STM32-GPIO_EXTI_TIM
一、GPIO
1、GPIO基本结构
2、GPIO模式
通过配置GPIO的端口配置寄存器，端口可以配置成以下8种模式
| 模式名称 |
性质 |
特征 |
| 浮空输入 |
数字输入 |
可读取引脚电平，若引脚悬空，则电平不确定 |
| 上拉输入 |
数字输入 |
可读取引脚电平，内部连接上拉电阻，悬空时默认高电平 |
| 下拉输入 |
数字输入 |
可读取引脚电平，内部连接下拉电阻，悬空时默认低电平 |
| 模拟输入 |
模拟输入 |
GPIO无效，引脚直接接入内部ADC |
| 开漏输出 |
数字输出 |
可输出引脚电平，高电平为高阻态，低电平接VSS |
| 推挽输出 |
数字输出 |
可输出引脚电平，高电平接VDD，低电平接VSS |
| 复用开漏输出 |
数字输出 |
由片上外设控制，高电平为高阻态，低电平接VSS |
| 复用推挽输出 |
数字输出 |
由片上外设控制，高电平接VDD，低电平接VSS |
3、配置流程（点亮LED）
- 初始化GPIO对应的外设时钟RCC
- 初始化GPIO的基础配置（端口复用、对应引脚，传输速度、输入输出模式等等）
- 根据原理图，决定引脚的电平状态
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| /* GPIOD Periph clock enable */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
/*Configure PB0 、PB1and PB5 in output pushpull mode*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
while (1)
{
printf("Green Led is coming!\n");
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); //Ì
Delay(10);
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
Delay(10);
printf("Blue Led is coming!\n");
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1); //6
Delay(10);
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);
Delay(10);
printf("Red Led is coming!\n");
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5); //۬
Delay(10);
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
Delay(10);
}
//LED状态翻转
// R-红色
#define LED1_GPIO_PORT GPIOB
#define LED1_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED1_GPIO_PIN GPIO_Pin_5
// G-绿色
#define LED2_GPIO_PORT GPIOB
#define LED2_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED2_GPIO_PIN GPIO_Pin_0
// B-蓝色
#define LED3_GPIO_PORT GPIOB
#define LED3_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED3_GPIO_PIN GPIO_Pin_1
/* 直接操作寄存器的方法控制 IO */
#define digitalToggle(p,i) {p->ODR ^=i;} //输出反转状态
/* 定义控制 IO 的宏 */
#define LED1_TOGGLE digitalToggle(LED1_GPIO_PORT,LED1_GPIO_PIN)
#define LED2_TOGGLE digitalToggle(LED2_GPIO_PORT,LED2_GPIO_PIN)
#define LED3_TOGGLE digitalToggle(LED3_GPIO_PORT,LED3_GPIO_PIN)
|
4、复用功能AFIO
二、EXTI
1、中断系统
中断：在主程序运行过程中，出现了特定的中断触发条件（中断源），使得CPU暂停当前正在运行的程序，转而去处理中断程序，处理完成后又返回原来被暂停的位置继续运行
中断优先级：当有多个中断源同时申请中断时，CPU会根据中断源的轻重缓急进行裁决，优先响应更加紧急的中断源
中断嵌套：当一个中断程序正在运行时，又有新的更高优先级的中断源申请中断，CPU再次暂停当前中断程序，转而去处理新的中断程序，处理完成后依次进行返回
中断数量：68个可屏蔽中断通道，包含EXTI、TIM、ADC、USART、SPI、I2C、RTC等多个外设
中断管理：使用NVIC统一管理中断，每个中断通道都拥有16个可编程的优先等级，可对优先级进行分组，进一步设置抢占优先级和响应优先级
2、中断控制器（NVIC）
1、NVIC基本结构
2、NVIC的作用
- NVIC是用来统一分配中断优先级和管理中断的
- NVIC是内核外设（不需要初始化外设时钟RCC）
3、外部中断/事件控制器(EXTI)
1、EXTI的作用：EXTI可以监测指定GPIO口的电平信号，当其指定的GPIO口产生电平变化时，EXTI将立即向NVIC发出中断申请，经过NVIC裁决后即可中断CPU主程序，使CPU执行EXTI对应的中断程序
2、EXTI支持的触发方式：上升沿/下降沿/双边沿/软件触发
3、通道数：16个GPIO_Pin，外加PVD输出、RTC闹钟、USB唤醒、以太网唤醒
4、EXTI基本结构
- 每个GPIOX都有16个引脚
- 通过AFIO中断引脚选择功能，将GPIOA触发中断的引脚对应到EXTI的GPIO_pin通道（GPIOA_PIn1—>EXTI GPIO_pin1）
- 其中，中断5-9和10-15属于同一根触发线
4、配置流程
按键作为中断源，触发一次LED灯状态转变
- 开启案按键对应的GPIO的RCC时钟
- 配置NVIC中断控制器结构体NVIC_InitTypeDef
- 配置按键对应的GPIO的输入模式
- 配置EXTI结构体EXTI_InitTypeDef
- 注册EXTI中断服务函数
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| // 引脚定义
// R-红色
#define LED1_GPIO_PORT GPIOB
#define LED1_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED1_GPIO_PIN GPIO_Pin_5
// G-绿色
#define LED2_GPIO_PORT GPIOB
