1+X传感网中级备考GPIO应用微实例：按键+点灯

- 实例解析

- Debug在线调试

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1.实例解析

1.1 实验目标
当KEY2按键按下，LED2灯点亮。
当KEY2按键断开，LED2灯灭；

1.2 分析按键KEY2硬件电路
从图1得知，按键KEY2与控制器端口的PD13连接；当按键KEY2按下时，即可给PD13引脚输入一个低电平信号；

图1：端口外部：KEY2电路图.png

1.3 分析PD13端口内部输入原理
按键KEY2按下，则输入0电平给PD13端口，PD13端口设置为输入模式后，读入0电平状态，选择上拉模式，VSS导通，经过TTL肖恩施密特触发器，输入数据寄存器IDR13的值是0；

图2：PD13端口的输入模式原理图.png

输入寄存器IDR低16位，仅支持可读；不支持可写；

图3：端口内部：输出寄存器低16位.png

1.4 分析PD13端口的图形化配置参数
从外设按键电路到端口内部原理图，我们已经能够确定端口PD13的工作模式是输入模式，图形化配置步骤如图4-1和图4-2所示；

图4-1：PD13口图形化配置界面.png

图4-2：PD13口图形化配置界面.png

1.5 函数调用实现按键读取
调用函数HAL_GPIO_ReadPin( )，从IDR寄存器第13位读取电平值是0，表示按键已经按下；延时函数HAL_Delay(1000),为了防止按键抖动；延时1秒，再次调用函数，判断是否读取到0电平值；如果电平值是0，则调用函数HAL_GPIO_WritePin()完成LED2灯点亮；
函数介绍：https://www.jianshu.com/p/8d2aea894573
mian函数中补充代码如下：

if( HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port,KEY2_Pin)== GPIO_PIN_SET)
          
          {   
              HAL_Delay(1000);
              if( HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port,KEY2_Pin)== GPIO_PIN_SET)
                HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin , GPIO_PIN_SET);   
          }
else
         HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin , GPIO_PIN_RESET);

1.6 分析LED灯硬件电路
如图5-1所示，LED2与控制器端口的PE6连接，发光二极管右侧连接V33电源，当PE6端口输出低电平时，二极管导通，LED2灯点亮；通过分析外部硬件电路，查阅芯片手册资料，如图5-2所示，当GPIOE端口是输出模式时，内部输出寄存器ODR被激活，写入数据，此时ODR弱上拉和弱下拉电阻被禁止；

图5-1：端口外部LED灯电路图.png

1.7 分析PE6端口内部输出原理

图5-2 PE6端口输出模式原理图.png

图5-3 端口内部ODR输出数据寄存器低16位.png

图5-4 PE6端口图形化配置界面.png

实例工程项目的核心代码如图6所示：

图6：核心代码展示.png

实验结果的照片如图7所示：

图7：实验照片.jpg

2.Debug在线调试

编程结束之后，拨码开关到BOOT端，进行程序下载，KEIL5界面下，点击工具栏d，开启在线调试；同时打开Peripherals—System Viewers——GPIOE,GPIOD，
当KEY2按键按下时，可同步观察寄存器GPIOD IDR寄存器第13位的数据变为0，函数HAL_GPIO_ReadPin返回GPIO_PIN_SET，if条件判断成立，点亮LED2灯；

图8-1：GPIOD在线调试.png

图8-2：GPIOD在线调试.png

同理，可进行对GPIOE寄存器的在线调试；打开GPIOE寄存器窗口，如图9-1所示，GPIOE寄存器配置为输出模式，上电后ODR寄存器初值0xFFFFFFFF,IDR寄存器初值是0xFFFFFFFF;
当按键按下，程序运行到第104行，ODR寄存器的值改变为0x00000000,同时，IDR寄存器的初值改变为0x0000FFBF，IDR_6位的值变为0；如图9-2所示；验证了当GPIO配置为输出模式时，出现在I/O脚上的数据在每个APB2时钟被采样到输入数据寄存器；如图9-3所示；

图9-1：GPIOE在线调试.png

图9-2：GPIOE在线调试.png

图9-3.png

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总结：注重分析步骤，运用模电/数电知识，先分析端口外部的硬件原理图，再分析端口内部的原理图，理解寄存器工作原理，通过图形化配置理解寄存器参数的物理意义；生成工程以后，在HAL库文件夹中找到与寄存器配置相关的函数，分析函数参数与寄存器参数的对应关系；
图形化配置是为了简化软件代码的部分工作，不要将注意力仅仅放在函数调用和快速组织用户代码上；
初学者应该注重学习硬件原理，寄存器功能和物理意义，寄存器配置参数和函数调用参数的对应关系；通过在线调试，单步运行，观察寄存器初值变化，是快速理解硬件原理的有效手段。