STM32L552开发板——GPIO
这次是针对nucleo_l552ze_q开发板的第三次评测贴，上次的帖子介绍了如何在windows平台上搭建开发环境，既然环境已经准备好了，接下来我们就要开始动手写程序测试了（写程序是不会写的，这辈子都不会写程序的，因为有stm32cubemx），是的，stm32cubemx把基本的程序框架都写好了，对于基本的测试，只需敲几行字母就行了，真是懒人的必备，哈哈哈。
废话不多说，相信许多玩过单片机的朋友都知道，拿到一款单片机，写程序的第一步无非就是gpio口的输出输入功能，输出功能就是点亮一盏led，输入功能就是按键扫描，那接下来我们就遵守这一不成文的规定，先从gpio口的输出输入功能入手。
评测内容
1、新建mdk-arm工程，使用stm32cubemx新建一个工程；
2、gpio口电平输出功能，控制nucleo_l552ze_q开发板上的红色led灯闪烁；
3、gpio口电平输入功能，使用nucleo_l552ze_q开发板上的user button按键控制红色led灯闪烁的频率大小。
新建mdk-arm工程
在开始之前，我们还需要了解一些如何使用stm32cubemx新建一个工程的知识。
01 新建目录
在电脑的磁盘上新建一个文件夹，这个文件夹并不是工程目录，至于工程目录是哪个，稍后会说。注意，文件件的名称，上级名称，上上级名称等，就是整个路径，一定不能含有中文！半个中文都不能有！不信你可以试试。为了演示，我就随便建个名为“demo”的文件夹，如下图。
02 新建stm32cubemx工程
1、打开stm32cubemx，鼠标左键单击“new project”中的“access to mcu selector”，
2、在弹出的“new project from a mcu/mpu”窗口中的左侧的搜索框中输入你需要的单片机型号，我这里输入“stm32l552ze”，
3、然后在左下角的“mcus/mpus list”中选择所需要的单片机型号，我这里选择stm32l552zet6q，双击单片机型号，
4、弹出窗口问你是否使用trustzone，我选择no，然后就创建了一个stm32cubemx工程。
03 配置stm32cubemx工程
1、设置工程属性，点击stm32cubemx工程窗口上方的“project manager”选项，在最左边选项切换到“project”，
2、在“project location”中选择在第一步的时候创建的文件夹，
3、在“project name”中填入工程名（不能是中文），填入的工程名就是这个工程的根目录，路径如蓝色框所示，
4、在“toolchain / ide”中选择“mdk-arm”，其他保持默认即可，具体如下图所示，
5、最左边选项切换到“code generator”，在右边的“stm32cube mcu packages an embedded software packs”中有三个选项，意思分别为拷贝全部的库文件到工程目录中、仅拷贝需要的库文件到工程目录中、仅在工程文件中引用需要的库文件（库文件放在stm32cubemx的安装目录中），我选择第二项，
6、设置时钟属性，点击stm32cubemx工程窗口上方的“project manager”选项，在“hclk(mhz)”中输入需要的时钟频率，按回车键，在弹出的提示中选择ok便可，我输入stm32l552zet6q的最大时钟频率：110mhz，其他的保持默认：内部高速时钟16mhz和内部低速时钟32khz，
7、配置点亮led灯的gpio，nucleo_l552ze_q开发板上共有三盏led灯，分别为红绿蓝三色，根据原理图提供的信息，红绿蓝三盏等分别接在了单片机的pa9、pc7和pb7引脚，我选择了最经典的红色led，在“pinout & configuration”中使用鼠标左键点击单片机模型上的pa9引脚（右侧从上往下数第8个引脚），在小窗口中选择“gpio_output”，至此，stm32cubemx工程就配置好了。
04 保存stm32cubemx工程
点击上方菜单中的“file”，选择“save project”即可。
05 生成mdk-arm工程
鼠标左键单击右上方的“generate code”，软件便可根据之前的配置自动生成一个代码工程，如果在第一步中创建的目录中有中文，在这一部生成代码工程的时候就会出现错误提示，导致工程创建失败，因此需要特别注意。
gpio口电平输出功能：点亮一盏led灯 01 了解一下工程的目录结构
irvers：存放stm32的固件库以及arm公司提供的cmsis库，通常情况下不需要修改里面的文件内容；
inc：存放用户编写的.h文件，文件内容可修改；
mdk-arm：存放mdk的工程文件，以及stm32的启动文件，文件内容通常情况下不需要修改；
src：存放用户编写的.c文件，文件内容可修改。
02
d在mdk-arm文件夹内，双击打开.uvprojx后缀的工程文件，不需要改动，直接链接一遍，看是否有问题，结果0错误、0警告。
