疯壳AI开源无人机GPIO(遥控器指示灯控制)

fengke 发表于 2021-3-31 16:19

<div class='showpostmsg'> 本帖最后由 fengke 于 2021-3-31 16:20 编辑

<h2>一、GPIO简介</h2>

GPIO(General-purpose input/output)，通用的输入输出的简称，单片机的引脚可以供使用者自由使用，可以配置为输出，也可以配置为输入。其中输出又可以是输出“高电平”或者“低电平”。在电子电路中“高电平”是电压高的状态，用逻辑来表示即为1，“低电平”是电压低的状态，用逻辑来表示即为0。

STM32F103系列是意法半导体基于ARM Cortex M3内核的32位单片机，遥控器上用的主核心是48脚的STM32F103C8T6，其片上的资源与飞控主板上的主核心STM32F103CBT6基本一致，不同点在于STM32F103C8T6的RAM为20kBytes、Flash为64kBytes，而STM32F103CBT6的RAM为20kBytes、Flash为128kBytes。其引脚如下图所示。

<img height="358" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-cafae8002b0f0b6f1b9b7d691adca8bd2e6.JPEG" width="449" />

STM32F103C8T6的GPIO的功能较多，有A、B、C、D等四组GPIO，每组每个GPIO口都可以作为输出输出口使用之外，还能作为复用引脚使用，比如串口、I2C、SPI 等特殊接口的引脚。但是需要注意的是每个引脚的复用功能是有限制的，所以硬件连接时需要注意每个引脚有哪些复用功能，这个可以在 STM32F103的数据手册中查看。GPIO 口一共有 8 种模式，分别为：浮空输入，上拉输入，下拉输入，模拟输入，开漏输出，推挽输出，推挽式复用功能，开漏式复用功能如下表所示。

STM32F103GPIO工作模式

<table border="1" cellspacing="0">
<tbody>
<tr>
<td>
GPIO的工作模式
</td>
</tr>
<tr>
<td>
输入模式
</td>
<td>
输出模式
</td>
<td>
最大输出速度
</td>
</tr>
<tr>
<td>
（1）GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入 
（2）GPIO_Mode_IPU 上拉输入 
（3）GPIO_Mode_IPD 下拉输入 
（4）GPIO_Mode_AIN 模拟输入
</td>
<td>
（1）GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出（带上拉或者下拉） 
（2）GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出（带上拉或者下拉） 
（3）GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出（带上拉或者下拉） 
（4）GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出（带上拉或者下拉）
</td>
<td>
（1）10MHZ 
（2）2MHZ 
（3）50MHZ
</td>
</tr>
</tbody>
</table>

这8种功能我们就不一一介绍了，有兴趣可以上网搜索了解一下，这里主要讲解一下开漏输出和推挽输出的区别。 
（1）开漏输出： 
输出端相当于三极管的集电极. 需要上拉电阻才能得到高电平，利用外部上拉电阻的驱动能力，减少IC内部的驱动，驱动能力强，适合于做电流型的驱动，可达到20mA。 
（2）推挽输出： 
可以输出高，低电平,连接数字器件，是由两个参数相同的三极管或 MOSFET以推挽方式连接，各负责正负半周的波形放大任务。电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高，既提高电路的负载能力，又提高开关速度。

总结一下：推挽输出可以输出强高低电平，连接数字器件；而开漏输出只可以输出低电平，高电平得靠外部电阻拉高。输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平状态需要上拉电阻才行，适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强（一般20ma以内）。

<h2>二、GPIO相关寄存器</h2>

STM32F103的每个GPIO端口有：两个32位配置寄存器(GPIOx_CRL和GPIOx_CRH)、两个32位数据寄存器(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)、一个32位置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR)、一个16位复位寄存器(GPIOx_BRR)、一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)。

<ol>
<li>GPIOx_CRL寄存器（x=A~G）</li>
</ol>

<img height="98" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-f4596c7ed537917809ce7e9f0eb4e3c3472.JPEG" width="524" />

该寄存器用于配置IO0~7的输入输出模式以及速率设置。

<ol>
<li>GPIOx_CRH寄存器（x=A~G）</li>
</ol>

<img height="96" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-0081e49cef35ecf9b3a77c1cb25d058a799.JPEG" width="546" />

