飞控开发基础教程1开源编队无人机GPIOLED航情灯信号灯控制.docx

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1、COCOF1Y教程疯壳无人机系列目录一、1ED11.11ED简介11.21ED发光原理1二、GPIO22.1GP1o简介22.2 GPIO相关寄存器42.3 GPIO实验6资料地址：http:/www.fengke.c1ubGPIO(1ED航情灯、信号灯控制)一、1ED1.1 1ED简介1ED(1ightEmittingDiode)即为发光二极管的缩写。1ED是一种在生活中非常常见的照明发光器件。1ED的在我们生活中形态种类非常的多，如下图所JO尽管1ED在我们生活中形态非常地多，但这所有的1ED在电路里均使用如下图所示的符号来表示。图41.2 1ED发光原理1ED最重要的一个发光结构就是灯内

2、如绿豆大小般的灯珠。虽然它的体积很小，但它却内有乾坤，如下图所示为1ED内部构造。这个结构极其复杂，一共分为好几层：最上层叫做P型半导体层、中间层为发光层、最下层叫做N型半导体层。从物理学角度来理解：当电流通过晶片时，N型半导体内的电子与P型半导体内的空穴在发光层剧烈地碰撞复合产生光子，以光子的形式发出能量(即大家看见的光)。二、GPIO2.1 GP1O简介GPIO(Genera1-purposeinput/output),通用的输入输出的简称，单片机的引脚可以供使用者自由使用，可以配置为输出，也可以配置为输入。其中输出又可以是输出“高电平”或者“低电平”。在电子电路中“高电平”是电压高的状态

3、，用逻辑来表示即为1,“低电平”是电压低的状态，用逻辑来表示即为OoSTM32F103系列是意法半导体基于ARMCortexM3内核的32位单片机，K控上用的主核心是48脚的STM32F103CBT6,其引脚如下图所示。COPID9NO1CJO11t-太宗厚厚太CDCDCQ二二Q-C1ddddddCDCDSa0.Q-QSTM32F103CBT6的GPK）的功能较多，有A、B、C、D等四组GP1O,每组每个GPIO都可以作为输出输出口使用之外，还能作为复用引脚使用，比如串口、I2C、SPI等特殊接口的引脚。但是需要注意的是每个引脚的复用功能是有限制的，所以硬件连接时需要注意每个引脚有哪些复用功能

4、，这个可以在STM32F103的数据手册中查看。GP1o一共有8种模式，分别为：浮空输入，上拉输入，下拉输入，模拟输入，开漏输出，推挽输出，推挽式复用功能，开漏式复用功能，如下表所示。STM32F103GPIO工作模式GPIO的工作模式输入模式输出模式最大输出速度(I)GPIO-ModeJN_F1OATING(I)GP1C1Mode_OU1OD开漏输出(带(I)浮空输入上拉或者下拉）IOMHZ(2)GPK)_ModeJPU上拉输入(2)GP1O_Mode_AF_OD复用开漏输出(2)(3)GPIO_Mode_IPD下拉输入（带上拉或者下拉）2MHZ(4)GPIO_Mode_AIN模拟输入(3)

5、GP1e1Mode_OU1PP推挽输出(带(3)上拉或者下拉）50MHZ(4)GPIe1MOde_AF_PP复用推挽输出(带上拉或者下拉)图7这8种功能我们就不一一介绍了，有兴趣可以上网搜索了解一下，这里主要讲解一下开漏输出和推挽输出的区别。(1)开漏输出：输出端相当于三极管的集电极.需要上拉电阻才能得到高电平，利用外部上拉电阻的驱动能力，减少IC内部的驱动，驱动能力强，适合于做电流型的驱动，可达至IJ20mAo(2)推挽输出：可以输出高，低电平,连接数字器件，是由两个参数相同的三极管或MOSFET以推挽方式连接，各负责正负半周的波形放大任务。电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，

6、所以导通损耗小、效率高，既提高电路的负载能力，又提高开关速度。总结一下：推挽输出可以输出强高低电平，连接数字器件；而开漏输出只可以输出低电平，高电平得靠外部电阻拉高。输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平状态需要上拉电阻才行，适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内)。2.2 GPIO相关寄存器STM32F103的每个GPIO端口有：两个32位配置寄存器(GP1oX_CR1和GP1e)X_CRH)、两个32位数据寄存器(GPIOx_IDR和GP1OX_ODR)、一个32位置位/复位寄存器(GP1OX_BSRR)、一个16位复位寄存器(GPK)X_BRR)、一个32位锁定

