王猛stm32_GPIO接口原理及使用LED流水灯

课程实验报告学院：专业： 2018年10月18日姓名学号班级指导老师课程名称嵌入式系统原理与应用实验成绩实验名称GPIO输出-流水灯1．实验目的通过一个经典的跑马灯程序，了解 STM32F1的IO口作为输出使用的方法。

通过代码控制开发板上的4个 LED灯交替闪烁，实现类似跑马灯的效果。

2．实验内容工程文件建立、程序的调试，编译、jlink驱动的安装与配置、程序下载、实验结果验证。

3．实验环境Windouws10 Keil uVision5 4．实验方法和步骤（含设计）（1）实验硬件连接图四个led灯如图连接到GPIO的6~9引脚上。

（2）软件分析使用到的GPIO端口需配置为输出模式，使用推挽（PP）模式输出，IO口速度为 50MHz。

（3）实验步骤①建立工程文件：导入程序运行需要的库，加入主程序，调试运行环境，使程序可以成功被编译和运行且没有错误和警告。

②安装JLINK驱动程序，点击下载按钮将程序烧写进开发板中。

③检查led灯是否逐一顺序点亮，能够通过调整程序使点亮顺序改变。

（4）原函数5．程序及测试结果6．实验分析与体会如果4个LED灯是与A口的PA1、PA2、PA3、PA4相连，将led.c文件中的“GPIOC”改为“GPIOA”，并将Pin_X改为对应的1~4脚。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9);改为RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4);实验日期： 2018 年 10 月 18 日成绩评定教师签名：年月日Welcome To Download欢迎您的下载，资料仅供参考！。

gpio控制led实验原理引言：在嵌入式系统中，GPIO（General Purpose Input/Output）即通用输入输出，是一种可以通过软件配置的通用引脚。

