NBDK-L4：基础实验教程

教程介绍

1 GPIO实验

第一个实验我们给大家带来的是最简单的外设控制，也就是 IO 口操作，通过这个实验我们可以了解到如何让STM32L476RC的一个 IO 输出高低电平，并以此控制 LED 的点亮和熄灭。  

1.1 STM32L476 IO简介

每个GPIO引脚都可以通过软件配置为输出（推挽或漏极开路），输入（带或不带上拉或下拉）或外设备用功能。 大多数GPIO引脚与数字或模拟备用功能共用。 由于它们在AHB2总线上的映射，可以实现快速I / O切换。 如果需要，可以锁定I / O备用功能配置序列，以避免虚假写入I / O寄存器。

经过上一段对GPIO口模式的说明，在这里对它的工作模式进行一个小结，它一共有八种组合，即有八种可配置的工作模式，分别是：

1. 输入浮空
2. 输入上拉
3. 输入下拉
4. 模拟
5. 带上拉或下拉的开漏输出
6. 带上拉或下拉的推挽输出
7. 带上拉或下拉的复用功能推挽
8. 带上拉或下拉的复用功能开漏

1.2 硬件设计

选择STM32L4引脚PA15作为LED的控制引脚，PA15高电平是点亮LED。

1.3 实验准备

1. 使用miniUSB线及10pin排线，通过Jlink仿真器连接PC端和开发板
2. 使用Keil打开基础实验 01-led实验工程
3. 下载程序，并完成功能测试

1.4 实验验证

下载完成后，可以看到开发板上的LED灯周期闪烁，点亮及熄灭的周期时间为500ms。

1.5 源码详解

本节中的源码说明，仅针对此例程中的重要功能，详细的源码介绍请大家参照代码后的注释。

1.5.1 stm32l4xx_hal_conf.h

此文件位于“01-led实验\Inc”路径中，主要用途是选择使能此例程使用到的库文件，一般情况下，我们默认需要使用的为前5个，包含芯片、flash、电源、时钟以及NVIC。

此例程因为我们需要展示IO的使用，所以我们额外使能 HAL_GPIO_MODULE_ENABLED。

103 // 使能的宏
104 #define HAL_MODULE_ENABLED          // 芯片
105 #define HAL_FLASH_MODULE_ENABLED    // Flash
106 #define HAL_PWR_MODULE_ENABLED      // 电源
107 #define HAL_RCC_MODULE_ENABLED      // 时钟
108 #define HAL_CORTEX_MODULE_ENABLED   // NVIC
109 
110 #define HAL_GPIO_MODULE_ENABLED     // GPIO

1.5.2 main.c

main函数，我们的例程由此处开始执行，首先调用HAL_Init()函数初始化我们的模块，接着调用SystemClock_Config()函数初始化此例程用到的时钟，具体有哪些时钟被初始化，在gyu_util.c部分有详细说明。

接下来我们初始化LED引脚配置，并且在while()循环中周期点亮、熄灭LED。

31 int main(void)
32 {
33   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
34 	// 重置所有外设、flash界面以及系统时钟
35   HAL_Init();
36 
37 	// 配置系统时钟（包含振荡器、系统时钟、总线时钟等等）
38   SystemClock_Config();
39 	
40   // 初始化LED引脚
41   LED_Init();
42 	
43   // 
44   while (1)
45   {
46 		LED_SET(GPIO_PIN_SET);			// 设置LED引脚（PA15）输出高电平，LED点亮
47 		HAL_Delay(500);							// 延时500ms
48 		LED_SET(GPIO_PIN_RESET);		// 设置LED引脚（PA15）输出低电平，LED熄灭
49 		HAL_Delay(500);							// 延时500ms
50   }
51 }

