GPIO的配置以及直流电机驱动的实现

一、GPIO概述

GPIO：General-purpose input/output 通用型输入输出的简称
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功能类似8051的P0—P3，其接脚可以供使用者由程控自由使用，PIN脚依现实考量可作为通用输入（GPI）或通用输出（GPO）或通用输入与输出（GPIO），如当clk generator, chip select等。
既然一个引脚可以用于输入、输出或其他特殊功能，那么一定有寄存器用来选择这些功能。对于输入，一定可以通过读取某个寄存器来确定引脚电位的高低；对于输出，一定可以通过写入某个寄存器来让这个引脚输出高电位或者低电位；对于其他特殊功能，则有另外的寄存器来控制它们。

1.GPIO寄存器

每个通用I/O 端口包括：
4 个32 位配置寄存器（GPIOx_MODER、GPIOx_OTYPER、GPIOx_OSPEEDR 和GPIOx_PUPDR）
2 个32 位数据寄存器（GPIOx_IDR 和GPIOx_ODR）
1 个32 位置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR)
1 个32 位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)
2 个32 位复用功能选择寄存器（GPIOx_AFRH 和GPIOx_AFRL）
但是由于本次实训采用固件库，不要求对寄存器有深入的了解

2.STM32F4xx GPIO功能

1）输入功能：芯片通过GPIO引脚获取外部电路的工作状态（1/0）
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2）输出功能：芯片通过GPIO引脚向外部电路输出一个电平状态（1/0）在芯片内部，采用是数字信号 1/0

3）功能复用：指将通用IO接入其他的外设控制器，成为其它外设的功能引脚，而不再直接与芯片内部处理交流
4）模拟输入：用来获取外部电路的连续变化的状态，用于AD/DA，模拟信号转为数字信号或者反之

3.STM32F4xx 固件库接口

stm32f4xx_dsp_stdperiph_lib_um.chm是一个固件库接口说明“词典”
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4.工作任务

     编写STM32程序，配置LED相应的引脚，并且控制LED灯的亮灭，实现闪烁和流水灯
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     查看电路原理图：STM32F4xx的芯片，总共有144个GPIO引脚，分为9组记作 GPIOA、GPIOB、GPIOC、……、GPIOI
     每组16个引脚，编号 0 ~ 15因此，GPIOA组的16个引脚，分别是 GPIOA0 GPIOA1GPIOA2…GPIOA15也可以简记为： PA0 PA1 PA2 … PA15
     由上述电路可知，本次使用的STM32开发板中的LED灯是共阳接法

在固件库中，实现GPIO引脚的配置和输出控制

1)使能GPIO外设时钟
在智能电子设备中，任何一个外设想要正常工作，都必须有一个时钟时钟对于外设控制器，等同于心脏对于人类

void RCC_AHB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_AHB1Periph, FunctionalState NewState)

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2)初始化配置GPIO

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct) @GPIOx：用来指定要配置的GPIO所在分组 GPIOA GPIOB ..GPIOI      @GPIO_InitStruct：指定GPIO初始化信息 结构体，其原型如下

typedef struct 
{uint32_t GPIO_Pin; //指定GPIO引脚编号 GPIO_Pin_0…… GPIO_Pin_15 GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; //指定GPIO 模式 typedef enum { GPIO_Mode_IN = 0x00, 输入功能 GPIO_Mode_OUT = 0x01, 输出功能GPIO_Mode_AF = 0x02, 复用功能 GPIO_Mode_AN = 0x03 模拟 }GPIOMode_TypeDef;GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;//指定GPIO 速率                     GPIO_Speed_100MHz GPIO_Speed_50MHz GPIO_Speed_25MHz GPIO_Speed_2MHz 20 GPIOOType_TypeDef GPIO_OType;//Output Type 输出类型GPIO_OType_PP 输出推挽：芯片 输出高电平，引脚等效于接VDD，芯片输出低电平，引 脚等效于接VSS （P-MOS和N-MOS都存在）GPIO_OType_OD 输出开漏：（P- MOS不存在，只有N-MOS）芯片输出高电平，引脚相当 于悬空，芯片输出低电平，引脚等效于接VSSGPIOPuPd_TypeDef GPIO_PuPd;//Pull-up Pull-down 上拉 下拉选择GPIO_PuPd_NOPULL 悬空，不接外 电路时，引脚电平状态不确定GPIO_PuPd_UP 带上拉，即使不接外 电路，引脚默认为高电平GPIO_PuPd_DOWN带下拉，即使不接 外电路，引脚默认为低电平
}GPIO_InitTypeDef;

例如：
将PF9引脚配置为通用推挽输出

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; 
/* 1.使能GPIOF组时钟 */ 
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GP IOF,ENABLE); 
/* 2.初始化配置GPIOF9通用推挽输出 */ 
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL; GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStruct);