#define LED2_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED2_GPIO_PIN GPIO_Pin_0
// B-蓝色
#define LED3_GPIO_PORT GPIOB
#define LED3_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED3_GPIO_PIN GPIO_Pin_1
/* 直接操作寄存器的方法控制 IO */
#define digitalToggle(p,i) {p->ODR ^=i;} //输出反转状态
/* 定义控制 IO 的宏 */
#define LED1_TOGGLE digitalToggle(LED1_GPIO_PORT,LED1_GPIO_PIN)
#define LED2_TOGGLE digitalToggle(LED2_GPIO_PORT,LED2_GPIO_PIN)
#define LED3_TOGGLE digitalToggle(LED3_GPIO_PORT,LED3_GPIO_PIN)
//初始化中断控制器，配置优先级
static void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* 配置 NVIC 为优先级组 1 */
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
/* 配置中断源：按键 1 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = KEY1_INT_EXTI_IRQ;
/* 配置抢占优先级：1 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
/* 配置子优先级：1 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
/* 使能中断通道 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
//初始化EXTI中断配置
void EXTI_Key_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
/* 开启按键 GPIO 口的时钟 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(KEY1_INT_GPIO_CLK,ENABLE);
/* 配置 NVIC 中断 */
NVIC_Configuration();
/*--------------------------KEY1 配置---------------------*/
/* 选择按键用到的 GPIO */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY1_INT_GPIO_PIN;
/* 配置为浮空输入 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(KEY1_INT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
/* 选择 EXTI 的信号源 */
GPIO_EXTILineConfig(KEY1_INT_EXTI_PORTSOURCE, \
KEY1_INT_EXTI_PINSOURCE);
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = KEY1_INT_EXTI_LINE;
/* EXTI 为中断模式 */
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
/* 上升沿中断 */
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
/* 使能中断 */
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
}
//注册中断服务函数
void KEY1_IRQHandler(void)
{
//确保是否产生了 EXTI Line 中断
if (EXTI_GetITStatus(KEY1_INT_EXTI_LINE) != RESET)
{
// LED1 取反
LED1_TOGGLE;
//清除中断标志位
EXTI_ClearITPendingBit(KEY1_INT_EXTI_LINE);
}
}
//主函数
int main(void)
{
/* LED 端口初始化 */
LED_GPIO_Config();
/* 初始化 EXTI 中断，按下按键会触发中断，
* 触发中断会进入 stm32f10x_it.c 文件中的函数
* KEY1_IRQHandler 和 KEY2_IRQHandler，处理中断，反转 LED 灯。
*/
EXTI_Key_Config();
/* 等待中断，由于使用中断方式，CPU 不用轮询按键 */
while (1)
{
}
}
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三、TIM
1、定时器简介
- 可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断
- 16位计数器、预分频器、自动重装寄存器的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时（计数器：执行计数定时的寄存器，每来一个时钟，计数器加一，预分频器：对计数的时钟进行分频，让计数更加灵活，自动重装寄存器：计数的目标值，就是记多少个数产生中断）
2、定时器分类
| 类型 |
编号 |
总线 |
功能 |
| 高级定时器 |
TIM1、TIM8 |
APB2 |
拥有通用定时器全部功能，并额外具有重复计数器、死区生成、互补输出、刹车输入等功能 |
| 通用定时器 |
TIM2、TIM3、TIM4、TIM5 |
APB1 |
拥有基本定时器全部功能，并额外具有内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等功能 |
| 基本定时器 |
TIM6、TIM7 |
APB1 |
拥有定时中断、主模式触发DAC的功能 |
3、定时中断基本结构
- RCC、ETR、ITRx和TIx：是定时器的可选时钟源
- 时基单元：决定了计数的次数、时间和重装值
- 运行控制：决定了定时器的触发方式
- 中断输出控制：表示的是定时中断触发的流程
4、定时LED翻转
4.1、配置流程
- 开启定时器TIM3外设时钟APB1
- 初始化时基单元TIM_TimeBaseStructure结构体（TIM_TimeBaseInitTypeDef）
- 定时器中断优先级配置
- 编写定时器中断服务函数
4.2、代码实现
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| // 引脚定义
