通过使用CMSIS库函数实现点灯实验

1 如何使用CMIS库

#####如何使用此驱动#####==============================================================================[. .](#)启用GPIO AHB时钟使用以下函数:__HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE()。(#)使用HAL_GPIO_Init()配置GPIO引脚。(++)使用GPIO_InitTypeDef结构体中的“mode”成员配置IO模式(++)激活上拉，下拉电阻使用“拉”成员从GPIO_InitTypeDef结构。(++)在输出或交替功能模式选择时:速度为通过GPIO_InitTypeDef结构中的“Speed”成员配置。(++)在备用模式下为选择，备用功能连接IO通过GPIO_InitTypeDef结构中的“Alternate”成员配置。(++)当引脚用作ADC通道时，需要模拟模式或DAC输出。(++)在外部中断/事件的情况下，选择“Mode”成员从GPIO_InitTypeDef结构选择类型(中断或事件)和相应的触发事件(上升或下降或两者都有)。在外部中断/事件模式选择的情况下，配置NVIC IRQ优先级使用HAL_NVIC_SetPriority()映射到EXTI行，并使用HAL_NVIC_EnableIRQ()。(#)使用HAL_GPIO_ReadPin()获取在输入模式下配置的引脚电平。(#)设置/重置在输出模式下配置的引脚的电平HAL_GPIO_WritePin () / HAL_GPIO_TogglePin()。(#)锁定引脚配置直到下一次重置使用HAL_GPIO_LockPin()。(#)复位期间和复位后，备用功能不存在active，且GPIO引脚配置为输入浮动模式(JTAG除外)针)。(#) LSE振荡器引脚OSC32_IN和OSC32_OUT可作为通用器件使用(PC14和PC15)，当LSE振荡器关闭时,LSE优先于GPIO功能。。(#) HSE振荡器引脚OSC_IN/OSC_OUT可用作通用PH0和PH1，当HSE振荡器关闭时。HSE优先于GPIO功能。初始化：void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef  *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)输入参数检查：/* Check the parameters */assert_param(IS_GPIO_ALL_INSTANCE(GPIOx));assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Init->Pin));assert_param(IS_GPIO_MODE(GPIO_Init->Mode));

类似的处理，厂家的代码更加健壮。
引用库后需要先编译一下， 才能出现头文件.h。

2 如何利用CMSIS库操作IO

根据 Enable the GPIO AHB clock using the following function: __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE(). 初始化需首先调用 __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE()

在这里插入图片描述

     void LED0_Init(void){__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();}

提示警告：
打开stm32f4xx_hal_rcc_ex.h：
端口F的初始化宏定义：

    #define __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE()    do { \__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \SET_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIOFEN);\/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \tmpreg = READ_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIOFEN);\UNUSED(tmpreg); \} while(0U)

需要将头文件包含在代码中去。
在这里插入图片描述
加入初始化stm32f4xx_hal_gpio.c中的void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)，增加函数：HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)
参数1为：GPIOF，参数2为： gpio_info
先定义结构体参数gpio_info：GPIO_InitTypeDef gpio_info，而GPIO_InitTypeDef的定义在：#include "stm32f4xx_hal_gpio.h"中，引入：
在这里插入图片描述

提示错误：在这里插入图片描述

取地址，根据提示增加&，解决。
开始写gpio_info的参数，取值在"stm32f4xx_hal_gpio.h"中进行了定义，直接使用宏定义的值：
在这里插入图片描述

	gpio_info.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

定义速度Speed，头文件中的定义为：

            /** @defgroup GPIO_speed_define  GPIO speed define* @brief GPIO Output Maximum frequency* @{*/#define  GPIO_SPEED_FREQ_LOW         0x00000000U  /*!< IO works at 2 MHz, please refer to the product datasheet */#define  GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM      0x00000001U  /*!< range 12,5 MHz to 50 MHz, please refer to the product datasheet */#define  GPIO_SPEED_FREQ_HIGH        0x00000002U  /*!< range 25 MHz to 100 MHz, please refer to the product datasheet  */#define  GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH   0x00000003U  /*!< range 50 MHz to 200 MHz, please refer to the product datasheet  *//*** @}*/

