【星火 Orbit-F1 开发板】02. 探索GPIO：点亮你的 LED 灯

博客上文章配合以下星系列开发板，所有资料均会开源。致力点燃学生对技术的热情，培养“懂理论能实战”的嵌入式人才。愿你们所行风雨无阻，前程似锦。

引言

STM32F103 是一款广泛应用的 ARM Cortex-M3 微控制器，适用于嵌入式开发入门。本教程将基于 STM32F103 开发板，通过 HAL 库实现 GPIO 控制 LED 灯的功能，并采用模块化设计，帮助读者掌握 GPIO 配置和代码组织技巧。

硬件准备

1. 开发板：STM32F103C8T6 核心板（Cortex-M3/72MHz）。
2. LED 灯：1 个 LED（通常连接在 PC13 引脚，低电平点亮）。
3. 电阻：220Ω 限流电阻（已集成在开发板上）。

硬件连接

• LED 连接：
  • LED 负极 → PC13（通过限流电阻）
  • LED 正极 → 3.3V（VCC）

GPIO配置

1. 配置 GPIO 模式

STM32F103 的 GPIO 支持多种模式，本教程使用 推挽输出模式 驱动 LED。

2. 代码实现

模块化设计

将 LED 控制代码封装为独立模块：

• Drivers/BSP/LED 目录：存放 bsp_led.c 和 bsp_led.h。

代码实现

1. 头文件 bsp_led.h

#ifndef __BSP_LED_H
#define __BSP_LED_H

#include "stm32f1xx_hal.h"

#define LED_PIN         GPIO_PIN_13
#define LED_GPIO_PORT   GPIOC
#define BLINK_DELAY     500  // 闪烁延时（单位：ms）

// 函数声明
void LED_Init(void);         // LED 初始化
void LED_On(void);           // 打开 LED
void LED_Off(void);          // 关闭 LED
void LED_Toggle(void);       // 切换 LED 状态
void LED_Blink(uint32_t delay); // LED 闪烁

#endif /* __BSP_LED_H */

2. 源文件 bsp_led.c

#include "bsp_led.h"

/**
 * @brief 初始化 LED（配置 PC13 为推挽输出）
 */
void LED_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    // 使能 GPIOC 时钟
    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

    // 配置 PC13 引脚
    GPIO_InitStruct.Pin = LED_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  // 推挽输出
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;          // 无上下拉
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 低速模式

    HAL_GPIO_Init(LED_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);

    // 默认关闭 LED
    LED_Off();
}

/**
 * @brief 打开 LED（PC13 输出低电平）
 */
void LED_On(void) {
    HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_PORT, LED_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}

/**
 * @brief 关闭 LED（PC13 输出高电平）
 */
void LED_Off(void) {
    HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_PORT, LED_PIN, GPIO_PIN_SET);
}

/**
 * @brief 切换 LED 状态
 */
void LED_Toggle(void) {
    HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_PORT, LED_PIN);
}

/**
 * @brief LED 闪烁（带延时参数）
 * @param delay 闪烁间隔（ms）
 */
void LED_Blink(uint32_t delay) {
    LED_On();
    HAL_Delay(delay);
    LED_Off();
    HAL_Delay(delay);
}

3. 主程序 main.c

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "bsp_led.h"

int main(void) {
    // 初始化 HAL 库
    HAL_Init();

    // 配置系统时钟（72MHz）
    SystemClock_Config();

    // 初始化 LED
    LED_Init();

    while (1) {
        // LED 闪烁
        LED_Blink(BLINK_DELAY);
    }
}

/**
 * @brief 系统时钟配置函数（72MHz HSE）
 */
void SystemClock_Config(void) {
    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

    // 配置 HSE 振荡器
    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
    RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; // HSE (8MHz) * 9 = 72MHz
    HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);

    // 配置系统时钟
    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;     // HCLK = 72MHz
    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;      // APB1 = 36MHz
    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;      // APB2 = 72MHz
    HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2);
}

测试与验证

1. 编译与下载：

   • 使用 Keil 或 STM32CubeIDE 编译代码，通过 ST-Link 下载到开发板。

2. 功能验证：

   • LED 应持续闪烁（亮 500ms → 灭 500ms）。

3. 调试：

   • 若 LED 不亮，检查硬件连接和 PC13 引脚配置。
   • 若编译报错，确保头文件路径包含 Drivers/BSP/LED。

总结

通过本教程，您已掌握以下技能：

1. 使用 HAL 库配置 STM32F103 的 GPIO。
2. 通过模块化设计封装 LED 控制功能。
3. 实现 LED 的开关和闪烁逻辑。

模块化设计使代码结构清晰，便于后续扩展（如添加按键控制）。下一步可尝试结合按键实现状态切换，或探索其他外设（如 UART、PWM）。