stm32mp1 Cortex M4开发篇2：通过GPIO点亮LED灯详解

写在前面：

本文章为《ARM Cortex-M4裸机开发篇》系列中的一篇，，全系列总计14篇。笔者使用的开发平台为华清远见FS-MP1A开发板（STM32MP157开发板），Cortex-M4裸机开发篇除了讲M4裸机开发外，还会讲解通过M4控制资源扩展板上的各种传感器执行器模块（包括空气温湿度传感器、LED灯、数码管、蜂鸣器、震动马达、按键中断、风扇等），本篇是M4控制资源扩展板中的一篇。

资源扩展板是FS-MP1A开发板的扩展模块，主要包含了10余种助主流传感器、执行器件、总线控制器件，非常方便项目扩展用。可拓展开发智慧家庭、智能医疗、智能安防、工业控制、图像识别、环境检测等方向的10个左右综合项目，华清远见开发板也将配套提供所有项目的说明文档、实验源码、应用程序等资料。

针对FS-MP1A开发板，除了Cortex-M4裸机开发篇外，还包括其他多系列教程，包括Cortex-A7开发篇、FreeRTOS篇、Linux基础及应用开发篇、Linux系统移植篇、Linux驱动开发篇、硬件设计篇、人工智能机器视觉篇、Qt应用编程篇、Qt综合项目实战篇等。?id=622457259672

资源扩展板介绍

 

硬件介绍&资源扩展板可开发项目

Cortex-M4 GPIO编程

实验目的

熟悉STM32CubeIDE工具软件的使用。

掌握STM32CubeIDE软件的基本设计流程和设计步骤，能够使用工具进行设计、编程、仿真调试。

学习GPIO口的使用方法，掌握如何利用STM32MP157A芯片的I/O口控制LED。

实验环境

FS-MP1A开发平台

ST-Link仿真器

STM32CubeIDE开发软件

PC机 XP、Window7/10 (32/64bit)

实验原理

只要是对硬件操作，就要首先查看原理图。查看外设是和模块的MCU的哪个引脚相连。FS-MP1A开发平台上的LED的亮灭状态，与芯片上的引脚I/O输出电平有关。

FS-MP1A开发平台上LED的I/O：

 

 

 

 

IO操作重要结构体：GPIO_InitTypeDef

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/** * @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;

第一个成员变量Pin是所操作的管脚，第二个Mode是模式选择，第三个Pull是上拉下拉，或者都不加，第四个Speed是速度选择，第五个是管脚复用功能。一般我们只操作前四个。

IO口可以由软件配置成4种模式，其实操作的是GPIO的端口模式寄存器：

输入（复位状态）/input（reset state）

通用输出模式 / general purpose output mode

复用功能模式 / alternate function mode

模拟模式 / analog mode

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#define GPIO_MODE_INPUT ((uint32_t)0x00000000U) /*!< Input Floating Mode */#define GPIO_MODE_OUTPUT_PP ((uint32_t)0x00000001U) /*!< Output Push Pull Mode */#define GPIO_MODE_OUTPUT_OD ((uint32_t)0x00000011U) /*!< Output Open Drain Mode */#define GPIO_MODE_AF_PP ((uint32_t)0x00000002U) /*!< Alternate Function Push Pull Mode */#define GPIO_MODE_AF_OD ((uint32_t)0x00000012U) /*!< Alternate Function Open Drain Mode */

上面给两个寄存器赋值了，1~4位是GPIO端口模式寄存器，5~8位是端口输出类型寄存器（决定是推挽输出还是开漏输出）。

STM32的GPIO端口在作为输出时，可以软件配置端口最大支持的时钟速率，下图是端口输出速度寄存器，有以下几种速度选择：

 

 

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/** @defgroup GPIO_speed_define GPIO speed define * @brief GPIO Output Maximum frequency * @{ */#define GPIO_SPEED_FREQ_LOW ((uint32_t)0x00000000U) /*!< Low speed */#define GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM ((uint32_t)0x00000001U) /*!< Medium speed */#define GPIO_SPEED_FREQ_HIGH ((uint32_t)0x00000002U) /*!< Fast speed */#define GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH ((uint32_t)0x00000003U) /*!< High speed */

GPIO调用的HAL函数：

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState);

该函数其实是对BSRR寄存器进行操作。

第一个参数传的是GPIO所在的组，第二个是该组的几号管脚，第三个是对管脚进行置位。

实验步骤

打开STM32CubeIDE->File->New->STM32 Project

 

 

可以在左侧搜索框内输入芯片型号STM32MP157A进行搜索，选择对应芯片，点击Next

 

 

填写工程名，点击Finsh

 

 

点击Yes打开配置页面

 

 

 

 

搜索框内搜索LED对应GPIO引脚PZ5、PZ6、PZ7，左键点击设置为GPIO_Output

 

 

这里我们需要注意一下，和其他单片机不同，还需要继续设置“ Pin Reservation”给“ Cortex-M4”，否则STM32CubeMX不会生生成GPIO初始化相关代码。具体操作：在刚才选择的引脚上，鼠标右键选择“ Pin Reservation”->“ Cortex-M4”。

 

 

在Code Generator处选择为每个外设生成单独的C和H文件，这样设置方便阅读代码

 

 

完成以上设置后，Ctrl+S保存，会提示是否需要生成代码，选择Yes即可自动生成代码。系统会自动生成System Clock代码

 

 

 

 

添加GPIO函数说明：

我们需要在main.c中添加GPIO相关函数， GPIO引脚输出电平高低函数

 

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void bsp_led_on(void){ HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET);}void bsp_led_off(void){ HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_RESET);}

 

在main.c中调用函数改变GPIO引脚高低电平来改变LED灯的状态

 

 

上述为新建工程配置过程，可参考12.3.2章节进行导入已有工程，工程存放路径【华清远见-FS-MP1A开发资料\02-程序源码\ARM体系结构与接口技术\Cortex-M4\1_LED】

配置完成或导入工程后进行程序下载，具体步骤参考12.3.3节进行开发板连接，程序编译、下载

实验现象

可看到LED灯循环亮灭

 

硬件平台：华清远见FS-MP1A开发板（STM32MP157）