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GPIO输入及两个应用案例

article 2025/1/9 14:06:30

GPIO输入及两个应用案例

文章目录

GPIO输入及两个应用案例
- 1.关键字与c语言的差异
- 2.常用的四个GPIO库函数
- 3.按键控制LED
- - 3.1接线图
  - 3.2分类存放（硬件代码）
  - 3.4代码实现
  - - 3.4.1主函数（main的实现）
    - 3.4.2LED函数实现（开/关，状态转换）
    - - 函数的定义（LED.c）
      - 函数的声明（LED.h）
    - 3.4.3开关函数实现（检测按键状态）
    - - 开关函数的定义（key.c）
      - 开关函数声明（key.h）
    - 3.4.4头文件的拓展部分
- 4.光敏传感器控制蜂鸣器
- - 4.1接线图
  - 4.2代码实现
  - - 4.2.1主函数的实现（main.c）
    - 4.2.2蜂鸣器模块的定义（Buzzer.c）
    - 4.2.3蜂鸣器的声明（Buzzer.h）
    - 4.2.4光敏传感器的定义（LightSensor.c）
    - 4.2.5光敏传感器部分的声明（LightSensor.h）
- 5.总结GPIO的使用方法

1.关键字与c语言的差异

关键字	位数	表示范围	stdint关键字	ST关键字
char	8	-128 ~ 127	int8_t	s8
unsigned char	8	0 ~ 255	uint8_t	u8
short	16	-32768 ~ 32767	int16_t	s16
unsigned short	16	0 ~ 65535	uint16_t	u16
int	32	-2147483648 ~ 2147483647	int32_t	s32
unsigned int	32	0 ~ 4294967295	uint32_t	u32
long	32	-2147483648 ~ 2147483647
unsigned long	32	0 ~ 4294967295
long long	64	-(2^64)/2 ~ (2^64)/2-1	int64_t
unsigned long long	64	0 ~ (2^64)-1	uint64_t
float	32	-3.4e38 ~ 3.4e38
double	64	-1.7e308 ~ 1.7e308

关键字部分表示C语言时的名称，stdint表示现在库函数里面的名称，st关键字表示以前库函数的名称都是一个意思。

现在的库函数依然支持以前库函数的写法，因为内部有重新声明（为了兼容老版本）

2.常用的四个GPIO库函数

uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);用来读取输入数据寄存器某一个端口的输入值。他的参数是GPIOx和GPIO_Pin，用来指定某一个端口，返回值是uint8_t指的是高低电平。
uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);比上一个函数少了个bit，是用来读取整个输入数据寄存器的，参数只有一个GPIOx来指定外设，返回值是一个uint16_t，是一个16位的数据，每一位代表一个端口值。
uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);用来读取输出数据寄存器的某一个位。所以原则上说，它不是用来读取端口的输入数据的，一般用于输出模式下，用来看自己到底输出了什么。
uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);比上一个函数少了个bit，是用来读取整个输出寄存器的

3.按键控制LED

本实验任务：实现，按键PB1控PA1的亮灭，按键PB11控制PA2的亮灭

3.1接线图

3.2分类存放（硬件代码）

这里我们开始分层管理所以新建一个Hardware用来存放硬件

新建硬件库

在hardware处新建c文件

.c的文件中插入stm32的头文件

.h的头文件中加入下列代码以防止重复定义

#ifndef __LED_H//判断是否重复定义if not define
#define __LED_H//如果没有重复就定义


#endif//结束，对应开头的判断

3.4代码实现

3.4.1主函数（main的实现）

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "KEY.h"

//设置变量来接受返回值
uint8_t KeyNum;

int main(void){
	
	LED_Init();
	Key_Init();
	
	while(1){
		KeyNum = Key_getNum();
		if(KeyNum == 1){
			//LED1_on();
			LED1_turn();
		}
		if(KeyNum == 2){
			//LED1_off();
			LED2_turn();
		}
		
	}
}

3.4.2LED函数实现（开/关，状态转换）

函数的定义（LED.c）

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

//该.c文件用于定义函数
//定义LED初始化函数
void LED_Init(void){
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	//定义一个结构体
	GPIO_InitTypeDef GPIO_Structure;
	GPIO_Structure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	//打开0口和1口
	GPIO_Structure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 |GPIO_Pin_2;
	GPIO_Structure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Structure);
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1 |GPIO_Pin_2);
}
//灯亮
void LED1_on(void){
	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
}
//灯灭
void LED1_off(void){
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
}
//灯亮
void LED2_on(void){
	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);
}
//灯灭
void LED2_off(void){
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);
}
//LED1取反操作
void LED1_turn(void){
	//读取当前LED的输出状态
	if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1)==0){
		GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
	}else{
		GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
	}
}
//LED2取反操作
void LED2_turn(void){
	if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2)==0){
		GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);
	}else{
		GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);
	}
}

函数的声明（LED.h）

#ifndef __LED_H
#define __LED_H
//该.h文件用于函数的声明

void LED_Init(void);
void LED1_on(void);
void LED1_off(void);
void LED2_on(void);
void LED2_off(void);
void LED1_turn(void);
void LED2_turn(void);
#endif