1.5.3 gyu_util.c

时钟初始化函数，用于配置我们模块运行的系统时钟、AHB高性能总线时钟、APB外设总线时钟以及单个外设的时钟。

主要包含了三个部分的初始化配置。

1.内部或者外部振荡器选择，也就是选择时钟信号的来源，是内部振荡，还是外部晶振

2.时钟配置，选择系统、AHB总线及APB总线的时钟来源

3.外设时钟配置，选择外设时钟来源

 49 void SystemClock_Config(void)
 50 {
 51   RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;     // 定义RCC内部/外部振荡器结构体
 52   RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;     // 定义RCC系统，AHB和APB总线时钟配置结构体
 53   RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit;   // 定义RCC扩展时钟结构体
 54   
 55   // 配置LSE驱动器功能为低驱动能力
 56   __HAL_RCC_LSEDRIVE_CONFIG(RCC_LSEDRIVE_LOW);
 57 
 58   // 初始化CPU，AHB和APB总线时钟
 59   RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI|RCC_OSCILLATORTYPE_HSE
 60                               |RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;        // 设置需要配置的振荡器为HSI、HSE、LSE
 61   // 配置HSE
 62   RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;                    // 激活HSE时钟（开发板外部为8MHz）
 63   // 配置LSE
 64   RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;                    // 激活LSE时钟（32.768KHz,低驱动）
 65   // 配置HSI
 66   RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;                    // 激活HSI时钟
 67   RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = 16;                 // 配置HSI为16MHz     
 68   // 配置PLL
 69   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;                // 打开PLL
 70   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;        // 选择HSE时钟作为PLL入口时钟源，8MHz
 71   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 1;                             // 配置PLL VCO输入分频为1，8/1 = 8MHz
 72   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 20;                            // 配置PLL VCO输入倍增为20，8MHz*20 = 160MHz
 73   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV7;                 // SAI时钟7分频，160/7 = 22.857143MHz
 74   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = RCC_PLLQ_DIV2;                 // SDMMC、RNG、USB时钟2分频，160/2 = 80MHz
 75   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = RCC_PLLR_DIV2;                 // 系统主时钟分区2分频，160/2 = 80MHz
 76   // RCC时钟配置，出错则进入错误处理函数
 77   if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
 78   {
 79     _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
 80   }
 81   
 82   // 初始化CPU，AHB和APB总线时钟
 83   RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
 84                               |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; // 需要配置的时钟HCLK、SYSCLK、PCLK1、PCLK2
 85   RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;             // 配置系统时钟为PLLCLK输入，80MHz
 86   RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;                    // AHB时钟为系统时钟1分频，80/1 = 80MHz
 87   RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;                     // APB1时钟为系统时钟1分频，80/1 = 80MHz
 88   RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;                     // APB2时钟为系统时钟1分频，80/1 = 80MHz
 89   // RCC时钟配置，出错则进入错误处理函数
 90   if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4) != HAL_OK) // HCLK=80MHz，Vcore=3.3V，所以选择SW4（FLASH_LATENCY_4）
 91    {
 92     _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
 93   }
 94 
 95   // 初始化外设时钟
 96   PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1|RCC_PERIPHCLK_USART2
 97                               |RCC_PERIPHCLK_LPUART1|RCC_PERIPHCLK_LPTIM1
 98                               |RCC_PERIPHCLK_I2C2|RCC_PERIPHCLK_ADC;  // 需要初始化的外设时钟:USART1、USART2、LPUART1、LPTIM1、I2C2、ADC
 99   PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK2;     // 配置串口USART1时钟为PCLK2，80MHz
100   PeriphClkInit.Usart2ClockSelection = RCC_USART2CLKSOURCE_PCLK1;     // 配置串口USART2时钟为PCLK1，80MHz
101   PeriphClkInit.Lpuart1ClockSelection = RCC_LPUART1CLKSOURCE_HSI;     // 配置LPUART时钟为HSI，16MHz
102   PeriphClkInit.I2c2ClockSelection = RCC_I2C2CLKSOURCE_PCLK1;         // 配置I2C2时钟为PCLK1，80MHz
103   PeriphClkInit.Lptim1ClockSelection = RCC_LPTIM1CLKSOURCE_LSE;       // 配置LPTIM1时钟为LSE，32.768KHz
104   PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_PLLSAI1;         // 配置ADC时钟为PLLSAI1，现在为80MHz，下面会重新定义
105   PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1Source = RCC_PLLSOURCE_HSE;            // 配置PLLSAI1时钟为HSE，8MHz
106   PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1M = 1;                                 // 配置PLLSAI1分频为1
107   PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1N = 8;                                 // 配置PLLSAI1倍增为8
108   PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1P = RCC_PLLP_DIV7;                     // SAI时钟7分频，64/7 = 9.142857MHz
109   PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1Q = RCC_PLLQ_DIV2;                     // SDMMC、RNG、USB时钟2分频，64/2 = 32MHz
110   PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1R = RCC_PLLR_DIV2;                     // 系统主时钟分区2分频，64/2 = 32MHz             
111   PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1ClockOut = RCC_PLLSAI1_ADC1CLK;        // 配置PLLSAI1输出为ADC1时钟，也就是配置ADC1时钟，32MHz
112   // 外设时钟配置，出错则进入错误处理函数
113   if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
114   {
115     _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
116   }
117 
118   // 配置内部主稳压器输出电压，配置为稳压器输出电压范围1模式，也就是：典型输出电压为1.2V，系统频率高达80MHz
119   if (HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1) != HAL_OK)
120   {
121     _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
122   }
123 
124   // 配置系统定时器中断时间，配置为HCLK的千分频
125   HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000);
126 
127   // 配置系统定时器，配置为HCLK
128   HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);
129 
130   // 系统定时器中断配置，设置系统定时器中断优先级最高（为0），且子优先级最高（为0）
131   HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0);
132 }

1.5.4 gyu_led.c

此文件用于配置LED控制引脚，在LED_Init()函数中我们初始化PA15为推挽输出，并且使能GPIOA时钟，初始化PA15默认输出低电平

31 void LED_Init(void)
32 {
33 	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;               // 定义引脚参数结构体
34 
35 	__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();                       // 使能GPIOA时钟
36 
37 	GPIO_InitStructure.Pin= GPIO_PIN_15;                // 引脚编号为15
38 	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;      // 推挽输出
39 	GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;     // 低频率
40 	GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_PULLDOWN;            // 下拉
41 	HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);          // 初始化PA15
42 	
43 	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_RESET);    // 设置PA15默认输出低电平
44 }

LED_SET()函数留给大家控制LED灯点亮或者熄灭，参数可选为GPIO_PIN_RESET（低电平）或者GPIO_PIN_SET（高电平）

54 void LED_SET(GPIO_PinState pinSate)
55 {   
56 	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_15, pinSate);   // 设置PA15输出
57 }