CH32V103应用教程——GPIO(天问CH32V)

zly188 · 发表于 2021-11-27 09:45:37

本帖最后由 zly188 于 2021-11-27 09:52 编辑

本章通过点亮LED作为CH32V103系列MCU应用开发的第一个教程，其LED灯控制使用到GPIO外设的基本输出功能，本章将通过点亮LED对CH32V103的GPIO进行基本的学习了解。

1、GPIO简介及其库函数介绍
GPIO，全称为通用输入输出端口，其可与外部设备连接实现MCU与外部设备的通讯、控制、信号采集等功能。本教程即通过CH32V103的GPIO与LED连接，实现MCU对LED的输出控制。关于CH32V103 GPIO的具体介绍，可参考CH32V103应用手册和数据手册。

进行LED点亮程序编写之前，需对GPIO固件库进行了解。GPIO相关的函数和定义分布在固件库文件ch32v10x_gpio.c和头文件ch32v10x_gpio.h文件中，LED点亮程序需要调用GPIO固件库文件中某些函数，GPIO库函数相关函数如下：

void GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef* GPIOx);
void GPIO_AFIODeInit(void);
void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
void GPIO_StructInit(GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
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);
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);
void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);
void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
void GPIO_EventOutputConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource);
void GPIO_EventOutputCmd(FunctionalState NewState);
void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState);
void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource);

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1.1、void GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef* GPIOx)
功  能：将GPIOx外围寄存器初始化为其默认重置值。
参  数：GPIOx用来选择GPIO外设，取值可为GPIOA-GPIOG。

1.2、void GPIO_AFIODeInit(void)
功  能：将复用功能（重映射，事件控制与EXTI设置）重设为默认值。通俗理解可认为此函数功能为初始化所有的复用功能。
参  数：无。

1.3、void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
功  能： GPIO初始化函数，根据GPIO_InitStructure中的指定参数初始化GPIO外设寄存器。
参  数：GPIOx用来选择GPIO外设，取值可为GPIOA-GPIOG；GPIO_InitStructure为GPIO_InitTypedef类型结构体指针，指向包含GPIO外设配置信息的GPIO_InitTypedef结构体。

1.4、void GPIO_StructInit(GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
功  能：初始化结构体成员，即用其默认值填充每个GPIO_StructInit成员，包括GPIO_Pin、GPIO_Speed、GPIO_Mode等。
参  数：GPIO_StructInit为指向结构体GPIO_InitTypedef的指针，待初始化。

1.5、uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
功  能：读取指定端口管脚的输入（0或1）。
参  数：GPIOx用来选择GPIO外设，取值可为GPIOA-GPIOG；GPIO_Pin用来选择待读取的端口位。

1.6、uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx)
功  能：读取指定的GPIO输入数据端口。
参  数：无。

1.7、uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
功  能：读取指定端口管脚的输出（0或1）。
参  数：GPIOx用来选择GPIO外设，取值可为GPIOA-GPIOG；GPIO_Pin用来选择待读取的端口位。

1.8、uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx)
功  能：读取指定的GPIO输出数据端口。
参  数：无。

1.9、void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
功  能：设置指定的数据端口位，可理解为将指定的引脚设置为高电平。
参  数：GPIOx用来选择GPIO外设，取值可为GPIOA-GPIOG；GPIO_Pin用来选择待设置的端口位。

1.10、void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
功  能：清除指定的数据端口位，可理解为将指定的引脚设置为低电平。
参  数：GPIOx用来选择GPIO外设，取值可为GPIOA-GPIOG；GPIO_Pin用来选择待设置的端口位。

1.11、void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal)
功  能：设置或清除指定的数据端口位，可理解为将指定的引脚设置为高电平或低电平。
参  数：GPIOx用来选择GPIO外设，取值可为GPIOA-GPIOG；GPIO_Pin用来选择待设置的端口位；BitVal为指定待写入的值，该参数必须取枚举BitAction的其中一个值。

1.12、void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal)
功  能：向指定的GPIO端口写入数据
参  数：GPIOx用来选择GPIO外设，取值可为GPIOA-GPIOG；PortVal为待写入端口数据寄存器（ODR寄存器）的值。

1.13、void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
功  能：锁定GPIO管脚配置寄存器。
参  数：GPIOx用来选择GPIO外设，取值可为GPIOA-GPIOG；，GPIO_Pin为待锁定的端口位。

1.14、void GPIO_EventOutputConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource)
功  能：选择GPIO管脚用作事件输出
参  数：GPIO_PortSource为选择用作事件输出的GPIO端口；GPIO_PinSource为事件输出的管脚。

1.15、void GPIO_EventOutputCmd(FunctionalState NewState)
功  能：使能或失能事件输出
参  数：NewState为管脚重映射的新状态，该参数可以取ENABLE或DISABLE。

1.16、void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState)
功  能：更改指定管脚的映射。
参  数：GPIO_Remap为选择重映射的管脚；NewState为管脚重映射的新状态，该参数可以取ENABLE或DISABLE。

1.17、void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource)
功  能：选择GPIO管脚用作外部中断线路。
参  数：GPIO_PortSource为选择用作外部中断线源的GPIO端口;GPIO_PinSource为待设置的外部中断线路。

2、硬件设计
由于本次教程为点亮LED，需用到LED。开发板上带有单个LED（PC8）和八个LED（PB8-PB5），内部电路已经连接。电路图如下：
单个LED

图片1.png

8个LED流水灯

3、软件设计
本章将讲解点亮单个LED点亮程序。通过控制CH32V103 GPIO引脚的电平高低实现LED闪烁，图形化程序如下：
点亮单个LED
图片3.png

单个LED闪烁

使用HAL库写程序按下面步骤进行：
定义一个GPIO_InitTypeDef类型结构体，结构体成员包括GPIO_Pin、GPIO_Mode、GPIO_Speed；
使能GPIO时钟，否则GPIO引脚不工作，本次实验使能GPIOA时钟；
配置GPIO_InitTypeDef类型结构体成员参数，及配置GPIO引脚为对应引脚、GPIO模式为推挽输出、GPIO口输出速度为相应值；
调用库函数，初始化GPIO；
调用库函数，设置GPIO引脚输出电平。点亮单个LED

#include <CH32V103.h>
void LED_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);//使能与LED相关的GPIO端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; //配置GPIO引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //设置GPIO模式为推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置GPIO口输出速度
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); //调用库函数，初始化GPIOC
GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_8); //设置引脚输出高电平
}
int main(void)
{
CH32_Init();
LED_Init(); //LED初始化
GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_8);
while(1){
}
return 1;
}

复制代码

单个LED闪烁

#include <CH32V103.h>
void LED_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);//使能与LED相关的GPIO端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; //配置GPIO引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //设置GPIO模式为推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置GPIO口输出速度
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); //调用库函数，初始化GPIOC
GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_8); //设置引脚输出高电平
}
int main(void)
{
uint8_t i = 0;
CH32_Init();
LED_Init(); //LED初始化
while(1){
delay(250);
GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_8, (i==0) ? (i=Bit_SET):(i=Bit_RESET)); //设置PC8引脚状态翻转
}
return 1;
}

复制代码

教学视频：