从单片机的启动说起一个单片机到点灯发生了什么下——使用GPIO点一个灯
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前言
HAL库对GPIO的抽象
核心分析:HAL_GPIO_Init
前言
我们终于到达了熟悉的地方,对GPIO的初始化。经过漫长的铺垫,我们终于历经千辛万苦,来到了这里。关于GPIO的八种模式等更加详细的细节,由于只是点个灯,我们不做所有的分析。
HAL库对GPIO的抽象
HAL库对GPIO的抽象可以说是到了一个巅峰。使能一个GPIO,被化简到了一个非常显然的步骤。
-
使能对应GPIO所在的Port的时钟
-
设置GPIO对应的模式——点灯的时候,我们是推挽强力的控制外设
-
使用HAL_GPIO_Init函数注册到寄存器当中
-
做一些Post Init工作。比如说,我们明确的要求拉高拉低GPIO。这个,需要根据外设电路来实现
以我板子上外接的PA9作为一个例子把!
static void __open_gpioclk(){__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
}
CCGPIOInitTypeDef led0_init = {.type = {.Pin = GPIO_PIN_9,.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP,.Speed = GPIO_SPEED_HIGH,.Pull = GPIO_PULLUP},.open_clock = __open_gpioclk,.post_init = __post_init,.port = GPIOF
};
void configure_ccgpio(CCGPIOType* type, CCGPIOInitTypeDef* initer)
{type->port = initer->port;type->pinType = initer->type.Pin;
// oh shit, the open clock is missing initediniter->open_clock ? initer->open_clock() : __die();
HAL_GPIO_Init(type->port, &initer->type);
if(initer->post_init) initer->post_init(type);
}
核心分析:HAL_GPIO_Init
我们只是简单的点个灯,这个函数就可被化简为如下的逻辑
void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)
{uint32_t position;uint32_t ioposition = 0x00U;uint32_t iocurrent = 0x00U;uint32_t temp = 0x00U;
/* 检查参数 */assert_param(IS_GPIO_ALL_INSTANCE(GPIOx));assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Init->Pin));assert_param(IS_GPIO_MODE(GPIO_Init->Mode));
/* 配置GPIO引脚 */for(position = 0U; position < GPIO_NUMBER; position++){/* 获取IO引脚位置 */ioposition = 0x01U << position;/* 获取当前IO引脚的状态 */iocurrent = (uint32_t)(GPIO_Init->Pin) & ioposition;
...
/* 配置引脚为高电平来点亮LED */GPIOx->ODR |= iocurrent; // 设置为高电平}}
}
这就是为什么我们可以使用Pin9 | Pin10完成我们的组操作,因为内部,我们是逐个比特的完成我们对GPIO的设置,对于每一个满足——的确是我们要设置的GPIO
if(iocurrent == ioposition){/* --------------------- GPIO模式配置 ------------------------*//* 仅当输出模式时才需要配置 */if(((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE) == MODE_OUTPUT)){/* 配置IO速度 */assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_Init->Speed));temp = GPIOx->OSPEEDR;temp &= ~(GPIO_OSPEEDER_OSPEEDR0 << (position * 2U));temp |= (GPIO_Init->Speed << (position * 2U));GPIOx->OSPEEDR = temp;
/* 配置IO输出类型 */temp = GPIOx->OTYPER;temp &= ~(GPIO_OTYPER_OT_0 << position);temp |= (((GPIO_Init->Mode & OUTPUT_TYPE) >> OUTPUT_TYPE_Pos) << position);GPIOx->OTYPER = temp;
/* 配置IO输出模式 */temp = GPIOx->MODER;temp &= ~(GPIO_MODER_MODER0 << (position * 2U));temp |= ((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE) << (position * 2U));GPIOx->MODER = temp;}
也就是说,设置我们的输出类型是下面的:
-
上拉是指在GPIO引脚与电源(通常是3.3V或5V)之间连接一个电阻,这样当引脚处于输入状态时,如果没有外部信号驱动该引脚,它会自动被拉到高电平。也就是被高电平拽上去了!
-
下拉是指在GPIO引脚与地(0V)之间连接一个电阻,这样当引脚处于输入状态时,如果没有外部信号驱动该引脚,它会自动被拉到低电平。也就是被低电平拽下去了!
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无上下拉配置意味着不连接任何上拉或下拉电阻。当GPIO引脚处于输入模式时,它的电平状态将取决于外部电路。如果没有外部驱动信号,这个引脚将处于浮空状态(Hi-Z),可能会导致电平不稳定,容易受到噪声干扰。
中的一种。至于GPIO的速度,则是分为低速中速高速。我们的输出模式大致分两种:
-
推挽输出(Push-pull):这种输出类型意味着GPIO引脚可以驱动电流流向负载,并且在输出高电平和低电平时都会主动提供电流。即引脚会主动拉高电平和拉低电平。它是最常用的输出类型。
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开漏输出(Open-drain):这种输出类型意味着GPIO引脚只有在输出低电平时才会提供电流(拉低电平),而在输出高电平时,它不会输出电流,而是处于高阻态(Hi-Z)。通常需要外部上拉电阻来将引脚拉到高电平。你会在使用软件IIC的时候,再看到它。
所以,笔者按照给出的这个原理图:配置为上拉的情况,确保初始化后不会立马被点亮。

很好,现在,我们终于来到了点灯!
set_ccgpio_state(&led0, CCGPIO_LOW);
void set_ccgpio_state(CCGPIOType* type, CCGPIOState state)
{HAL_GPIO_WritePin(type->port, type->pinType, (state ? (GPIO_PIN_SET) : (GPIO_PIN_RESET)));
}
此时此刻,我们的GPIO就会被拉到低,形成一个高低的电压差,存在的电流就把我们的LED导通了!

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