通过控制GPIO的电平状态，可以实现对外部设备的控制和数据交换。

本文将介绍如何利用GPIO控制LED灯的原理和实验过程。

一、LED简介LED（Light Emitting Diode）即发光二极管，是一种特殊的半导体器件。

它具有正向电压下发光的特性，被广泛应用于照明、显示和指示等领域。

LED灯通常由发光芯片、封装材料、引线和基板组成。

二、GPIO控制原理1. GPIO引脚的工作方式GPIO引脚可以配置为输入模式或输出模式。

在输入模式下，GPIO 引脚可以读取外部设备的电平状态；在输出模式下，GPIO引脚可以输出高电平或低电平。

2. LED的控制方式LED灯通常通过控制电流来实现亮灭。

当正向电压施加到LED的两端时，LED芯片中的P-N结会发生电子复合，产生光能。

控制LED 灯的亮度可以通过调节电流大小来实现。

3. GPIO控制LED的原理将一个GPIO引脚配置为输出模式，并设置为高电平或低电平，可以通过连接一个适当的电阻和LED灯，将LED灯接在GPIO引脚上。

当GPIO引脚输出高电平时，电流通过电阻和LED灯，LED灯亮起；当GPIO引脚输出低电平时，电流无法通过LED灯，LED灯熄灭。

三、实验过程1. 准备材料准备一块开发板（如树莓派）、一根杜邦线、一个电阻和一个LED 灯。

2. 连接电路将一个杜邦线的一端连接到GPIO引脚，另一端连接到电阻的一端。

将电阻的另一端连接到LED的长脚上，再将LED的短脚连接到开发板的GND引脚上。

3. 编写代码根据开发板的不同，选择相应的编程语言和开发环境。

以Python 语言为例，在树莓派上可以使用RPi.GPIO库来控制GPIO引脚。

编写一个简单的程序，设置GPIO引脚为输出模式，并控制其输出高电平或低电平。

单片机流水灯实验原理
单片机流水灯实验原理：
流水灯是一种基本的电子实验，通过使用单片机控制多个
LED 灯的亮灭来实现灯光在各个灯珠之间流动的效果。

流水
灯实验原理如下：
1. 硬件连接：将多个 LED 灯和适当的电流限制电阻连接到单
片机的不同输出引脚上。

每个 LED 灯的阴极与电流限制电阻
连接到负极（GND），而阳极连接到单片机的 IO 引脚。

需要
注意的是，单片机的 IO 引脚的输出电压应该能够点亮 LED 灯。

2. 软件设计：使用单片机的 GPIO（通用输入输出）功能，设
置相应的输出引脚作为流水灯的控制引脚。

通过对这些引脚进行高低电平控制，实现不同 LED 灯的点亮和熄灭。

3. 流水灯效果：为了实现流水灯的效果，我们将需要在不同的时间间隔内控制不同的 LED 灯点亮。

可以使用一个循环来实
现这种效果，循环中通过更新和改变控制引脚的电平状态来控制流水灯的亮灭顺序。

4. 控制顺序：通过改变控制引脚的电平状态的顺序，可以改变流水灯的流动顺序。

可以通过在循环中使用延迟函数来控制灯的变换速度，或者使用计数器等其他方法来实现更复杂的流水灯效果。

通过以上原理，我们可以实现单片机流水灯实验并观察到灯光在不同的 LED 灯之间流动的效果。

流水灯的原理和应用1. 概述流水灯是一种常见的电子显示器件，通过多个LED灯依次点亮或熄灭，产生流动效果。

它在电子产品、广告灯箱、装饰灯具等领域被广泛应用。

本文将介绍流水灯的原理和应用。

2. 原理流水灯的原理是通过控制LED灯的亮灭顺序，使得LED灯看起来像是流动的效果。

其基本原理如下：•使用微控制器或其他控制电路对多个LED灯进行顺序控制；•在每个时间段内依次点亮或熄灭相应的LED灯。

3. 原理详解3.1 使用微控制器流水灯通常采用微控制器作为控制核心。

微控制器通过程序控制，依次点亮或熄灭LED灯，实现流动效果。

具体实现过程如下： 1. 初始化：微控制器初始化相关寄存器和引脚，准备控制流水灯的操作；2. 点亮LED灯：根据设定的时间间隔，依次点亮LED灯。

可通过设置引脚的电平来点亮LED灯； 3. 熄灭LED灯：在每个时间段的最后，熄灭之前点亮的LED灯； 4. 更新控制：根据设定的顺序和时间间隔，更新LED灯的选择，继续点亮和熄灭LED灯，形成流动效果。