3)输出函数

GPIO_SetBits向指定GPIO引脚输出高电平 （置位） 
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef * GPIOx, uint16_t GPIO_Pin GPIO_ResetBits想指定GPIO引脚输出低电 平（复位） 
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef * GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

例如：
PF9是共阳LED灯D1的控制引脚，配置好改引脚后，想要点亮D1
则：

void led_init(void)
{/*定义GPIO初始化信息结构体*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;/*1.使能GPIO组时钟*/RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);/*2.初始化配置GPIO通用推挽输出*/GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   =   GPIO_Pin_9 GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  =   GPIO_Mode_OUT;GPIO_InitStruct.GPIO_OType =   GPIO_OType_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed =   GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd  =   GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);/*3.默认点亮LED*/GPIO_ResetBits(GPIOF, GPIO_Pin_9);}

主函数延时配置

int main(void)
{/*设置延时函数的延时单位SystemCoreClock /1000=》Delay函数是ms级延时SystemCoreClock/1000000 =>Delay函数是us级延时HSE_vALUE =>外部高速时钟改为8000000(8M，取决于硬件晶振大小) stm32f4xx.h的L144SystemCoreClock = HSE_VALUE / PLL_M* PLL_N /PLL_P*/SysTick_Config(SystemCoreClock/1000);/*初始化LED配置*/led_init();/* Infinite loop */while (1){GPIO_ResetBits(GPIOF, GPIO_Pin_9);Delay(1000);GPIO_SetBits(GPIOF, GPIO_Pin_9);Delay(1000);}
}

二、直流电机驱动原理

通过STM32单片机程序控制L9110驱动电机转动，
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利用STM32F407开发板的复位键边上有一组 “Camera”接口，可以用来连接L9110信号输入端口

工作任务

在Carmera中找出4个GPIO引脚，用于连接L9110电机驱动模块的输入信号引脚，并且编写写程序配置改引脚，同时完成控制小车运动的函数的编写

#define A_1A GPIO_Pin_6
#define A_1B GPIO_Pin_7
#define B_1A GPIO_Pin_8
#define B_1B GPIO_Pin_9/*初始化控制GPIO*/
void control_init(void)
{/*定义GPIO初始化结构体*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;/*1.使能GPIOC组时钟*/RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);/*2.初始化GPIO通用推挽输出*/GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   =   A_1A | A_1B | B_1A | B_1B;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  =   GPIO_Mode_OUT;GPIO_InitStruct.GPIO_OType =   GPIO_OType_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed =   GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd  =   GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);/*3.默认复位*/GPIO_ResetBits(GPIOC, A_1A);GPIO_ResetBits(GPIOC, A_1B);GPIO_ResetBits(GPIOC, B_1A);GPIO_ResetBits(GPIOC, B_1B);
}/*控制车辆前进*/
void car_go(void)
{GPIO_ResetBits(GPIOC, A_1A);//0GPIO_SetBits(GPIOC, A_1B);//1GPIO_ResetBits(GPIOC, B_1A);//0GPIO_SetBits(GPIOC, B_1B);//1}/*控制车辆后退*/
void car_back(void)
{GPIO_ResetBits(GPIOC, A_1B);//0GPIO_SetBits(GPIOC, A_1A);//1GPIO_ResetBits(GPIOC, B_1B);//0GPIO_SetBits(GPIOC, B_1A);//1
}/*控制车辆停止*/
void car_stop(void)
{GPIO_ResetBits(GPIOC, A_1B);//0GPIO_ResetBits(GPIOC, A_1A);//0GPIO_ResetBits(GPIOC, B_1B);//0GPIO_ResetBits(GPIOC, B_1A);//0
}/*控制车辆左转*/
void car_turn_left(void)
{GPIO_ResetBits(GPIOC, A_1A);//0GPIO_SetBits(GPIOC, A_1B);//1GPIO_ResetBits(GPIOC, B_1B);//0GPIO_ResetBits(GPIOC, B_1A);//0
}/*控制车辆右转*/
void car_turn_right(void)
{GPIO_ResetBits(GPIOC, A_1B);//0GPIO_ResetBits(GPIOC, A_1A);//0GPIO_ResetBits(GPIOC, B_1A);//0GPIO_SetBits(GPIOC, B_1B);//1
}
B);//0GPIO_ResetBits(GPIOC, B_1A);//0
}/*控制车辆右转*/
void car_turn_right(void)
{GPIO_ResetBits(GPIOC, A_1B);//0GPIO_ResetBits(GPIOC, A_1A);//0GPIO_ResetBits(GPIOC, B_1A);//0GPIO_SetBits(GPIOC, B_1B);//1
}