03
打开main.c文件，找到主函数main()，在主函数的while循环内添加如下代码，意思为每隔500ms对pa9引脚进行电平取反操作，让红色led灯闪烁。
04 配置目标属性
1、电机窗口上方的魔术棒，弹出配置窗口；
2、切换到“debug”选项；
3、选择调试器，我使用st-link debugger；
4、电机左侧的“settings”
5、在弹出的窗口中切换到“flash download”选项，勾选“reset and run”，使得将程序烧录到单片机后就会自动复位并运行程序。
6、点击“确定”、“ok”确认修改后，再次编译链接工程，0错误0警告。
05 烧录程序
1、使用一根micro usb数据线链接电脑与开发板上的st-link usb-a口，如果还没安装驱动，可查看我上一期的帖子，末尾有附件，如果开发板上的ld4亮红色，ld6亮绿色，说明连接正常。
2、电机mdk软件左上角的下载按钮，开始将程序下载到单片机上运行。
3、观察运行情况，红色led灯开始闪烁，说明gpio口能够正常输出高低电平。
gpio口电平输入功能：按键扫描 01 重新生成mdk-arm工程
将mdk-arm工程关闭，根据原理图知道开发板上的user按键连接在单片机的pc13引脚，回到stm32cubemx工程，在“pinout & configuration”中使用鼠标左键点击单片机模型上的pc13引脚（芯片模型的左侧从上往下数第7个引脚），在小窗口中选择“gpio_input”，保存stm32cubemx工程并且点击“generate code”重新生成代码。
02 实现按键扫描代码
1、打开mdk-arm工程，在main.c源文件的主函数实现代码的开头添加如下代码，声明两个局部变量。
2、在主函数的while循环内添加如下代码，实现按键扫描和led闪烁功能。
3、修改完之后，编译链接一遍代码，将代码烧录到开发板上，用手按开发板左下方的user按键，观察红色led的闪烁频率变化情况，实际情况如下：
仿位带操作：实现与51单片机一样的io口操作方法
使用过正点原子cortex_m3或者cortex_m4系列单片机开发板的朋友都应该接触过位带操作功能，在cortex_m3权威指南（中文）中的第5.5节有如下介绍
在cm3中，有两个区中实现了位带。其中一个是sram区的最低1mb范围，第二个则是片内外设区的最低1mb范围。这两个位带中的地址除了可以像普通的ram一样使用外，它们还都有自己的“位带别名区”，位带别名区把每个比特膨胀成一个32位的字。当你通过位带别名区访问这些字时，就可以达到访问原始比特的目的。
文中所述的位带区与位带别名区有如下对应关系
stm32单片机的gpio口地址就在片内外设区的最低1mb范围内，意思就是能够通过位带别名区中的每一个地址，操作到对应的片内外设区的外设寄存器中的一个bit，往位带别名区中的地址写1，则对应的片内外设区的外设寄存器中的相应位就会置1，读取位带别名区中的地址的值，就会返回对应的片内外设区的外设寄存器中的相应位的值，gpio口的每一个pin的电平就是由odr寄存器中的每一个位来控制，以及通过idr寄存器中的一个位来获取一个pin的电平。但是，我查找过cortex_m33的手册，并没有发现这个位带别名区，也就是cortex_m33没有位带操作功能，但我可以通过自定义一个位域结构体来实现类似的操作，实现代码如下：
typedef struct
{
uint16_t od0 : 1;
uint16_t od1 : 1;
uint16_t od2 : 1;
uint16_t od3 : 1;
uint16_t od4 : 1;
uint16_t od5 : 1;
uint16_t od6 : 1;
uint16_t od7 : 1;
uint16_t od8 : 1;
uint16_t od9 : 1;
uint16_t od10 : 1;
uint16_t od11 : 1;
uint16_t od12 : 1;
uint16_t od13 : 1;
uint16_t od14 : 1;
uint16_t od15 : 1;
} odr_typedef;
#define pain(n) ( ( gpioa->idr&(1 n )
#define pbin(n) ( ( gpiob->idr&(1 n )
#define pcin(n) ( ( gpioc->idr&(1 n )
#define pdin(n) ( ( gpiod->idr&(1 n )
#define pein(n) ( ( gpioe->idr&(1 n )
#define pfin(n) ( ( gpiof->idr&(1 n )
#define pgin(n) ( ( gpiog->idr&(1 n )
#define paout(n) ( ((odr_typedef *)(&(gpioa->odr)))->od##n )
#define pbout(n) ( ((odr_typedef *)(&(gpiob->odr)))->od##n )