3.2 使用其他控制电路除了微控制器，还可以使用其他电子电路来实现流水灯的控制。

例如，使用计时器芯片、逻辑门电路等来控制LED灯的亮灭顺序。

具体实现方式根据电路设计的不同而有所不同。

4. 应用流水灯在各个领域都有广泛的应用。

以下是一些常见的应用场景：4.1 电子产品流水灯被广泛应用于电子产品中，如电子表、计算器、音乐节拍器等。

它们可以通过流动的灯光提供更直观的显示效果。

4.2 广告灯箱在广告灯箱中，流水灯被用于制作各种吸引眼球的效果。

通过流动的灯光，可以吸引行人的目光，提高广告的传达效果。

4.3 装饰灯具流水灯还广泛应用于室内外装饰灯具中，如节日装饰、景观照明等。

通过不同的亮灭顺序和颜色变化，营造出独特的氛围效果。

5. 总结流水灯是一种通过控制LED灯的亮灭顺序，产生流动效果的显示器件。

它广泛应用于电子产品、广告灯箱和装饰灯具等领域。

通过使用微控制器或其他控制电路实现LED灯的顺序控制，流水灯可以展现出各种吸引眼球的效果。

嵌⼊式系统——基于Keil5的STM32固件库寄存器编程实现流⽔灯//PF9-LED0,PF10-LED1//PF13-LED2,PF14-LED3#define rRCCAHB1CLKEN *((volatile unsigned long *) 0x40023830)#define rGPIOF_MODER *((volatile unsigned long *) 0x40021400)#define rGPIOE_MODER *((volatile unsigned long *) 0x40021000)#define rGPIOF_OTYPER *((volatile unsigned long *) 0x40021404)#define rGPIOE_OTYPER *((volatile unsigned long *) 0x40021004)#define rGPIOF_OSPEEDR *((volatile unsigned long *) 0x40021408)#define rGPIOE_OSPEEDR *((volatile unsigned long *) 0x40021008)#define rGPIOF_PUPDR *((volatile unsigned long *) 0x4002140C)#define rGPIOE_PUPDR *((volatile unsigned long *) 0x4002100C)#define rGPIOF_ODR *((volatile unsigned long *) 0x40021414)#define rGPIOE_ODR *((volatile unsigned long *) 0x40021014)#define time 0x300000#define on 1#define off 0void led_init(){//GPIOE -- rRCCAHB1CLKEN[4] GPIOF -- rRCCAHB1CLKEN[5]rRCCAHB1CLKEN |= (1<<4)|(1<<5);//MODER-OUT--01 PF9,PF10 [21:18]<------- 0101unsigned long r_value;r_value = rGPIOF_MODER;//readr_value &= ~(0xf << 18);//clearr_value |= (1 << 18)|(1 << 20);rGPIOF_MODER = r_value;//write//MODER-OUT--01 PF13,PF14 [29:26]<------- 0101r_value = rGPIOE_MODER;//readr_value &= ~(0xf << 26);//clearr_value |= (1 << 26)|(1 << 28);rGPIOE_MODER = r_value;//write//OTYPER-PP--0 PF9,PF10 [10:9]<--------00r_value = rGPIOF_OTYPER;//readr_value &= ~(0x3 << 9);//clearrGPIOF_OTYPER = r_value;//write//OTYPER-PP--0 PF13,PF14 [14:13]<--------00r_value = rGPIOE_OTYPER;//readr_value &= ~(0x3 << 13);//clearrGPIOE_OTYPER = r_value;//write//OSPEEDR- PF9,PF10 [21:18]<-------1010r_value = rGPIOF_OSPEEDR;//readr_value &= ~(0xf << 18);//clearr_value |= (1 << 19)|(1 << 21);rGPIOF_OSPEEDR = r_value;//write//OSPEEDR- PF13,PF14 [29:26]<-------1010r_value = rGPIOE_OSPEEDR;//readr_value &= ~(0xf << 26);//clearr_value |= (1 << 27)|(1 << 29);rGPIOE_OSPEEDR = r_value;//write//PUPDR PF9,PF10 [21:18]<--------0000 r_value = rGPIOF_PUPDR;//readr_value &= ~(0xf << 18);//clearrGPIOF_PUPDR = r_value;//write//PUPDR PF13,PF14 [29:26]<--------0000 r_value = rGPIOE_PUPDR;//readr_value &= ~(0xf << 26);//clearrGPIOE_PUPDR = r_value;//write//ODR PF9,PF10 [10:9]<-------11r_value = rGPIOF_ODR;//readr_value |= (1<<9)|(1<<10);//clearrGPIOF_ODR = r_value;//write//ODR PF13,PF14 [14:13]<-------11r_value = rGPIOE_ODR;//readr_value |= (1<<13)|(1<<14);//clearrGPIOE_ODR = r_value;//write}void led0_ctr(int is_on){unsigned long r_value;r_value = rGPIOF_ODR;r_value |= (1<<9);//clearif(is_on) r_value &= ~(1<<9);rGPIOF_ODR = r_value;}void led1_ctr(int is_on){unsigned long r_value;r_value = rGPIOF_ODR;r_value |= (1<<10);//clearif(is_on) r_value &= ~(1<<10);rGPIOF_ODR = r_value;}void led2_ctr(int is_on){unsigned long r_value;r_value = rGPIOE_ODR;r_value |= (1<<13);//clearif(is_on) r_value &= ~(1<<13);rGPIOE_ODR = r_value;}void led3_ctr(int is_on){unsigned long r_value;r_value = rGPIOE_ODR;r_value |= (1<<14);//clearif(is_on) r_value &= ~(1<<14);rGPIOE_ODR = r_value;}void ledAll_ctr1(int flag){unsigned long r_value;if(flag == 0){//LED0 off, LED1 off, LED2 off, LED3 offled0_ctr(off);led1_ctr(off);led2_ctr(off);led3_ctr(off);}if(flag == 1){//LED0 on, LED1 off, LED2 off, LED3 offled0_ctr(on);led1_ctr(off);led2_ctr(off);led3_ctr(off);}else if(flag == 2){//LED0 on, LED1 on, LED2 off, LED3 off led0_ctr(on);led1_ctr(on);led2_ctr(off);led3_ctr(off);}else if(flag == 3){//LED0 on, LED1 on, LED2 on, LED3 off led0_ctr(on);led1_ctr(on);led2_ctr(on);led3_ctr(off);}else if(flag == 4){//LED0 on, LED1 on, LED2 on, LED3 on led0_ctr(on);led1_ctr(on);led2_ctr(on);led3_ctr(on);}}void delay(int v){while(v--);}int main(){led_init();unsigned int flag = 0;while(1){for (int i=0;i<5;i++){ledAll_ctr1(i);delay(time);}for (int i=3;i>=0;i--){ledAll_ctr1(i);delay(time);}}}。

