈

繼電器

1.繼電器的工作原理
繼電器是一個電控開關，工作原理基于電磁感應，繼電器包括一個電磁線圈和一組觸點。常用于控制高電流或高電壓的電路，例如自動控制原理，電力系統和自動化設備中，由于可靠性和電氣隔離的特性可以實現小電流實現大電流，繼電器在各種應用中都有廣泛的用途。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

2.繼電器的引腳說明
1.VCC(+):供電正極，連接此引腳到電源，以提供繼電器所需的電流

2.GND(-): 地，連接此引腳到電源的負極或者地。

3.IN:控制輸入信號，通常用于連接控制信號，當該信號變化，繼電器切換狀態。

(IN如果接了低電平，這個繼電器是連接的狀態（閉合）IN如果接了高電平，就是斷開的狀態)

IN不管是高電平還是低電平，控制的是NO端和NC端

4.COM(common):公共端，通常是中間的觸點，與常開或常閉觸點相連

5.NO(Normally Open):常開接口，繼電器吸合前懸空，吸合后于COM連接

6.NC(Normally Closed):常閉接口，繼電器吸合前與COM連接，吸合后懸空

(測試手中繼電器是5v還是3.3v:首先用杜邦線連接VCC和GND另一端接到板子上的5V和GND此時紅燈亮了，如果IN口接到低電平（3.3v高電平）綠燈會亮，說明繼電器不是5V不是他的工作電壓，再重新用杜邦線連接VCC和GND另一端接到板子上的3.3V和GND此時紅燈亮了，如果IN口接到低電平綠燈會亮，再重新接到3.3v說明繼電器是3.3V是他的工作電壓，并且是低電平導通)

初始化系統

????????初始化繼電器IN引腳對應的GPIO外設時鐘

????????初始化繼電器IN的引腳輸出模式（IN獲得低電平就打開，IN獲得高電平就斷開，所以IN連接單片機，單片機要輸出引腳高或者低，所以是輸出模式）

輸出電平控制繼電器開和關

?輸出電平控制繼電器開和關

震動傳感器?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

1.震動傳感器工作原理

震動傳感器黑色震動檢測傳感器，工作時電源LED燈常量（說明這個模塊左右兩邊都有LED燈，

左邊是電源指示燈，另外的信號燈只有在震動的瞬間才會亮），震動信號檢測LED燈發生震動的

時候會

保持亮的過程。正常工作模塊DO口輸出高電平,震動瞬間DO口輸出低電平，用于各種震動觸發作

用，防盜報警，智能小車，電子積木燈等。

中間有個旋鈕是控制震動傳感器的靈敏度

2.震動傳感器硬件引腳接線

1.VCC:接到板子電源的5V或者3.3V。

2.GND:地，連接到板子電源的負極或者GND.

3.DO: 數字信號輸出口，可以與單片機相連檢測環境是否發生震動。（如果這個震動傳感器震動了，它就會把這個信號通過DO口發生給單片機，對于單片機來說它是輸入的，所以再編程是要以輸入IO的狀態）

3震動傳感器軟件開發流程

? ? ? ? 初始化系統

? ? ? ? ? ? ? ? 初始化震動傳感器DO相連的單片機引腳時鐘

? ? ? ? ? ? ? ? 初始化震動傳感器DO相連的單片機引腳輸入配置

? ? ? ? 檢測震動控制LED燈

#include "stm32f10x.h"
#include "shake.h"void Shake_Init()
{GPIO_InitTypeDef GPIOInitstruct;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIOInitstruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIOInitstruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
//上拉輸入還是下拉輸入都不影響，最終還是以輸入電平為主
//配置上拉相當于 int a = 1,下拉相反GPIO_Init(GPIOA, &GPIOInitstruct);}