#define pcout(n) ( ((odr_typedef *)(&(gpioc->odr)))->od##n )
#define pdout(n) ( ((odr_typedef *)(&(gpiod->odr)))->od##n )
#define peout(n) ( ((odr_typedef *)(&(gpioe->odr)))->od##n )
#define pfout(n) ( ((odr_typedef *)(&(gpiof->odr)))->od##n )
#define pgout(n) ( ((odr_typedef *)(&(gpiog->odr)))->od##n )
可将此代码封装到一个头文件内供调用，使用方法同正点原子的源码一样。
总结
可见，在stm32cubemx的帮助下，实现一些基础的功能代码还是比较方便的，加之有hal固件库的支持，无论单片机的底层寄存器如何变化，hal固件库都已经统一封装成一致的函数名，使用起来也非常方便。本次测试的gpio口操作，主要使用到了两个函数：hal_gpio_togglepin和hal_gpio_readpin，两个函数的实现也比较简单，都是直接操作寄存器：
本次我们介绍了gpio口的使用，由于篇幅已经太多了，花了一天时间才写完，等下次有空再介绍其他一些基本的功能。
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评测内容
1、新建mdk-arm工程，使用stm32cubemx新建一个工程；
2、gpio口电平输出功能，控制nucleo_l552ze_q开发板上的红色led灯闪烁；
3、gpio口电平输入功能，使用nucleo_l552ze_q开发板上的user button按键控制红色led灯闪烁的频率大小。
新建mdk-arm工程
在开始之前，我们还需要了解一些如何使用stm32cubemx新建一个工程的知识。
01 新建目录
在电脑的磁盘上新建一个文件夹，这个文件夹并不是工程目录，至于工程目录是哪个，稍后会说。注意，文件件的名称，上级名称，上上级名称等，就是整个路径，一定不能含有中文！半个中文都不能有！不信你可以试试。为了演示，我就随便建个名为“demo”的文件夹，如下图。
02 新建stm32cubemx工程
1、打开stm32cubemx，鼠标左键单击“new project”中的“access to mcu selector”，
2、在弹出的“new project from a mcu/mpu”窗口中的左侧的搜索框中输入你需要的单片机型号，我这里输入“stm32l552ze”，
3、然后在左下角的“mcus/mpus list”中选择所需要的单片机型号，我这里选择stm32l552zet6q，双击单片机型号，
4、弹出窗口问你是否使用trustzone，我选择no，然后就创建了一个stm32cubemx工程。
03 配置stm32cubemx工程
1、设置工程属性，点击stm32cubemx工程窗口上方的“project manager”选项，在最左边选项切换到“project”，
2、在“project location”中选择在第一步的时候创建的文件夹，
3、在“project name”中填入工程名（不能是中文），填入的工程名就是这个工程的根目录，路径如蓝色框所示，
4、在“toolchain / ide”中选择“mdk-arm”，其他保持默认即可，具体如下图所示，
5、最左边选项切换到“code generator”，在右边的“stm32cube mcu packages an embedded software packs”中有三个选项，意思分别为拷贝全部的库文件到工程目录中、仅拷贝需要的库文件到工程目录中、仅在工程文件中引用需要的库文件（库文件放在stm32cubemx的安装目录中），我选择第二项，
6、设置时钟属性，点击stm32cubemx工程窗口上方的“project manager”选项，在“hclk(mhz)”中输入需要的时钟频率，按回车键，在弹出的提示中选择ok便可，我输入stm32l552zet6q的最大时钟频率：110mhz，其他的保持默认：内部高速时钟16mhz和内部低速时钟32khz，
7、配置点亮led灯的gpio，nucleo_l552ze_q开发板上共有三盏led灯，分别为红绿蓝三色，根据原理图提供的信息，红绿蓝三盏等分别接在了单片机的pa9、pc7和pb7引脚，我选择了最经典的红色led，在“pinout & configuration”中使用鼠标左键点击单片机模型上的pa9引脚（右侧从上往下数第8个引脚），在小窗口中选择“gpio_output”，至此，stm32cubemx工程就配置好了。
04 保存stm32cubemx工程
点击上方菜单中的“file”，选择“save project”即可。
05 生成mdk-arm工程
