如何利用STM32MP157A芯片的I/O口控制LED？

第 1 章 Cortex-M4 GPIO编程
实验目的
熟悉STM32CubeIDE工具软件的使用。
掌握STM32CubeIDE软件的基本设计流程和设计步骤，能够使用工具进行设计、编程、仿真调试。
学习GPIO口的使用方法，掌握如何利用STM32MP157A芯片的I/O口控制LED。
实验环境
FS_MP1A开发平台
ST-Link仿真器
STM32CubeIDE开发软件
PC机 XP、Window7/10 (32/64bit)
实验原理
只要是对硬件操作，就要首先查看原理图。查看外设是和模块的MCU的哪个引脚相连。FS_MP1A开发平台上的LED的亮灭状态，与芯片上的引脚I/O输出电平有关。
FS_MP1A开发平台上LED的I/O：


IO操作重要结构体：GPIO_InitTypeDef

/**
  * @brief   GPIO Init structure definition
  */
typedef struct
{
  uint32_t Pin;       /*!< Specifies the GPIO pins to be configured.
                           This parameter can be any value of @ref GPIO_pins_define */


  uint32_t Mode;      /*!< Specifies the operating mode for the selected pins.
                           This parameter can be a value of @ref GPIO_mode_define */


  uint32_t Pull;      /*!< Specifies the Pull-up or Pull-Down activation for the selected pins.
                           This parameter can be a value of @ref GPIO_pull_define */


  uint32_t Speed;     /*!< Specifies the speed for the selected pins.
                           This parameter can be a value of @ref GPIO_speed_define */


  uint32_t Alternate;  /*!< Peripheral to be connected to the selected pins.
                            This parameter can be a value of @ref GPIO_Alternate_function_selection */
}GPIO_InitTypeDef;
第一个成员变量Pin是所操作的管脚，第二个Mode是模式选择，第三个Pull是上拉下拉，或者都不加，第四个Speed是速度选择，第五个是管脚复用功能。一般我们只操作前四个。
IO口可以由软件配置成4种模式，其实操作的是GPIO的端口模式寄存器：

• 输入（复位状态）/input（reset state）
  
• 通用输出模式 / general purpose output mode
  
• 复用功能模式 / alternate function mode
  
• 模拟模式 / analog mode
  
  

#define  GPIO_MODE_INPUT        ((uint32_t)0x00000000U)   /*!< Input Floating Mode                 */
#define  GPIO_MODE_OUTPUT_PP    ((uint32_t)0x00000001U)   /*!< Output Push Pull Mode               */
#define  GPIO_MODE_OUTPUT_OD    ((uint32_t)0x00000011U)   /*!< Output Open Drain Mode              */
#define  GPIO_MODE_AF_PP        ((uint32_t)0x00000002U)   /*!< Alternate Function Push Pull Mode   */
#define  GPIO_MODE_AF_OD        ((uint32_t)0x00000012U)   /*!< Alternate Function Open Drain Mode  */
上面给两个寄存器赋值了，14位是GPIO端口模式寄存器，58位是端口输出类型寄存器（决定是推挽输出还是开漏输出）。
STM32的GPIO端口在作为输出时，可以软件配置端口最大支持的时钟速率，下图是端口输出速度寄存器，有以下几种速度选择：


/** @defgroup GPIO_speed_define  GPIO speed define
  * @brief GPIO Output Maximum frequency
  * @{
  */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_LOW         ((uint32_t)0x00000000U)  /*!< Low speed     */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM      ((uint32_t)0x00000001U)  /*!< Medium speed  */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_HIGH        ((uint32_t)0x00000002U)  /*!< Fast speed    */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH   ((uint32_t)0x00000003U)  /*!< High speed    */
调用的HAL函数：
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState 该函数其实是对BSRR寄存器进行操作：第一个参数传的是GPIO所在的组，第二个是该组的几号管脚，第三个是对管脚进行置位。
实验步骤
打开STM32CubeIDE->File->New->STM32 Project

可以在左侧搜索框内输入芯片型号STM32MP157A进行搜索，选择对应芯片，点击Next

填写工程名，点击Finsh

点击Yes打开配置页面


搜索框内搜索LED对应GPIO引脚PZ5、PZ6、PZ7，左键点击设置为GPIO_Output

在Code Generator处选择为每个外设生成单独的C和H文件，这样设置方便阅读代码

完成以上设置后，Ctrl+S保存，会提示是否需要生成代码，选择Yes即可自动生成代码。系统会自动生成System Clock代码。

可以在左侧工程文件夹找到LED_CM4子工程,打开main.c

添加GPIO函数说明：我们需要在main.c中添加GPIO相关函数，GPIO初始化函数和GPIO引脚输出电平高低函数。

void bsp_led_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef   GPIO_InitStruct;


    __HAL_RCC_GPIOZ_CLK_ENABLE();


    HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);


    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOZ, &GPIO_InitStruct);


    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOZ, &GPIO_InitStruct);


    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOZ, &GPIO_InitStruct);
}
void bsp_led_on(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET);
}
void bsp_led_off(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOZ, GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_RESET);
}
在main.c中调用这三个函数实现GPIO的初始化和通过改变GPIO引脚高低电平来改变LED灯的状态。

上述为新建工程配置过程，可参考《Cortex-M4开发篇1：STM32MP1微控制器之开发环境》章节进行导入已有工程，工程存放路径【华清远见-FS_MP1A开发资料2-程序源码ARM体系结构与接口技术Cortex-M4部分1_LED】。
配置完成或导入工程后进行程序下载，具体步骤参考《Cortex-M4开发篇1：STM32MP1微控制器之开发环境》节进行开发板连接，程序编译、下载。
实验现象
可看到LED灯循环亮灭