7、寄存器(GPK)XJ1CKR)。(1) GPIoX_CR1寄存器(x=AG)31302928272625242322212019181716CNF7(1MODE71OCNF61zOMODE6(kOCNF51:0ME51OCNF4(1:0MODE4kOfwIrwrwIrwrwIrwrwrwrwIrwrwrwrwrwrwrw1514131211109876543210CNF3(1MODE3(1:0CNF2(1zOMODE21:O1CNF11:0JME11CNFo(1:0MODEO(1rOwJrwrwIrwrwrwrwIrwrwIrwrwIrwrwIrwrwIrw图8该寄存器用于配置IOO-7的输入

8、输出模式以及速率设置。(2) GP1e)X_CRH寄存器(x=AG)3130292827262524232221201918171CNF15(1:0MODE15(1:0CNF14(1:0JMODE14(1:0CNF131MODE13(1:0CNF121:0MODE12(1:0rwIrwrwIrwrwIrwrwIrwrwrwrwrwrwrwrwrw1514131211109876543210CNF11(1:0MODE111:0CNF1O(1zOMODE101:0CNF9(1:0MOoE9(1:0)CNFe(1:0)MODE80:0】rwIrwrwIrwrwrwrwIrwrwrwrwIrwrwrw

9、rwrw图9该寄存器用于配置IO815的输入输出模式以及速率设置。(3) GP1e)x_IDR寄存器(x=AG)31302928272625242322212019181716Reserved1514131211109876543210IDR15IDR14IDR13IDR12IDR11IDR10IDR9IDR8IDR7IDR6IDRSIDR4IDR3IDR2IDR1IDROrrrrrrrrrrrrrr图10IDR是GP1o的输入数据寄存器。通过IDR寄存器可以读出IO的状态。需要注意的是IDR寄存器只能以字(16位)的形式读出。(4) GPIOx_ODR寄存器(x=AG)31302928272

10、625242322212019181716Reserved1514131211109875432100DR150DR14ODR130DR12R11ODR10ODR9ODR80DR70DR6ODR50DR4ODR3ODR2OOR1ODROZrwrwrwrwrwrwrwrwrwrwrwrwrwrwrw图11C)DR是GP1O的输出数据寄存器。通过ODR寄存器可以输出高低电平。(5) GPIOX_BSRR寄存器(x=AG)图12BSRR是GPK)的端口位设置/清除寄存器。BSRR寄存器的高16位是清除IO位，低16位是置位K)位。需要注意的是BSRR只有在写入1的时候，相应的功能才有作用，写入0是无

11、效的。(6) GPIOx_BRR寄存器(=AG)31302928272625242322212019181716Reserved1514131211109876543210BR15BR14BR13BR12BR11BR10BR9BR8BR7BR6BR5BR4BR3BR2BR1BROWWWWWWWWWWWWWWWW图13BRR是GPIo的端口位清除寄存器。BRR基础只有在写入1的时候，相应的功能才有作用，写入O无效。(7) GP1e)X_1CKR寄存器(x=AG)31302928272625242322212019181716Reserved1CKKrw1514131211109876543210

12、1CK151CK141CK131CK121CK111CKW1CK91CK81CK71CK61CK51CK41CK31CK21CKI1CKOrwrwrwrwrwrwrwrwrwrwfWrwrw(Wrwrw图141CKR是GP1O的端口配置锁定寄存器。1CKR寄存器用来锁定K)口的配置,设置后，除了复位后不能再配置IO的状态。2.3 GPIO实验本节实验的内容是周期性点亮无人机的航情灯以及信号灯，其中航情灯在四个螺旋桨底下，而信号灯则在开关两侧。查看原理图可以得知无人机的航情灯同一接在NPN三极管Q1上，而三极管的基极又接在了单片机的PA8；两个信号灯分别接在了PC13和PC14上。图15图16编写代码的思路如下表所示1管脚配置1、定义结构体；2、使能时钟；3、填充结构体；4、装载结构体。2逻辑处理周期点亮1ED图18按照代码思路，编写代码（通过调用官方库）如下图所示:/*1ed101112131ASdefine#definettdefine#define#definettdefine#definettdefineRCC_1ED_1_2GPIO_1ED_1Pin_1ED_1GP1d1Eb_2Pin_1ED_2RCC_1ED_3GPI0_1ED_3Pin1ED3GP1O定义*/RCC_APB2Periph_