STM32单片机C语言模块化编程实战:LED控制详解与示例

 一、开发环境

硬件:正点原子探索者 V3 STM32F407 开发板

单片机:STM32F407ZGT6

Keil版本:5.32

STM32CubeMX版本:6.9.2

STM32Cube MCU Packges版本:STM32F4 V1.27.1

之前介绍了很多关于点灯的方法,比如轮询、定时器中断、PWM等方式,这些都不是采用模块化分层的编写方式,往往会导致代码可读性差、重用性差、扩展性差以及测试和维护困难等问题。为了避免这些问题,我们实际工作中通常会采用模块化分层的编写方法,这样可以确保代码结构清晰、功能明确,提高代码的可读性和可维护性,同时降低功能之间的耦合度,增强代码的重用性(无论是STM32F103还是STM32F407或是STM32H系列等,直接将文件复制使用)和扩展性。模块化分层的编写方式还有助于实现代码的并行开发,提高开发效率,使得整个项目更加易于管理和维护。

我将为您详细阐述如何使用STM32F407的HAL库,并结合STM32CubeMX配置工具,通过轮询方式实现PF9和PF10引脚LED灯的闪烁。这一简洁而高效的流程将助您迅速掌握LED模块化分层的编写方法,轻松成为“点灯大师”。

用drv_led.h和drv_led.c作为一个独立的模块,并提供三个LED驱动程序的接口

int LedDrvInit(BoardLed led);//初始化指定的LED

int LedDrvWrite(BoardLed led, LedStatus status);//设置指定LED的状态

int LedDrvRead(BoardLed led);//读取指定LED的当前状态

 二、配置STM32CubeMX

  1. 启动STM32CubeMX,新建STM32CubeMX项目
  2. 选择MCU:在软件中选择你的STM32型号-STM32F407ZGT6。
  3. 选择时钟源:

  4. 配置时钟:
  5. 使能Debug功能:Serial Wire
  6. HAL库时基选择:SysTick
  7. 配置LED引脚:当前硬件的LED灯的引脚是PF9和PF10:在Pinout & Configuration标签页中,找到LED连接的GPIO端口,并设置为输出模式,通常选择Push-Pull,GPIO output level选低电平。
  8. 配置工程参数:在Project标签页中,配置项目名称和位置,选择工具链MDK-ARM。​ 9.生成代码:在Code Generator标签页中,配置工程外设文件与HAL库,勾选头文件.c和.h文件分开,然后点击Project > Generate Code生成代码。 

三、代码实现与部署

  1.  新建文件:LED灯的驱动drv_led.h和drv_led.c : drv_led.h

    #ifndef __DRV_LED_H
    #define __DRV_LED_Htypedef enum{LED1 = 1,LED2
    }BoardLed;typedef enum{led_on = 0,led_off = 1
    }LedStatus;#define LED1_PIN      GPIO_PIN_9
    #define LED1_PORT     GPIOF
    #define LED2_PIN      GPIO_PIN_10
    #define LED2_PORT     GPIOFint LedDrvInit(BoardLed led);
    int LedDrvWrite(BoardLed led, LedStatus status);
    int LedDrvRead(BoardLed led);#endif /* __DRV_LED_H */
    

    drv_led.c

    #include "drv_led.h"
    #include "stm32f4xx_hal.h"int LedDrvInit(BoardLed led)
    {switch(led){case LED1:{break;}case LED2:{break;}default:break;}return 0;
    }int LedDrvWrite(BoardLed led, LedStatus status)
    {switch(led){case LED1:{HAL_GPIO_WritePin(LED1_PORT, LED1_PIN, (GPIO_PinState)status);break;}case LED2:{HAL_GPIO_WritePin(LED2_PORT, LED2_PIN, (GPIO_PinState)status);break;}default:break;}return 0;
    }int LedDrvRead(BoardLed led)
    {LedStatus status = led_on;switch(led){case LED1:{status = (LedStatus)HAL_GPIO_ReadPin(LED1_PORT, LED1_PIN);break;}case LED2:{status = (LedStatus)HAL_GPIO_ReadPin(LED2_PORT, LED2_PIN);break;}default:break;}return status;
    }
    
  2. 将drv_led.c添加到所属组, drv_led.h添加到头文件的路径中。
  3. main.c添加代码
      /* USER CODE BEGIN 2 */LedDrvInit(LED1);LedDrvInit(LED2);/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */LedDrvWrite(LED1,led_on);LedDrvWrite(LED2,led_on);HAL_Delay(1000);LedDrvWrite(LED1,led_off);LedDrvWrite(LED2,led_off);HAL_Delay(1000);}/* USER CODE END 3 */
  4. 编译代码:Keil编译生成的代码。
  5. 烧录程序:将编译好的程序用ST-LINK烧录到STM32微控制器中。

四、运行结果

观察结果:一旦程序烧录完成并运行,你应该能看到实现PF9和PF10引脚LED灯的闪烁。如果一切正常,恭喜你,你现在已经是一个掌握模块化分层的编写“点灯大师”了!​​

五、总结

这些函数提供了一个与LED硬件交互的接口,使得软件开发者可以在不直接操作硬件的情况下控制LED的行为,可以直接用到STM32F103中,如果引脚不一样,只需修改引脚即可。通过上面的代码,希望你更多的采用模块化分层的编写方式,确保代码结构清晰、功能明确,提高可读性和可维护性,降低功能耦合,增强重用和扩展性,也促进并行开发,提升效率,便于项目管理和维护。

六、注意事项

1.确保你的开发环境和工具链已经正确安装和配置。

2.在STM32CubeMX中配置GPIO时,注意选择正确的引脚和模式。

3.在编写代码时,确保使用正确的GPIO端口和引脚宏定义。

4.LED没有按预期点亮,按一下复位键,检查代码、连接和电源是否正确。

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