其他可设置的模式：

           /** @defgroup GPIO_mode_define GPIO mode define* @brief GPIO Configuration Mode*        Elements values convention: 0x00WX00YZ*           - W  : EXTI trigger detection on 3 bits*           - X  : EXTI mode (IT or Event) on 2 bits*           - Y  : Output type (Push Pull or Open Drain) on 1 bit*           - Z  : GPIO mode (Input, Output, Alternate or Analog) on 2 bits* @{*/#define  GPIO_MODE_INPUT                        MODE_INPUT                                                  /*!< Input Floating Mode                   */#define  GPIO_MODE_OUTPUT_PP                    (MODE_OUTPUT | OUTPUT_PP)                                   /*!< Output Push Pull Mode                 */#define  GPIO_MODE_OUTPUT_OD                    (MODE_OUTPUT | OUTPUT_OD)                                   /*!< Output Open Drain Mode                */#define  GPIO_MODE_AF_PP                        (MODE_AF | OUTPUT_PP)                                       /*!< Alternate Function Push Pull Mode     */#define  GPIO_MODE_AF_OD                        (MODE_AF | OUTPUT_OD)                                       /*!< Alternate Function Open Drain Mode    */#define  GPIO_MODE_ANALOG                       MODE_ANALOG                                                 /*!< Analog Mode  */#define  GPIO_MODE_IT_RISING                    (MODE_INPUT | EXTI_IT | TRIGGER_RISING)                     /*!< External Interrupt Mode with Rising edge trigger detection          */#define  GPIO_MODE_IT_FALLING                   (MODE_INPUT | EXTI_IT | TRIGGER_FALLING)                    /*!< External Interrupt Mode with Falling edge trigger detection         */#define  GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING            (MODE_INPUT | EXTI_IT | TRIGGER_RISING | TRIGGER_FALLING)   /*!< External Interrupt Mode with Rising/Falling edge trigger detection  */#define  GPIO_MODE_EVT_RISING                   (MODE_INPUT | EXTI_EVT | TRIGGER_RISING)                     /*!< External Event Mode with Rising edge trigger detection             */#define  GPIO_MODE_EVT_FALLING                  (MODE_INPUT | EXTI_EVT | TRIGGER_FALLING)                    /*!< External Event Mode with Falling edge trigger detection            */#define  GPIO_MODE_EVT_RISING_FALLING           (MODE_INPUT | EXTI_EVT | TRIGGER_RISING | TRIGGER_FALLING)   /*!< External Event Mode with Rising/Falling edge trigger detection     *//*** @}*//** @defgroup GPIO_pull_define GPIO pull define* @brief GPIO Pull-Up or Pull-Down Activation* @{*/#define  GPIO_NOPULL        0x00000000U   /*!< No Pull-up or Pull-down activation  */#define  GPIO_PULLUP        0x00000001U   /*!< Pull-up activation                  */#define  GPIO_PULLDOWN      0x00000002U   /*!< Pull-down activation                *//*** @}*/```定义要操作的端口，gpio_info.Pin：gpio_info.Pin = GPIO_PIN_9;来源："stm32f4xx_hal_gpio.h"：```C/** @defgroup GPIO_pins_define GPIO pins define* @{*/#define GPIO_PIN_0                 ((uint16_t)0x0001)  /* Pin 0 selected    */#define GPIO_PIN_1                 ((uint16_t)0x0002)  /* Pin 1 selected    */#define GPIO_PIN_2                 ((uint16_t)0x0004)  /* Pin 2 selected    */#define GPIO_PIN_3                 ((uint16_t)0x0008)  /* Pin 3 selected    */#define GPIO_PIN_4                 ((uint16_t)0x0010)  /* Pin 4 selected    */#define GPIO_PIN_5                 ((uint16_t)0x0020)  /* Pin 5 selected    */#define