// R-红色
#define LED1_GPIO_PORT GPIOB
#define LED1_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED1_GPIO_PIN GPIO_Pin_5
// G-绿色
#define LED2_GPIO_PORT GPIOB
#define LED2_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED2_GPIO_PIN GPIO_Pin_0
// B-蓝色
#define LED3_GPIO_PORT GPIOB
#define LED3_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED3_GPIO_PIN GPIO_Pin_1
/* 直接操作寄存器的方法控制 IO */
#define digitalToggle(p,i) {p->ODR ^=i;} //输出反转状态
/* 定义控制 IO 的宏 */
#define LED1_TOGGLE digitalToggle(LED1_GPIO_PORT,LED1_GPIO_PIN)
#define LED2_TOGGLE digitalToggle(LED2_GPIO_PORT,LED2_GPIO_PIN)
#define LED3_TOGGLE digitalToggle(LED3_GPIO_PORT,LED3_GPIO_PIN)
//定时器宏定义
#define BASIC_TIM TIM3
#define BASIC_TIM_APBxClock_FUN RCC_APB1PeriphClockCmd
#define BASIC_TIM_CLK RCC_APB1Periph_TIM3
#define BASIC_TIM_IRQ TIM3_IRQn
#define BASIC_TIM_IRQHandler TIM3_IRQHandler
//基本定时器模式配置
void BASIC_TIM_Config(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
// 开启定时器时钟, 即内部时钟 CK_INT=72M
BASIC_TIM_APBxClock_FUN(BASIC_TIM_CLK, ENABLE);
// 自动重装载寄存器周的值 (计数值)
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=1000;
// 累计 TIM_Period 个频率后产生一个更新或者中断
// 时钟预分频数为 71，则驱动计数器的时钟 CK_CNT = CK_INT / (71+1)=1M
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= 71;
// 时钟分频因子 ，基本定时器没有，不用管
//TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
// 计数器计数模式，基本定时器只能向上计数，没有计数模式的设置
//TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
// 重复计数器的值，基本定时器没有，不用管
//TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
// 初始化定时器
TIM_TimeBaseInit(BASIC_TIM, &TIM_TimeBaseStructure);
// 清除计数器中断标志位
TIM_ClearFlag(BASIC_TIM, TIM_FLAG_Update);
// 开启计数器中断
TIM_ITConfig(BASIC_TIM,TIM_IT_Update,ENABLE);
// 使能计数器
TIM_Cmd(BASIC_TIM, ENABLE);
// 暂时关闭定时器的时钟，等待使用
//BASIC_TIM_APBxClock_FUN(BASIC_TIM_CLK, DISABLE);
}
// 中断优先级配置
void BASIC_TIM_NVIC_Config(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
// 设置中断组为 0
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
// 设置中断来源
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = BASIC_TIM_IRQ ;
// 设置主优先级为 0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
// 设置抢占优先级为 3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
static uint32_t time=0;
static uint32_t LED_FLAG=0;
//定时器中断服务程序
void BASIC_TIM_IRQHandler (void)
{
if ( TIM_GetITStatus( BASIC_TIM, TIM_IT_Update) != RESET )
{
if ( time == 100 )
{ /* 1000 * 1 ms = 1s 时间到 */
time = 0;
/* LED1 取反 */
LED_FLAG=！LED_FLAG;
}
time++;
printf("current time=%d\n",time);
TIM_ClearITPendingBit(BASIC_TIM , TIM_FLAG_Update);
}
}
int main(void)
{
//GPIO初始化
/* GPIOD Periph clock enable */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
/* Configure PD0 and PD2 in output pushpull mode */
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;// | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_5; //0（绿）,1（蓝）,5(红）
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
/* 基本定时器TIM3定时配置 */
BASIC_TIM_Config();
/* 配置基本定时器TIM3的中断优先级 */
BASIC_TIM_NVIC_Config();
while (1)
{
if (LED_FLAG)
{
/* LED1 取反 */
LED1_TOGGLE;
}
printf("current time=%d\n",time);
}
}
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