实验二IO口实现LED灯闪烁一、实验目的：1.正确安装keil软件2.正确安装调试驱动，熟悉实验板的用法3.学习IO口的使用方法。

二、实验设备：单片机开发板、学生自带笔记本电脑三、实验内容：利用单片机IO口做输出，接发光二极管，编写程序，使发光二极管按照要求点亮。

四、实验原理：1.LPC1114一共有42个GPIO，分为4个端口，P0、P1、P2口都是12位的宽度，引脚从Px.0~Px.11，P3口是6位的宽度，引脚从P3.0~P3.5。

引脚的内部构造如图所示。

其中Rpu为上拉电阻、Rpd为下拉电阻。

2.为了节省芯片的空间和引脚的数目，LPC1100系列微处理器的大多数引脚都采用功能复用方式，用户在使用某个外设的时候，要先设置引脚。

控制引脚设置的寄存器称之为IO配置寄存器，每个端口管脚PIOn_m都分配一个了一个IO配置寄存器IOCON_PIOn_m，以控制管脚功能和电气特性。

3.IOCON_PIOn_m寄存器其位域定义如表所列。

4.各引脚IOCON寄存器的位[2:0]配置不同的值所相应功能。

5.GPIO寄存器GPIO数据寄存器用于读取输入管脚的状态数据，或配置输出管脚的输出状态，表5-5对GPIOnDATA寄存器位进行描述。

GPIO的数据方向的设置是通过对GPIOnDIR寄存器的位进行与或操作实现的，LPC1100微处理器和8051单片机的GPIO不同，在使用前一定要先设置数据方向才能使用，6.发光二级管的工作电压和工作电流如何?___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________。

嵌入式系统应用实验报告姓名：学号：学院：专业：班级：指导教师：实验1、流水灯实验1.1实验要求编程控制实验板上LED灯轮流点亮、熄灭，中间间隔一定时间。

1.2原理分析实验主要考察对STM32F10X系列单片机GPIO的输出操作。

参阅数据手册可知，通过软件编程，GPIO可以配置成以下几种模式：◇输入浮空◇输入上拉◇输入下拉◇模拟输入◇开漏输出◇推挽式输出◇推挽式复用功能◇开漏式复用功能根据实验要求，应该首先将GPIO配置为推挽输出模式。

由原理图可知，单片机GPIO输出信号经过74HC244缓冲器，连接LED灯。

由于74HC244的OE1和OE2都接地，为相同电平，故A端电平与Y端电平相同且LED灯共阳，所以，如果要点亮LED，GPIO应输出低电平。

反之，LED灯熄灭。

1.3程序分析软件方面，在程序启动时，调用SystemInit()函数（见附录1），对系统时钟等关键部分进行初始化，然后再对GPIO进行配置。

GPIO配置函数为SZ_STM32_LEDInit()（见附录2），函数中首先使能GPIO 时钟：RCC_APB2PeriphClockCmd(GPIO_CLK[Led], ENABLE);然后配置GPIO输入输出模式：GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP；再配置GPIO端口翻转速度：GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz；最后将配置好的参数写入寄存器，初始化完成：GPIO_Init(GPIO_PORT[Led], &GPIO_InitStructure)。

初始化完成后，程序循环点亮一个LED并熄灭其他LED，中间通过Delay()函数进行延时，达到流水灯的效果（程序完整代码见附录3）。

实验程序流程图如下：硬件方面，根据实验指南，将实验板做如下连接：1.3实验结果实验二、按键实验2.1实验要求利用STM32读取外部按键状态，按键按下一次产生一次外部中断在中断处理函数中使按键所对应的灯亮起。

使用STM32F103系列芯片点亮LED流水灯（STM32入门）STM32F103系列芯片是意法半导体（STMicroelectronics）推出的一款32位ARM Cortex-M3内核的微控制器。

