第二章：CH32V103应用教程——GPIO

草帽王子

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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：

1. void GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef* GPIOx);
   
2. void GPIO_AFIODeInit(void);
   
3. void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
   
4. void GPIO_StructInit(GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
   
5. uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
   
6. uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
   
7. uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
   
8. uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
   
9. void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
   
10. void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
    
11. void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);
    
12. void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);
    
13. void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
    
14. void GPIO_EventOutputConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource);
    
15. void GPIO_EventOutputCmd(FunctionalState NewState);
    
16. void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState);
    
17. void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource);

复制代码

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。开发板上带有两个LED灯（LED1和LED2），用两根杜邦线分别将LED1和LED2与对应GPIO引脚连接起来，此处连接方式为：

• LED1与PA0连接；
• LED2与PA1连接。
  

3、软件设计

LED点亮程序通过控制CH32V103 GPIO引脚的电平高低实现LED闪烁，其实现步骤如下：

• 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。
  

LED点亮程序如下：

led.h文件

1. #ifndef __LED_H
   
2. #define __LED_H
   
3. 
   
4. #include "ch32v10x_conf.h"
   
5. 
   
6. void LED_Init(void);  //初始化
   
7. 
   
8. #endif

复制代码

led.h文件是函数的声明，对LED点亮实验的GPIO配置函数进行声明；

led.c文件

1. #include "led.h"
   
2. 
   
3. void LED_Init(void)
   
4. {
   
5. 
   
6. GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;                                   //定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体
   
7. 
   
8. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能与LED相关的GPIO端口时钟
   
9. 
   
10. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;       //配置GPIO引脚
    
11. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;          //设置GPIO模式为推挽输出
    
12. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;         //设置GPIO口输出速度
    
13. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                               //调用库函数，初始化GPIOA
    
14. 
    
15. GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1);                     //设置引脚输出高电平
    
16. 
    
17. }

复制代码

led.c文件是LED点亮实验的GPIO配置程序，本教程通过PA0和PA1引脚控制LED闪烁，其配置流程如下：

   1、定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体，具体函数为：
     GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

   2、使能GPIO时钟，使能GPIOA，具体函数为：
     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

   3、配置GPIO引脚，配置PA0和PA1，具体函数为：
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;

   4、设置GPIO引脚模式，设为推挽输出，具体函数为：
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

   5、设置GPIO引脚输出速度，设为50MHz，具体函数为：
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

   6、调用库函数，初始化GPIOA，具体函数为：
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

   7、调用库函数，设置引脚输出电平，此处设置为高电平，具体函数为：
    GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1);

完成led.c和led.h之后，对其进行编译保存，继续对main函数进行编写，main函数具体代码如下：

main.c文件

1. #include "debug.h"
   
2. #include "led.h"
   
3. 
   
4. int main(void)
   
5. {
   
6.         u8 i=0;
   
7.         u8 j=0;
   
8.         Delay_Init();   //延时函数初始化
   
9.         LED_Init();     //LED初始化
   
10.         while(1)
    
11.         {
    
12.             Delay_Ms(250); //延时250ms
    
13.             GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (i==0) ? (i=Bit_SET):(i=Bit_RESET)); //设置PA0引脚状态为低电平
    
14.             Delay_Ms(250); //延时250ms
    
15.             GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_1, (j==0) ? (j=Bit_SET):(j=Bit_RESET)); //设置PA1引脚状态为低电平
    
16.         }
    
17. }

复制代码

main函数包含了debug.h和led.h两个头文件，使得debug.c和led.c文件内函数可在main函数中被调用。main函数详解如下：

• u8 i=0和u8 j=0即为对变量i、j进行定义并赋初值0，变量i，j在后面while循环中用到，在此先进行定义；
• Delay_Init()为延时函数初始化，因为程序中有用到延时，如Delay_Ms(250)，所以需要对延时函数进行初始化；
• LED_Init()为LED GPIO配置初始化，初始化与LED连接的硬件接口，此处为PA0和PA1引脚接口；
• while(1)为无限循环函数，只要程序运行，LED灯就一直闪烁；
• Delay_Ms(250)为延时函数，在两个GPIO_WriteBit函数之间添加延时函数，可造成跑马灯效果；
• GPIO_WriteBit函数意思为设置相应端口位的引脚状态，由
  1. (i==0) ? (i=Bit_SET):(i=Bit_RESET) 和 (j==0) ? (j=Bit_SET):(j=Bit_RESET)

  复制代码
  
  这两句代码可知，PA0和PA1置低位，由于初始化中PA0和PA1置高位，因此在while函数作用下，LED0和LED1不停闪烁，且由于延时函数存在，呈现跑马灯效果。
  

4、下载验证

将编译好的程序下载到开发板并复位，可以看到两个LED灯轮流不停闪烁，现象如下：
  

LED.rar (425.8 KB, 下载次数: 32)

2021-9-10 16:15 上传

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提取码：drxm
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完

qiukejie

各位大佬，模拟量怎么读取

51MCU

qiukejie 发表于 2021-6-13 19:45
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https://www.risc-v1.com/thread-1536-1-1.html