20251002 - 点灯

约 2080 字大约 7 分钟

2025-10-01

这部分没有图很难看懂，但是我懒得放图片了，主要从代码角度做个存档吧。

Q1：什么是单片机？

通俗地说：相当于一台“微型电脑”，集成了一台计算机的核心部件（CPU、RAM、ROM、I/O）在一块芯片上。
官方定义：一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术，具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能。

Q2：关于STM32

主要有这几个优点：
内核强大：基于 ARM Cortex-M 内核，性能强劲。（但计算性能依旧有限）
生态丰富：资源多，资料全，社区活跃。
开发便捷：拥有 STM32CubeMX 这样的图形化配置工具，大大简化了初始化过程。
应用广泛：从消费电子到工业控制，无处不在。

Q3：如何烧录程序？

CubeMX:帮你搭建代码基本框架，设置好引脚，无需操作者从头开始，大大节省时间。
kile5:跟vs code,pycharm之类的IDE差不多，提供了代码烧录以及调试的功能。

· GPIO

全称： General-Purpose Input/Output （通用输入/输出）
作用：单片机与外部世界（如LED、按键、传感器等）进行信息交互的物理引脚。
简单地说，GPIO引脚就是房子墙上的插座和开关。
输出模式就像你控制的电灯开关。你拨动开关（程序控制），就能让电灯（外部设备）亮或灭。
输入模式就像门上的门铃按钮。你按下按钮（外部事件），房子里的门铃（单片机）就会响，告诉你有人来了。

关于点灯：先查表看电路板，然后通过电路图我们可以发现，LED灯的三个原色分别对PH10,PH11,PH12三个引脚，那么通过控制这三个引脚，就能实现LED灯的点亮和熄灭

然后上 cubemx 改一些东西，这部分请参考我在GitHub上的仓库DUT-ling-BUG.

然后我们要尝试用HAL库去实现功能：

HAL_GPIO_WritePin(端口, 引脚号, 电平状态);   // 写引脚电平
HAL_GPIO_ReadPin(端口, 引脚号);             // 读引脚电平
HAL_GPIO_TogglePin(端口, 引脚号);           // 翻转引脚电平

使用 STM32 HAL 库控制 GPIO 引脚来点亮不同颜色的 LED（红、蓝、绿）：

HAL_GPIO_WritePin(GPIOH, LED_R_Pin, GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(500);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOH, LED_R_Pin, GPIO_PIN_RESET);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOH, LED_B_Pin, GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(500);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOH, LED_B_Pin, GPIO_PIN_RESET);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOH, LED_G_Pin, GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(500);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOH, LED_G_Pin, GPIO_PIN_RESET);

用HAL自行实现LED灯闪烁和按键控制LED灯:

#include "main.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"

// 用户变量声明
uint8_t exit_flag = 0;               // 标志位：0=正常，1=事件发生，2=正在处理
uint8_t rising_falling_flag;         // 存储中断时的电平状态

/**
 * @brief  主函数
 */
int main(void)
{
    // HAL 初始化
    HAL_Init();

    // 配置系统时钟（由 CubeMX 生成）
    SystemClock_Config();

    // 初始化 GPIO 和 EXTI 中断
    MX_GPIO_Init();

    // 启用 NVIC 中断（必须在 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler() 之前调用）
    HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);

    /* 主循环 */
    while (1)
    {
        // 检查是否有按键事件发生
        if (exit_flag == 1)
        {
            // 第一步：立即改变状态，防止重复进入
            exit_flag = 2;

            // 处理按键事件（根据 rising_falling_flag 决定是按下还是释放）
            if (rising_falling_flag == GPIO_PIN_RESET)  // 按下（低电平）
            {
                // 消抖：延时20ms
                HAL_Delay(20);
                if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port, KEY_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
                {
                    // 确认是有效按下：点亮绿色LED
                    HAL_GPIO_WritePin(LED_G_GPIO_Port, LED_G_Pin, GPIO_PIN_SET);
                }
                else
                {
                    // 抖动，不执行操作
                    exit_flag = 0;
                    continue;
                }
            }
            else if (rising_falling_flag == GPIO_PIN_SET)  // 释放（高电平）
            {
                // 消抖：延时20ms
                HAL_Delay(20);
                if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port, KEY_Pin) == GPIO_PIN_SET)
                {
                    // 确认是有效释放：熄灭绿色LED
                    HAL_GPIO_WritePin(LED_G_GPIO_Port, LED_G_Pin, GPIO_PIN_RESET);
                }
                else
                {
                    // 抖动，不执行操作
                    exit_flag = 0;
                    continue;
                }
            }