正常沒有震動時輸出高電平，有震動的時候輸出低電平，如果DO口接受到低電平就控制板子上A1這個燈亮

#include "stm32f10x.h"
#include "main.h"
#include "led.h"
#include "bear.h"
#include "key.h"
#include "relay.h"
#include "shake.h"void delay(uint16_t time){uint16_t i = 0;while(time --){i = 12000;while(i--);}}int  main()
{Shake_Init();Led_Init();while(1){if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == 0)
//如果單片機引腳PA0接受到低電平(震動傳感器震動)，就會控制A1燈亮一秒滅一秒{	GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);delay(1000);GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);delay(1000);}else
//如果沒有接受到低電平，就會熄滅{GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);}}}

小項目：震動感應燈

?繼電器的作用是，如果開的情況下就會把COM和NO端連接在一起，就相當于LED燈直接和單片機的VCC相連接的，這時燈就會亮，如果是關的情況下COM和NO就不會連接在一起，LED燈就是滅的狀態

如果震動器震動則控制繼電器開?，繼電器開就表示COM和NO連接在一起，LED就會亮

?

#include "relay.h"
#include "stm32f10x.h"void Relay_Init()
{GPIO_InitTypeDef GPIOInitstruct;//初始化引腳的位置取決于IN引腳的接線，這時我們接到板子上PA0引腳
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIOInitstruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIOInitstruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;GPIOInitstruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Init(GPIOA, &GPIOInitstruct);}	


#include "stm32f10x.h"
#include "shake.h"void Shake_Init()
{GPIO_InitTypeDef GPIOInitstruct;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIOInitstruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIOInitstruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;GPIO_Init(GPIOA, &GPIOInitstruct);}
#include "stm32f10x.h"
#include "main.h"
#include "led.h"
#include "bear.h"
#include "key.h"
#include "relay.h"
#include "shake.h"void delay(uint16_t time){uint16_t i = 0;while(time --){i = 12000;while(i--);}}int  main()
{Relay_Init();Shake_Init();GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
//這個函數的作用是讓我們每次上電時繼電器先關上while(1){if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1) == 0)//如果單片機從震動器得到低電平{
//則繼電器亮一下，說明IN口得到低電平使繼電器工作，COM和NO閉合使單片機上的低電平輸出小燈，使小燈亮GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);delay(1000);GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);delay(1000);}else{GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);}	}}

433M無線模塊

1.433M無線模塊工作原理

數據發射模塊的工作頻率為315M，采用聲表諧振器SAW穩頻，頻率穩定度極高，當環境溫度

在-25~+85度之間變化時，頻飄僅為3ppm。

接收到信號，接收模塊對應針腳輸出高電平，有D0 D1 D2 D3，可能對遙控器的A/B/C/D。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

