【開源教程18】瘋殼·開源編隊無人機-GPIO(遙控器指示燈控制)

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——瘋殼·無人機·系列

GPIO(遙控器指示燈控制)

圖1

一、GPIO 簡介
GPIO(General-purpose input/output)，通用的輸入輸出的簡稱，單片機的引腳可以供使用者自由使用，可以配置為輸出，也可以配置為輸入。其中輸出又可以是輸出“高電平”或者“低電平”。在電子電路中“高電平”是電壓高的狀態， 用邏輯來表示即為 1，“低電平”是電壓低的狀態，用邏輯來表示即為 0。
STM32F103 系列是意法半導體基于 ARM Cortex M3 內核的 32 位單片機， 遙控器上用的主核心是 48 腳的 STM32F103C8T6，其片上的資源與飛控主板上的主核心 STM32F103CBT6 基本一致，不同點在于TM32F103C8T6 的 RAM 為20kBytes、Flash 為 64kBytes，而 STM32F103CBT6 的 RAM 為 20kBytes、Flash 為 128kBytes。其引腳如下圖所示。


圖2
STM32F103C8T6 的 GPIO 的功能較多，有 A、B、C、D 等四組 GPIO，每組每個 GPIO 口都可以作為輸出輸出口使用之外， 還能作為復用引腳使用， 比如串口、I2C、SPI 等特殊接口的引腳。 但是需要注意的是每個引腳的復用功能是有限制的， 所以硬件連接時需要注意每個引腳有哪些復用功能， 這個可以在STM32F103 的數據手冊中查看。GPIO 口一共有 8 種模式，分別為：浮空輸入， 上拉輸入，下拉輸入，模擬輸入， 開漏輸出， 推挽輸出，推挽式復用功能，開漏式復用功能如下表所示。
STM32F103GPIO 工作模式


表1
這 8 種功能我們就不一一介紹了， 有興趣可以上網搜索了解一下，這里主要講解一下開漏輸出和推挽輸出的區別。
（1）開漏輸出：
輸出端相當于三極管的集電極. 需要上拉電阻才能得到高電平， 利用外部上拉電阻的驅動能力，減少 IC 內部的驅動，驅動能力強，適合于做電流型的驅動， 可達到 20mA。
（2）推挽輸出：
可以輸出高，低電平,連接數字器件，是由兩個參數相同的三極管或MOSFET 以推挽方式連接，各負責正負半周的波形放大任務。電路工作時，兩只對稱的功率開關管每次只有一個導通，所以導通損耗小、效率高，既提高電路的負載能力， 又提高開關速度。
總結一下：推挽輸出可以輸出強高低電平，連接數字器件；而開漏輸出只可以輸出低電平，高電平得靠外部電阻拉高。輸出端相當于三極管的集電極，要得到高電平狀態需要上拉電阻才行，適合于做電流型的驅動，其吸收電流的能力相對強（一般 20ma 以內）。
二、GPIO 相關寄存器
STM32F103 的每個 GPIO 端口有：兩個 32 位配置寄存器(GPIOx_CRL 和GPIOx_CRH)、兩個 32 位數據寄存器(GPIOx_IDR 和 GPIOx_ODR)、一個 32 位置位/復位寄存器(GPIOx_BSRR)、一個 16 位復位寄存器(GPIOx_BRR)、一個 32 位鎖定寄存器(GPIOx_LCKR)。
（1）GPIOx_CRL 寄存器（x=A~G）


圖3
該寄存器用于配置 IO0~7 的輸入輸出模式以及速率設置。
（2）GPIOx_CRH 寄存器（x=A~G）


圖4
該寄存器用于配置 IO8~15 的輸入輸出模式以及速率設置。
（3）GPIOx_IDR 寄存器(x=A~G)


圖5
IDR 是 GPIO 的輸入數據寄存器。通過 IDR 寄存器可以讀出 IO 的狀態。需要注意的是 IDR 寄存器只能以字（16 位）的形式讀出。
（4）GPIOx_ODR 寄存器(x=A~G)


圖6
ODR 是 GPIO 的輸出數據寄存器。通過 ODR 寄存器可以輸出高低電平。
（5）GPIOx_BSRR 寄存器(x=A~G)


圖7
BSRR 是GPIO 的端口位設置/清除寄存器。BSRR 寄存器的高 16 位是清除IO 位，低 16 位是置位 IO 位。需要注意的是 BSRR 只有在寫入 1 的時候，相應的功能才有作用，寫入 0 是無效的。
（6）GPIOx_BRR 寄存器(x=A~G)


圖8
BRR 是 GPIO 的端口位清除寄存器。BRR 基礎只有在寫入 1 的時候，相應的功能才有作用，寫入 0 無效。
（7）GPIOx_LCKR 寄存器(x=A~G)


圖9

LCKR 是GPIO 的端口配置鎖定寄存器。LCKR 寄存器用來鎖定IO 口的配置， 設置后，除了復位后不能再配置 IO 的狀態。
三、GPIO 實驗
本節實驗的內容是對遙控上的指示燈進行控制，這里和在飛控實驗中周期點亮航情燈一樣，也是周期點亮遙控手柄上的指示燈。
遙控手柄上接到 STM32F103C8T6 上的 GPIO 管腳的指示燈有四顆，分別是電源指示燈、連接無人機指示燈、cocobit 編程模式指示燈以及緊急降落指示燈， 如下圖所示。


圖10
查看原理圖，可知四個 LED 指示燈分別對應 PA8、PC13、PB4、PB5。


圖11
編寫代碼的思路如下表所示：
代碼思路


表2
按照代碼思路，編寫代碼（通過調用官方庫） 如下圖所示為 GPIO 的初始化部分代碼：



圖12
完成配置后只需要周期點亮以及關閉 LED 即可，如下圖所示。


圖13
其中延時函數，如下圖所示。


圖14
保存、編譯、下載，就可以看到遙控手柄的四個 LED 指示燈周期性閃爍， 如下圖所示。


圖15




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2022-8-24 15:16 上傳

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