3.4.3开关函数实现（检测按键状态）

开关函数的定义（key.c）

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

//初始化按键
void Key_Init(void){
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_Structure;
	//这里需要读取按键所以使用GPIO_Pin_IPU（上拉输入）
	GPIO_Structure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_Structure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;
	//输入模式下这个参数其实是没用的
	GPIO_Structure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Structure);
}

//获取按键的信息(按键的检测)
uint8_t Key_getNum(void){
	uint8_t KeyNum = 0;
	//读取到0则表示按键按下
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1)==0){
		//延时消除抖动
		Delay_ms(20);
		//按键一般是松手之后才会有动作的,等于0就表示一直按着
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1)==0){
			Delay_ms(20);
			KeyNum = 1;
		}
	}
	//判断Pin11的状态
		if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11)==0){
		
		Delay_ms(20);
		
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11)==0){
			Delay_ms(20);
			KeyNum = 2;
		}
	}
	return KeyNum;
}

开关函数声明（key.h）

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H

void Key_Init(void);
uint8_t Key_getNum(void);

#endif

3.4.4头文件的拓展部分

#ifndef __KEY_H，#define __KEY_H，#endif宏保护的解释：

#ifndef __KEY_H：这是一个预处理器指令，用于检查是否尚未定义宏 __KEY_H。ifndef 是 “if not defined” 的缩写。如果 __KEY_H 尚未被定义，那么预处理器将继续处理后续的代码。
#define __KEY_H：如果 __KEY_H 尚未被定义，那么这条指令将定义 __KEY_H 宏。这样做的目的是防止头文件被重复包含。如果没有这种保护机制，可能会导致重复定义错误。
#endif：结束 #ifndef 条件判断。
上述用于防止头文件的重复包含，而 __KEY_H 的具体名称可以根据自己的项目需要进行修改，但要保证唯一性和遵循一定的命名规则。

4.光敏传感器控制蜂鸣器

光敏传感器：遮住光线输出指示灯灭，代表输出高电平；松手时输出指示灯亮，代表输出低电平（光敏传感器的电位器可以调节高低电平的判断阈值，可以自行调节）

本实验任务：遮住光敏传感器，蜂鸣器鸣叫；未遮住光敏传感器，蜂鸣器不鸣叫。

4.1接线图

传感器控制蜂鸣器接线图

4.2代码实现

4.2.1主函数的实现（main.c）

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "Buzzer.h"
#include "LightSensor.h"


int main(void){
	//初始化蜂鸣器
	Buzzer_Init();
	//初始化传感器
	LightSensor_Init();
	
	while(1){
		//光线不好蜂鸣器叫
		if(LightSensor_Get()==1){
			Buzzer_on();
		}else{
			Buzzer_off();
		}
		
		//测试蜂鸣器模块
		/*Buzzer_on();
		Delay_ms(500);
		Buzzer_off();
		Delay_ms(500);
		Buzzer_turn();
		Delay_ms(500);
		Buzzer_turn();
		Delay_ms(500);*/
	}
}

4.2.2蜂鸣器模块的定义（Buzzer.c）

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

//初始化蜂鸣器
void Buzzer_Init(void){
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	
	//定义一个结构体
	GPIO_InitTypeDef GPIO_Structure;
	GPIO_Structure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	//打开0口和1口
	GPIO_Structure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
	GPIO_Structure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Structure);
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
}
//蜂鸣
void Buzzer_on(void){
	GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
}
//蜂不鸣
void Buzzer_off(void){
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
}

//对换蜂鸣器状态
void Buzzer_turn(void){
	
	if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_12)==0){
		GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
	}else{
		GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_12);
	}
}

4.2.3蜂鸣器的声明（Buzzer.h）

#ifndef __BUZZER_H
#define __BUZZER_H

//蜂鸣器初始化
void Buzzer_Init(void);
//蜂鸣器低电平
void Buzzer_on(void);
//蜂鸣器高电平
void Buzzer_off(void);

//蜂鸣器取反操作
void Buzzer_turn(void);
#endif

4.2.4光敏传感器的定义（LightSensor.c）

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void LightSensor_Init(void){
		RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	
	//定义一个结构体
	GPIO_InitTypeDef GPIO_Structure;
	//可以选择上拉输入，也可以选择浮空输入（如果始终接在端口上），只要保证引脚不会悬空即可
	GPIO_Structure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	//打开0口和1口
	GPIO_Structure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
	GPIO_Structure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Structure);
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_13);
}

uint8_t	LightSensor_Get(void){
	//直接获取传感器的输入数据
	return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_13);
}

4.2.5光敏传感器部分的声明（LightSensor.h）

#ifndef __LIGHT_SENSOR_H
#define __LIGHT_SENSOR_H

//传感器初始化
void LightSensor_Init(void);
//传感器输入的返回数据(高/低电平)
uint8_t	LightSensor_Get(void);

#endif

5.总结GPIO的使用方法

首先，初始化时钟，定义结构体，赋值结构体（mode（模式有8种），Pin（可通过逻辑或”|“来多选），Speed要求不高（50MHz就好）），最后使用GPIO_Init来初始化GPIO外设.

读取输入输出主要使用前面讲过的（GPIO输入和GPIO输出笔记）8个输入输出函数来实现

**模块化设计。**外围硬件较多就要把每个硬件的驱动函数分别分装起来（.c和.h）用于简化主函数的逻辑

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http://www.kler.cn/a/473041.html