鼠标左键单击右上方的“generate code”，软件便可根据之前的配置自动生成一个代码工程，如果在第一步中创建的目录中有中文，在这一部生成代码工程的时候就会出现错误提示，导致工程创建失败，因此需要特别注意。
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inc：存放用户编写的.h文件，文件内容可修改；
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src：存放用户编写的.c文件，文件内容可修改。
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2、电机mdk软件左上角的下载按钮，开始将程序下载到单片机上运行。
3、观察运行情况，红色led灯开始闪烁，说明gpio口能够正常输出高低电平。
gpio口电平输入功能：按键扫描 01 重新生成mdk-arm工程
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02 实现按键扫描代码
1、打开mdk-arm工程，在main.c源文件的主函数实现代码的开头添加如下代码，声明两个局部变量。
2、在主函数的while循环内添加如下代码，实现按键扫描和led闪烁功能。
3、修改完之后，编译链接一遍代码，将代码烧录到开发板上，用手按开发板左下方的user按键，观察红色led的闪烁频率变化情况，实际情况如下：
仿位带操作：实现与51单片机一样的io口操作方法
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文中所述的位带区与位带别名区有如下对应关系
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typedef struct
{
uint16_t od0 : 1;
uint16_t od1 : 1;
uint16_t od2 : 1;
uint16_t od3 : 1;
uint16_t od4 : 1;
uint16_t od5 : 1;
uint16_t od6 : 1;
uint16_t od7 : 1;
uint16_t od8 : 1;
uint16_t od9 : 1;
uint16_t od10 : 1;
uint16_t od11 : 1;
uint16_t od12 : 1;
uint16_t od13 : 1;
uint16_t od14 : 1;
uint16_t od15 : 1;
} odr_typedef;
#define pain(n) ( ( gpioa->idr&(1 n )
#define pbin(n) ( ( gpiob->idr&(1 n )
#define pcin(n) ( ( gpioc->idr&(1 n )
#define pdin(n) ( ( gpiod->idr&(1 n )
#define pein(n) ( ( gpioe->idr&(1 n )
#define pfin(n) ( ( gpiof->idr&(1 n )
#define pgin(n) ( ( gpiog->idr&(1 n )
#define paout(n) ( ((odr_typedef *)(&(gpioa->odr)))->od##n )
#define pbout(n) ( ((odr_typedef *)(&(gpiob->odr)))->od##n )
#define pcout(n) ( ((odr_typedef *)(&(gpioc->odr)))->od##n )
#define pdout(n) ( ((odr_typedef *)(&(gpiod->odr)))->od##n )
#define peout(n) ( ((odr_typedef *)(&(gpioe->odr)))->od##n )
#define pfout(n) ( ((odr_typedef *)(&(gpiof->odr)))->od##n )
#define pgout(n) ( ((odr_typedef *)(&(gpiog->odr)))->od##n )
可将此代码封装到一个头文件内供调用，使用方法同正点原子的源码一样。
总结
可见，在stm32cubemx的帮助下，实现一些基础的功能代码还是比较方便的，加之有hal固件库的支持，无论单片机的底层寄存器如何变化，hal固件库都已经统一封装成一致的函数名，使用起来也非常方便。本次测试的gpio口操作，主要使用到了两个函数：hal_gpio_togglepin和hal_gpio_readpin，两个函数的实现也比较简单，都是直接操作寄存器：
本次我们介绍了gpio口的使用，由于篇幅已经太多了，花了一天时间才写完，等下次有空再介绍其他一些基本的功能。
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