该寄存器用于配置IO8~15的输入输出模式以及速率设置。

（3）GPIOx_IDR寄存器(x=A~G)

<img height="92" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-8e16fbd74a1dba35172481114a6b53b26c0.JPEG" width="554" />

IDR是GPIO的输入数据寄存器。通过IDR寄存器可以读出IO的状态。需要注意的是IDR寄存器只能以字（16位）的形式读出。

（4）GPIOx_ODR寄存器(x=A~G)

<img height="95" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-08a981650707914ff7b436b6361740285af.JPEG" width="554" />

ODR是GPIO的输出数据寄存器。通过ODR寄存器可以输出高低电平。

（5）GPIOx_BSRR寄存器(x=A~G)

<img height="108" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-7907f062f17b8561d64d4a1d2ea87a0dd68.JPEG" width="550" />

BSRR是GPIO的端口位设置/清除寄存器。BSRR寄存器的高16位是清除IO位，低16位是置位IO位。需要注意的是BSRR只有在写入1的时候，相应的功能才有作用，写入0是无效的。

（6）GPIOx_BRR寄存器(x=A~G)

<img height="104" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-8805a6f025c1459e8957d732efdc3f23644.JPEG" width="566" />

BRR是GPIO的端口位清除寄存器。BRR基础只有在写入1的时候，相应的功能才有作用，写入0无效。

（7）GPIOx_LCKR寄存器(x=A~G)

<img height="110" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-26e88e60608483f6549c611dd0dbbf44a05.JPEG" width="566" />

LCKR是GPIO的端口配置锁定寄存器。LCKR寄存器用来锁定IO口的配置，设置后，除了复位后不能再配置IO的状态。

<h2>三、GPIO实验</h2>

本节实验的内容是对遥控上的指示灯进行控制，这里和在飞控实验中周期点亮航情灯一样，也是周期点亮遥控手柄上的指示灯。

遥控手柄上接到STM32F103C8T6上的GPIO管脚的指示灯有四颗，分别是电源指示灯、连接无人机指示灯、cocobit编程模式指示灯以及紧急降落指示灯，如下图所示。

<img height="278" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-29921e5f3213448f5886afec540075bb0d9.JPEG" width="421" />

查看原理图，可知四个LED指示灯分别对应PA8、PC13、PB4、PB5。

<img height="265" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-4f937fb8c9df3b643da0d6d7ac7db7ce9c5.JPEG" width="133" /><img height="252" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-a7fdb55a0a20e24ea914cd40a4c77ea06a2.JPEG" width="378" />

编写代码的思路如下表所示：

代码思路

<table border="1" cellspacing="0">
<tbody>
<tr>
<td>
1
</td>
<td>
管脚配置
</td>
<td>
1、定义结构体；

2、使能时钟；

3、填充结构体；

4、装载结构体。
</td>
</tr>
<tr>
<td>
2
</td>
<td>
逻辑处理
</td>
<td>
1、周期点亮LED。
</td>
</tr>
</tbody>
</table>

按照代码思路，编写代码（通过调用官方库）如下图所示为GPIO的初始化部分代码：

<img height="173" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-d19bb87f7bd78a324547e7f159dc6509b77.JPEG" width="301" /><img height="201" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-339b5d0c3e22540d9278e8c70595a5be3ae.JPEG" width="508" />

完成配置后只需要周期点亮以及关闭LED即可，如下图所示。

<img height="187" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-f34fe93941f8347182fa8eed99985effa66.JPEG" width="481" />

其中延时函数，如下图所示。

<img height="156" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-e8a138241fa1d6e304f5242a1154601867e.JPEG" width="471" />

保存、编译、下载，就可以看到遥控手柄的四个LED指示灯周期性闪烁，如下图所示。

<img height="272" src="https://oscimg.oschina.net/oscnet/up-9efcd09472ea95aefe6f3125030bc8fd0d2.JPEG" width="416" />
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Jacktang 发表于 2021-3-31 22:23

STM32F103C8T6最近涨的够狠的，，

楼主可以考虑移植到国产芯片上

h472438470 发表于 2021-9-12 13:14

疯壳AI开源无人机      感谢楼主的整个xi整个系列系统性分享   谢谢

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