            // 处理完成，重置标志位
            exit_flag = 0;
        }

        // 可选：关闭其他LED（如红色、蓝色）
        HAL_GPIO_WritePin(LED_R_GPIO_Port, LED_R_Pin, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_GPIO_WritePin(LED_B_GPIO_Port, LED_B_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    }
}

/**
 * @brief EXTI 线 0 中断服务函数（由 HAL 自动调用）
 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    // 第一步：判断是否为我们的按键触发了中断
    if (GPIO_Pin == KEY_Pin)
    {
        // 第二步：检查“退出标志”是否为0（表示系统处于正常运行状态）
        if (exit_flag == 0)
        {
            // 第三步：设置“退出标志”为1，表示按键事件已发生
            exit_flag = 1;

            // 第四步：读取并保存按键触发瞬间的电平状态
            rising_falling_flag = HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port, KEY_Pin);
        }
    }
}

/**
 * @brief GPIO 初始化函数
 */
static void MX_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    // 使能相关 GPIO 时钟
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();

    // -------------------------------
    // 配置按键：PA0 输入，内部上拉
    // -------------------------------
    GPIO_InitStruct.Pin = KEY_Pin;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING;  // 上升沿+下降沿触发中断
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(KEY_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

    // -------------------------------
    // 配置绿灯：PH10 输出
    // -------------------------------
    GPIO_InitStruct.Pin = LED_G_Pin;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(LED_G_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

    // -------------------------------
    // 配置红灯和蓝灯：初始关闭
    // -------------------------------
    GPIO_InitStruct.Pin = LED_R_Pin;
    HAL_GPIO_Init(LED_R_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

    GPIO_InitStruct.Pin = LED_B_Pin;
    HAL_GPIO_Init(LED_B_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
}

/**
 * @brief 系统时钟配置（示例：HSI + PLL -> 168MHz）
 */
void SystemClock_Config(void)
{
    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
    RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
    RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = 16;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 168;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;
    HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);

    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                                  |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;
    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
    HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5);
}

不过在实际使用的时候对代码做出了修改，成果如下:

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2025 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
uint8_t exit_flag = 0;               
uint8_t rising_falling_flag;         
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    // ???:???????????????
    if (GPIO_Pin == KEY_Pin)
    {
        // ???:??“????”???0(????????????)
        if (exit_flag == 0)
        {
            exit_flag = 1;
            rising_falling_flag = HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port, KEY_Pin);
        }
    }
}

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
        // 
        if (exit_flag == 1)
        {
            // 
            exit_flag = 2;

            // 
            if (rising_falling_flag == GPIO_PIN_RESET)  //
            {
                // 
                HAL_Delay(20);
                if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port, KEY_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
                {
                    // 
                    HAL_GPIO_WritePin(LED_G_GPIO_Port, LED_G_Pin, GPIO_PIN_SET);
                }
                else
                {
                    // 
                    exit_flag = 0;
                    continue;
                }
            }
            else if (rising_falling_flag == GPIO_PIN_SET)  // ??(???)
            {
                // 
                HAL_Delay(20);
                if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port, KEY_Pin) == GPIO_PIN_SET)
                {
                    // 
                    HAL_GPIO_WritePin(LED_G_GPIO_Port, LED_G_Pin, GPIO_PIN_RESET);
                }
                else
                {
                    // 
                    exit_flag = 0;
                    continue;
                }
            }

            // 
            exit_flag = 0;
        }

        // 
        HAL_GPIO_WritePin(LED_R_GPIO_Port, LED_R_Pin, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_GPIO_WritePin(LED_B_GPIO_Port, LED_B_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    }
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */


/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 6;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 168;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */