怎样去设计基于stm32f103zet6芯片开发板的LED外围电路

　　在进行一款单片机学习时，最基本也是最简单的外设就是控制I/O口的高低电平。LED、蜂鸣器以及数码管这些都是可以作为外围电路连接在单片机的I/O口上，进而可以实现通过单片机对其进行控制。在本章节中，会以这三种外围电路的控制来学习stm32单片机中的外设资源—GPIO（General-purpose input/output）。
　　1、点亮LED灯
　　所使用的基于stm32f103zet6芯片的开发板中，关于LED外围电路的设计如下图中所示。从图中可以看出，只有当二极管（LED）的阴极电压为0V（低电平）时其会导通。因此通过单片机将相应接口的GPIO设置为低电平后，便能够控制LED灯亮，设置为高电平时，LED灯灭。
　　
　　1.1 寄存器方式
　　通过前一章节对寄存器开发方式的简单介绍后，在本小节中使用寄存器开发方式实现对LED灯的亮灭控制。下图是一个关于GPIO的结构图，通过对其了解可以知道GPIO可以被配置成输入、输出、复用功能以及模拟输入输出四种模式。其中输入模式又被细分为模拟（ADC采集）、上拉、下拉以及浮空（输入电平不确定，完全由外部的输入决定，按键电路）模式；输出模式被分为推挽（输出高低电平）和开漏模式（输出高阻态或低电平）；复用功能也被分为推挽和开漏两种模式，但是输出信号源于其它外设，输入正常可用，但一般直接用外设的寄存器来获取该数据信号；模拟输入输出模式，上下拉无影响。
　　
　　清楚了GPIO的模式配置后，下面通过寄存器来操作端口PC0输出一个低电平，进而使连接在其上的一颗LED灯亮起。最开始的模板准备工作在前一章节中已经详细描述，在此就不做过多赘述。
　　打开之前已经建立好了的寄存器开发模板，在main.c文件中编写的代码如下。
　　
　　1.2 库函数方式
　　本小节应用库函数开发的方式来点亮一颗LED。重复上一章节中库函数工程模板的建立，对stm32的GPIO进行操作就需要将标准库中的stm32f10x_gpio.c和stm32f10x_cc.c文件添加到项目中，前者是关于GPIO操作的函数声明及模式选项配置的宏定义，后者是关于时钟的一些函数和宏定义。在这里采用模块化编程，也就是将led看做一个功能模块，在项目中新建led.c及led.h文件，最后在main.c文件中包含使用。具体的代码如下所示：
　　led.c
　　
　　led.h
　　
　　main.c
　　
　　1.3 HAL库方式
　　打开在上一章节中已经建立好的STM32CubeMX项目，在芯片的图形化界面中找到PC0端口单击后将其设置为GPIO_Output模式；
　　在左侧的System Core菜单中选择RCC（时钟配置），将HSE和LSE设置为Crystal/ceramic Resonator模式，即外部晶振；
　　将GPIO选项中的GPIO Mode and Configuration中的GPIO mode设置为Output Push Pull（推挽输出），User Label设置为LED（端口标签），其它的选项默认即可；
　　随后切换主菜单到Clock Configuration时钟配置，在HCLK下方的框中输入72，然后按下回车则系统的时钟就被配置到了72MHz，最后点击GENRATE CODE，即可生成代码；
　　紧接着在keil5中打开自动生成的项目，如下图中所示。可以看出整个项目的构成与标准库开发的方式类似，只不过这里的代码都是自动生成的。其中gpio.c文件中的代码为GPIO初始化与上一节中的led.c中的函数功能是相同的，只不过这里是使用了HAL库函数。在需要注意的是如果需要在这些CubeMX软件自动生成的文件中编写自定义的代码，是需要将其写在下述这段注释之间的，XXX表示的是某一个模块，比如Init（初始化）、SystInit（系统时钟初始化）等等;
　　
　　最后点亮一颗LED，只需要在main（）函数中写下如下代码即可。
　　
　　
　　1.4 三种方式的总结与比较
　　经过了对LED的简单操作，可以发现在这三种方式中，寄存器开发方式最为复杂。其在编写程序前需要查找好所使用寄存器的地址等相关信息，出现了bug时很难精准的定位、开发周期长的缺点，因此寄存器开发常常不会被采用。标准库方式在其基础上简化了很多步骤，只需要通过调用相关外设的接口函数便可实现对应的功能，因此这一种方式也被广泛地应用到stm32单片机的开发中。HAL库开发方式由于CubeMX软件的存在，可以以图形化的方式对各种外设进行配置，大大方便了配置的步骤流程相比较于标准库来说还要更加便捷。
　　2、无源蜂鸣器的使用
　　蜂鸣器是一种可以发声的器件，无源蜂鸣器需要对其提供1.5~5KHz频率的脉冲信号，其才可以发出声音。蜂鸣器电路的设计如下图中所示，通过一个三极管将单片机IO口的电流放大后再驱动蜂鸣器，这一点是为了避免出现一个IO输出电流过大导致其它IO口的电流过小的情况。从电路图中可以看出，只需要控制PB5口输出一定频率的脉冲波蜂鸣器即可发声，详细的代码如下所示。
　　beep.c
　　
　　beep.h
　　
　　main.c
　　
　　3、无源蜂鸣器的使用
　　数码管是一种发光器件，基本单元是发光二极管，本小节中用于数码管显示的单片机外围电路如下图中所示。数码管是一个8个LED组成的器件，因此要点亮数码管和LED方式相同，给相应的IO口一个低电平即可。此外，如果需要让数码管显示指定的数字，那么就需要同时点亮对应段的LED。比如需要显示数字“0”，则需要控制a，b，c，d，e，f段对应的PC0~5端口输出低电平即可。
　　smg.c
　　
　　smg.h
　　
　　main.c