GPIO（LED航情燈、信號燈控制）一、LED1.1 LED簡介LED（Light Emitting Diode）即為發光二極管的縮寫。LED是一種在生活中非常常見的照明發光器件。LED的在我們生活中形態種類非常的多，如下圖所示。 盡管LED在我們生活中形態非常地多，但這所有的LED在電路里均使用如下圖所示的符號來表示。
1.2 LED發光原理LED最重要的一個發光結構就是燈內如綠豆大小般的燈珠。雖然它的體積很小，但它卻內有乾坤，如下圖所示為LED內部構造。 這個結構極其復雜，一共分為好幾層：最上層叫做P型半導體層、中間層為發光層、最下層叫做N型半導體層。 從物理學角度來理解：當電流通過晶片時，N型半導體內的電子與P型半導體內的空穴在發光層劇烈地碰撞復合產生光子，以光子的形式發出能量（即大家看見的光）。 二、GPIO2.1 GPIO簡介GPIO(General-purpose input/output)，通用的輸入輸出的簡稱，單片機的引腳可以供使用者自由使用，可以配置為輸出，也可以配置為輸入。其中輸出又可以是輸出“高電平”或者“低電平”。在電子電路中“高電平”是電壓高的狀態，用邏輯來表示即為1，“低電平”是電壓低的狀態，用邏輯來表示即為0。 STM32F103系列是意法半導體基于ARM Cortex M3內核的32位單片機，飛控上用的主核心是48腳的STM32F103CBT6，其引腳如下圖所示。 STM32F103CBT6的GPIO的功能較多，有A、B、C、D等四組GPIO，每組每個GPIO口都可以作為輸出輸出口使用之外， 還能作為復用引腳使用， 比如串口、I2C、SPI 等特殊接口的引腳。 但是需要注意的是每個引腳的復用功能是有限制的， 所以硬件連接時需要注意每個引腳有哪些復用功能， 這個可以在 STM32F103的數據手冊中查看。GPIO 口一共有 8 種模式，分別為：浮空輸入，上拉輸入，下拉輸入，模擬輸入，開漏輸出，推挽輸出，推挽式復用功能，開漏式復用功能，如下表所示。 STM32F103GPIO工作模式 GPIO的工作模式 | | | | （1）GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空輸入
（2）GPIO_Mode_IPU 上拉輸入
（3）GPIO_Mode_IPD 下拉輸入
（4）GPIO_Mode_AIN 模擬輸入 | （1）GPIO_Mode_Out_OD 開漏輸出（帶上拉或者下拉）
（2）GPIO_Mode_AF_OD 復用開漏輸出（帶上拉或者下拉）
（3）GPIO_Mode_Out_PP 推挽輸出（帶上拉或者下拉）
（4）GPIO_Mode_AF_PP 復用推挽輸出（帶上拉或者下拉） | （1）10MHZ
（2）2MHZ
（3）50MHZ
|
這8種功能我們就不一一介紹了， 有興趣可以上網搜索了解一下，這里主要講解一下開漏輸出和推挽輸出的區別。
（1）開漏輸出：
輸出端相當于三極管的集電極. 需要上拉電阻才能得到高電平， 利用外部上拉電阻的驅動能力，減少IC內部的驅動，驅動能力強，適合于做電流型的驅動，可達到20mA。
（2）推挽輸出：
可以輸出高，低電平,連接數字器件，是由兩個參數相同的三極管或 MOSFET以推挽方式連接，各負責正負半周的波形放大任務。電路工作時，兩只對稱的功率開關管每次只有一個導通，所以導通損耗小、效率高，既提高電路的負載能力，又提高開關速度。 總結一下：推挽輸出可以輸出強高低電平，連接數字器件；而開漏輸出只可以輸出低電平，高電平得靠外部電阻拉高。輸出端相當于三極管的集電極，要得到高電平狀態需要上拉電阻才行，適合于做電流型的驅動，其吸收電流的能力相對強（一般20ma以內）。 2.2 GPIO相關寄存器STM32F103的每個GPIO端口有：兩個32位配置寄存器(GPIOx_CRL和GPIOx_CRH)、兩個32位數據寄存器(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)、一個32位置位/復位寄存器(GPIOx_BSRR)、一個16位復位寄存器(GPIOx_BRR)、一個32位鎖定寄存器(GPIOx_LCKR)。 （1）GPIOx_CRL寄存器（x=A~G）
該寄存器用于配置IO0~7的輸入輸出模式以及速率設置。 （2）GPIOx_CRH寄存器（x=A~G）
該寄存器用于配置IO8~15的輸入輸出模式以及速率設置。 （3）GPIOx_IDR寄存器(x=A~G)
IDR是GPIO的輸入數據寄存器。通過IDR寄存器可以讀出IO的狀態。需要注意的是IDR寄存器只能以字（16位）的形式讀出。 （4）GPIOx_ODR寄存器(x=A~G)
ODR是GPIO的輸出數據寄存器。通過ODR寄存器可以輸出高低電平。 （5）GPIOx_BSRR寄存器(x=A~G)
BSRR是GPIO的端口位設置/清除寄存器。BSRR寄存器的高16位是清除IO位，低16位是置位IO位。需要注意的是BSRR只有在寫入1的時候，相應的功能才有作用，寫入0是無效的。 （6）GPIOx_BRR寄存器(x=A~G)
BRR是GPIO的端口位清除寄存器。BRR基礎只有在寫入1的時候，相應的功能才有作用，寫入0無效。 （7）GPIOx_LCKR寄存器(x=A~G)
LCKR是GPIO的端口配置鎖定寄存器。LCKR寄存器用來鎖定IO口的配置，設置后，除了復位后不能再配置IO的狀態。 2.3 GPIO實驗本節實驗的內容是周期性點亮無人機的航情燈以及信號燈，其中航情燈在四個螺旋槳底下，而信號燈則在開關兩側。 查看原理圖可以得知無人機的航情燈同一接在NPN三極管Q1上，而三極管的基極又接在了單片機的PA8上；兩個信號燈分別接在了PC13和PC14上。
編寫代碼的思路如下表所示 1 | | 1、定義結構體； 2、使能時鐘； 3、填充結構體； 4、裝載結構體。 | | | |
按照代碼思路，編寫代碼（通過調用官方庫） 如下圖所示：
完成配置后只需要周期點亮以及關閉LED即可。
其中延時如下圖所示。
保存、編譯、下載，如下圖所示，1為保存，2為編譯，3為下載。
下載代碼到飛控上，就可以看到飛控的LED指示燈以及四個螺旋槳下面的航情燈周期閃爍的現象了，如下圖所示。
2.飛控開發基礎-【1】GPIO.pdf
(1.09 MB, 下載次數: 18)
2020-3-26 15:24 上傳
點擊文件名下載附件
1
| 