GPIO_PIN_6                 ((uint16_t)0x0040)  /* Pin 6 selected    */#define GPIO_PIN_7                 ((uint16_t)0x0080)  /* Pin 7 selected    */#define GPIO_PIN_8                 ((uint16_t)0x0100)  /* Pin 8 selected    */#define GPIO_PIN_9                 ((uint16_t)0x0200)  /* Pin 9 selected    */#define GPIO_PIN_10                ((uint16_t)0x0400)  /* Pin 10 selected   */#define GPIO_PIN_11                ((uint16_t)0x0800)  /* Pin 11 selected   */#define GPIO_PIN_12                ((uint16_t)0x1000)  /* Pin 12 selected   */#define GPIO_PIN_13                ((uint16_t)0x2000)  /* Pin 13 selected   */#define GPIO_PIN_14                ((uint16_t)0x4000)  /* Pin 14 selected   */#define GPIO_PIN_15                ((uint16_t)0x8000)  /* Pin 15 selected   */#define GPIO_PIN_All               ((uint16_t)0xFFFF)  /* All pins selected */#define GPIO_PIN_MASK              0x0000FFFFU /* PIN mask for assert test *//*** @}*/```
其他参数采用复位值即可。
配置端口为高电平，用到的函数为HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)：
GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin定义按前述变量填写。
GPIO_PinStatw定义为enmu，枚举变量，定义为：
```C
/*** @brief  GPIO Bit SET and Bit RESET enumeration*/
typedef enum
{GPIO_PIN_RESET = 0,GPIO_PIN_SET
}GPIO_PinState;
/*** @}*/

此处定义为：GPIO_PIN_SET，初始化完成后，默认为不亮的。

两种实现方法的比较

更好的可移植性
更好的可靠性
代码占用的空间
更大更好的使用性

课后作业:

1:如何写一个更加通用移植性更好的控制灯的函数
利用库函数控制：

void Led_Ctrl(GPIo_TypeDef* GPIOx,uint16_t led_pin,uint8_t ctrl)
{if(LED_ON==ctrl)HAL_GPIO_WritePin(GPIOx, led_pin, GPIO_PIN_RESET);elseHAL_GPIO_WritePin(GPIOx, led_pin, GPIO_PIN_SET);
}

重新编译工程标准库的GPIO功能的时候出现了error: #20: identifier “HAL_StatusTypeDef” is undefined问题。
在这里插入图片描述
解决方式：#include "stm32f4xx_hal.h"后，添加user目录下的test.c(有main函数即可），成功编译。

include目录可添加指定目录：在这里插入图片描述
另外，GPIO_InitTypeDef 也可以采用指针形式，如： *p_gpio_info;

对指针的存储空间进行分配，用malloc

GPIO_InitTypeDef  *p_gpio_info; //方法2：定义指针
p_gpio_info = malloc(sizeof(GPIO_InitTypeDef));//如警告没有声明,则需要引用标准库：#include "stdlib.h"

更多的操作说明，以stm32f4xx_hal.c为例，提供了常用的硬件相关的API:
The HAL contains two APIs’ categories:
(+) Common HAL APIs
(+) Services HAL APIs
如：初始化HAL_StatusTypeDef HAL_Init(void)
主堆栈初始化：
/**

@brief Initialize the MSP.
@retval None
*/
__weak void HAL_MspInit(void)
延时函数：
__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay)
{
uint32_t tickstart = HAL_GetTick();
uint32_t wait = Delay;

/* Add a freq to guarantee minimum wait */
if (wait < HAL_MAX_DELAY)
可以尝试采用。

完整代码：

LED.C:


#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "stm32f4xx_hal_rcc.h"
#include "stm32f4xx_hal_gpio.h"
#include "stdlib.h"
#include "stm32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include "led.h"void LED0_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef  gpio_info;GPIO_InitTypeDef  *p_gpio_info; //方法2：定义指针p_gpio_info = malloc(sizeof(GPIO_InitTypeDef));//如警告没有声明,则需要引用标准库：#include "stdlib.h"__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();p_gpio_info->Pin = GPIO_PIN_10; //方法2：指针赋值p_gpio_info->Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;p_gpio_info->Speed = GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;gpio_info.Pin = GPIO_PIN_9;gpio_info.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;gpio_info.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM; //其他参数采用复位值即可HAL_GPIO_Init(GPIOF, &gpio_info);//HAL_GPIO_Init(GPIOF,p_gpio_info); //方法2HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);}void LED0_On()