?2.引腳接線

1.供電正極，連接此引腳到電源，以提供433M無線模塊所需的電流

2.GND(-):地，連接此引腳到電源的負極或者地。

3.D0-D4:連接控制輸入信號通常用于連接控制信號，當按鍵變換控制外設信號

3.433M控制燈軟件開發流程

????????初始化系

????????????????初始化433M D0-D4引腳對應的GPIO外設時鐘

????????????????初始化433M D0-D4引腳配置

????????433M按鍵控制外設

小項目:433M無線遙控燈 （一個按鍵控制燈開，一個按鍵控制燈關）

?正常按下A按鍵,D0會輸出高電平發送給A0，B按鍵按下，D1會輸出高電平發送給A2，我們要實現D0按下燈開，D1按下燈關，板子是輸入模式

首先要初始化A0和A2兩個引腳，同時我們要控制板子上的LED燈 還要初始化A1的引腳

#include "stm32f10x.h"
#include "shake.h"void Shake_Init()
{GPIO_InitTypeDef GPIOInitstruct;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIOInitstruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_2;
//這里同時初始化兩個引腳GPIOInitstruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
//板子是輸入模式GPIO_Init(GPIOA, &GPIOInitstruct);}#include "led.h"
#include "stm32f10x.h"
void Led_Init()
{GPIO_InitTypeDef led_initstruct;led_initstruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;led_initstruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;led_initstruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Init(GPIOA, &led_initstruct);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
}
#include "stm32f10x.h"
#include "main.h"
#include "led.h"
#include "bear.h"
#include "key.h"
#include "relay.h"
#include "shake.h"int  main()
{Shake_Init();Led_Init();while(1){if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == 1)//如果A0引腳檢測到了高電平，說明按鍵A按下，無線模塊接受到信號并輸出給板子，要控制燈亮{GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//就輸出低電平讓燈亮}else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2) == 1)//如果A2引腳檢測到了高點哦，說明按鍵B按下，無線模塊接受到信號并輸出給板子，要控制燈滅{GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//就輸出高電平讓燈滅}}}

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&#x1f31f; 各位看官好&#xff0c;我是maomi_9526&#xff01; &#x1f30d; 種一棵樹最好是十年前&#xff0c;其次是現在&#xff01; &#x1f680; 今天來學習C語言的相關知識。 &#x1f44d; 如果覺得這篇文章有幫助&#xff0c;歡迎您一鍵三連&#xff0c;分享給更…
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Spark，流量統計案例

Spark，流量統計案例

提前創好一個文件夾分為四個類 FlowBean中的代碼內容為&#xff1a;package org.example.flow; import org.apache.hadoop.io.Writable; import java.io.DataInput; import java.io.DataOutput; import java.io.IOException; //hadoop 序列化 //三個屬性&#xff1a;手機…
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下載油管視頻 - yt-dlp

下載油管視頻 - yt-dlp

文章目錄 1. yt-dlp與you-get介紹1.1 主要功能對比1.2 使用場景1.3 安裝 2. 基本命令介紹2.1 默認下載視頻2.2 指定畫質和格式規則2.3 下載播放列表2.4 備注 3. 參考資料 之前只使用you-get下載b站視頻&#xff0c;當時了解you-get也可下載油管視頻&#xff0c;但之前無此需求&…
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基于javaweb的SSM+Maven教材管理系統設計與實現(源碼+文檔+部署講解）

基于javaweb的SSM+Maven教材管理系統設計與實現(源碼+文檔+部署講解）

技術范圍&#xff1a;SpringBoot、Vue、SSM、HLMT、Jsp、PHP、Nodejs、Python、爬蟲、數據可視化、小程序、安卓app、大數據、物聯網、機器學習等設計與開發。 主要內容&#xff1a;免費功能設計、開題報告、任務書、中期檢查PPT、系統功能實現、代碼編寫、論文編寫和輔導、論文…
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VS2022+QT環境配置及基本操作

VS2022+QT環境配置及基本操作

參考文章 2025最新&#xff01;Visual Studio 2022 QT6.7 環境配置全攻略&#xff1a;一鍵搞定安裝與亂碼問題&#xff0c;開發效率翻倍&#xff01;&#xff08;全網最詳細教程&#xff0c;手把手教你搭建完美開發環境&#xff01;&#xff09;_vs2022 qt-CSDN博客 下載QT …
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使用percona-toolkit同步mysql表數據

使用percona-toolkit同步mysql表數據

背景 做了主備mysql的配置以后&#xff0c;可能因為切換過程造成不一致的情況&#xff0c;這個時候可以處理的方式是全量導入再導出&#xff0c;這個有個問題就是操作的數據太多了 我們只需要數據補全同步即可 mysql的同步是基于binlog的&#xff0c;如果沒有記錄的部分的數據…
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MDG 實現后端主數據變更后快照自動刷新的相關設置

MDG 實現后端主數據變更后快照自動刷新的相關設置

文章目錄 前言實現過程BGRFC期初配置&#xff08;可選&#xff09;設置 MDG快照 BGRFC維護BP出站功能模塊 監控 前言 眾所周知&#xff0c;在MDG變更請求創建的同時&#xff0c;所有reuse模型實體對應的快照snapshot數據都會記錄下來。隨后在CR中&#xff0c;用戶可以修改這些…
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