本文将介绍如何使用STM32F103系列芯片点亮LED流水灯，从而帮助初学者入门STM32首先，我们需要准备以下材料和工具：1. STM32F103系列开发板（如：STMicroelectronics的STM32F103C8T6开发板）B转串口模块3.杜邦线和杜邦线母头4.面包板（可选）5.电脑接下来，我们将一步一步地进行操作。

第一步，准备环境：2.将USB转串口模块连接到STM32开发板上，用于通过串口与电脑进行通信。

第二步，编写代码：在STM32CubeIDE中创建一个新项目，并选择适合的开发板型号和启动文件。

然后，将以下代码复制到main.c文件中：```#include "stm32f1xx.h"void delay(int n)for(int i=0; i<n; i++);int main(void)GPIOC->CRH &= 0xFF0FFFFF; // Clear PC13 configurationwhile(1)// Turn on the LED// Delay// Turn off the LED// Delay}```第三步，编译和烧录：在STM32CubeIDE中，使用编译工具将代码编译成可执行文件。

然后，通过USB转串口模块将编译后的可执行文件烧录到STM32开发板中。

第四步，连接LED：在STM32开发板上找到PC13引脚，将LED的长针连接到PC13引脚上，将LED的短针连接到开发板的地线上。

可以使用面包板或杜邦线连接器来连接LED和开发板。

第五步，运行程序：将STM32开发板连接到电脑上，通过串口与开发板进行通信，然后运行编译后的程序。

#include "stm32f10x.h"//头文件包含将stm32的函数库stm32f10x.h包进来#define RCC_GPIO_LED RCC_APB2Periph_GPIOF//宏定义LED使用的GPIO时钟#define LEDn 4//宏定义LED数量#define GPIO_LED GPIOF//宏定义LED灯所使用的gpio组#define DS1_PIN GPIO_Pin_6//宏定义LED1所使用的gpio管脚#define DS2_PIN GPIO_Pin_7//宏定义LED2所使用的gpio管脚#define DS3_PIN GPIO_Pin_8//宏定义LED3所使用的gpio管脚#define DS4_PIN GPIO_Pin_9//宏定义LED4所使用的gpio管脚GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//gpio口初始化结构体ErrorStatus HSEStartUpStatus;// (等待时钟的稳定？）（使强制执行c规则）u8 count=0;//定义8位无符号数据变量void RCC_Configuration(void);//初始化stm32系统时钟void NVIC_Configuration(void);//定义中断管理初始化函数void Delay(vu32 nCount);//声明延时函数void Turn_On_LED(u8 LED_NUM);//LED控制函数int main(void){//配置GPIO口管脚模式RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_GPIO_LED, ENABLE);//使能LED灯所使用的时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS1_PIN|DS2_PIN|DS3_PIN|DS4_PIN;//设定LED所使用的管脚，使之有效GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//设GPIO口的输出模式为推免模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//设置GPIO口的输出时钟为50MHzGPIO_Init(GPIO_LED, &GPIO_InitStructure); //初始化LED灯所使用的管脚GPIO_SetBits(GPIO_LED,DS1_PIN|DS2_PIN|DS3_PIN|DS4_PIN);//置所有控制LED 的GPIO口管脚为高电平，关闭所有LED灯while(1){GPIO_SetBits(GPIO_LED,DS1_PIN|DS2_PIN|DS3_PIN|DS4_PIN);//置所有控制LED的GPIO口管脚为高电平，关闭所有LED灯Turn_On_LED(count%4);//点亮一个LED灯count++;Delay(0x2FFFFF);}}void Turn_On_LED(u8 LED_NUM){switch(LED_NUM){case 0:GPIO_ResetBits(GPIO_LED,DS1_PIN); //点亮DS1灯break;case 1:GPIO_ResetBits(GPIO_LED,DS2_PIN); //点亮DS2灯break;case 2:GPIO_ResetBits(GPIO_LED,DS3_PIN); //点亮DS3灯break;case 3:GPIO_ResetBits(GPIO_LED,DS4_PIN); //点亮DS4灯break;default:GPIO_ResetBits(GPIO_LED,DS1_PIN|DS2_PIN|DS3_PIN|DS4_PIN); //点亮所有的灯break;}}void Delay(vu32 nCount){while(nCount--);}。