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_10, GPIO_PIN_SET);
}void LED0_Off()
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_10, GPIO_PIN_SET);}void Led_Ctrl(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t led_pin,uint8_t ctrl)
{if(LED_ON==ctrl)HAL_GPIO_WritePin(GPIOx, led_pin, GPIO_PIN_RESET);elseHAL_GPIO_WritePin(GPIOx, led_pin, GPIO_PIN_SET);
}

test.c:

#include "systick.h"
#include "stm32f4xx.h"
#include "led.h"#define SYS_MAX_CLK 12
#define DELAY_1S    1000int main(void)
{LED0_Init();//初始化LEDOdelay_init(SYS_MAX_CLK);//初始化系统时钟while(1){/*LED0_On(); //点亮LEDOdelay_ms(1000); //延时1sLED0_Off(); //关闭LED0//delay_ms(1000); //延时1s*/Led_Ctrl(LED0_PIN_ROW, LED0_PIN, LED_ON);Led_Ctrl(LED1_PIN_ROW, LED0_PIN, LED_OFF);delay_ms(DELAY_1S); //延时1sLed_Ctrl(LED0_PIN_ROW, LED0_PIN, LED_OFF);Led_Ctrl(LED1_PIN_ROW, LED0_PIN, LED_ON);delay_ms(DELAY_1S); //延时1s}
}

led.h:

#include "stm32f4xx.h"
#include "systick.h"#ifndef __LED_H
#define __LED_H	 #define LED0_PIN_ROW GPIOF
#define LED1_PIN_ROW GPIOF#define LED0_PIN GPIO_PIN_9
#define LED1_PIN GPIO_PIN_10#define LED_ON  1
#define LED_OFF 2void LED0_Init(void);//初始化
void LED0_On(void);
void LED0_Off(void);
void Led_Ctrl(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t led_pin,uint8_t ctrl);void delay_init(u8 SYSCLK);
void delay_ms(u16 nms);
void delay_us(u32 nus);#endif

systick.h:

//摘自正点原子提供例程#ifndef __SYSTICK_H__
#define __SYSTICK_H__#include "stm32f4xx.h"typedef uint32_t  u32;
typedef uint16_t u16;
typedef uint8_t  u8;
static u8  fac_us=0;							//us延时倍乘数			   
static u16 fac_ms=0;							//ms延时倍乘数,在ucos下,代表每个节拍的ms数void delay_init(u8 SYSCLK);
void delay_us(u32 nus);
void delay_ms(u16 nms);#endif

systick.c:

#include "systick.h"//摘自正点原子提供例程
//初始化延迟函数
//当使用OS的时候,此函数会初始化OS的时钟节拍
//SYSTICK的时钟固定为HCLK时钟的1/8
//SYSCLK:系统时钟
void delay_init(u8 SYSCLK)
{
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 						//如果需要支持OS.u32 reload;
#endifSysTick->CTRL&=~(1<<2);					//SYSTICK使用外部时钟源	 fac_us=SYSCLK/8;						//不论是否使用OS,fac_us都需要使用
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 						//如果需要支持OS.reload=SYSCLK/8;						//每秒钟的计数次数 单位为K	   reload*=1000000/delay_ostickspersec;	//根据delay_ostickspersec设定溢出时间//reload为24位寄存器,最大值:16777216,在72M下,约合1.86s左右	fac_ms=1000/delay_ostickspersec;		//代表OS可以延时的最少单位	   SysTick->CTRL|=1<<1;   					//开启SYSTICK中断SysTick->LOAD=reload; 					//每1/delay_ostickspersec秒中断一次	SysTick->CTRL|=1<<0;   					//开启SYSTICK    
#elsefac_ms=(u16)fac_us*1000;				//非OS下,代表每个ms需要的systick时钟数   
#endif
}								    
//延时nus
//nus为要延时的us数.		    								   
void delay_us(u32 nus)
{		u32 temp;	    	 SysTick->LOAD=nus*fac_us; 				//时间加载	  		 SysTick->VAL=0x00;        				//清空计数器SysTick->CTRL=0x01 ;      				//开始倒数 	 do{temp=SysTick->CTRL;}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));	//等待时间到达   SysTick->CTRL=0x00;      	 			//关闭计数器SysTick->VAL =0X00;       				//清空计数器	 
}
//延时nms
//注意nms的范围
//SysTick->LOAD为24位寄存器,所以,最大延时为:
//nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK
//SYSCLK单位为Hz,nms单位为ms
//对72M条件下,nms<=1864 
void delay_ms(u16 nms)
{	 		  	  u32 temp;		   SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms;			//时间加载(SysTick->LOAD为24bit)SysTick->VAL =0x00;           			//清空计数器SysTick->CTRL=0x01 ;          			//开始倒数  do{temp=SysTick->CTRL;}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));	//等待时间到达   SysTick->CTRL=0x00;      	 			//关闭计数器SysTick->VAL =0X00;       				//清空计数器	  	    
}