2.1GPIO输出

常见的四个GPIO输出函数分析

1.GPIO_ResetBits

GPIO_ResetBits的作用是将指定引脚输出低电平，而不影响同一端口上其他未指定引脚的状态

void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

• GPIOx：指向 GPIO 端口的指针，例如GPIOA、GPIOB、GPIOC等。该参数必须是一个有效的 GPIO 外设基地址。
• GPIO_Pin：要设置低电平的引脚号，可以是单个引脚（如GPIO_Pin_5）或多个引脚通过按位或运算组合（如GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6）。每个引脚对应一个唯一的 16 位掩码，例如GPIO_Pin_0为0x0001，GPIO_Pin_5为0x0020。

注意：

1）.假设 LED 正极接 VCC，负极通过限流电阻连接到 GPIO 引脚，则低电平点亮 LED

#include "stm32f10x.h" // Device header #include "Delay.h" int main(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO InitStructure.GPIO Mode=GPIO Mode Out PP; GPIO InitStructure.GPIO Pin=GPIO Pin 0; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init (GPIOA,&GPIO_InitStructure); GPIO_ResetBits( GPIOA,GPIO_Pin_0); }

2）.同时置低多个引脚时

GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2); // 将 PA0、PA1、PA2 同时置低

典型场景：在中断中安全地置低、关闭设备

2.GPIO_SetBits：置位函数（设置高电平）

将指定的一个或多个GPIO引脚输出高电平（逻辑1）。它与之前学习的GPIO_ResetBits是一对“镜像”操作

void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

典型场景：在中断中安全地置高、控制单个或多个灯

3.GPIO_WriteBit：位写入函数（灵活的电平控制）

根据第三个参数BitVal的值，有选择地将指定引脚设置为高电平或低电平。它本质上是GPIO_SetBits和GPIO_ResetBits的“二合一”封装

void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);

其中BitAction是一个枚举类型：

typedef enum { Bit_RESET = 0, Bit_SET = 1 } BitAction;

典型场景：需要根据变量动态决定高低电平、函数指针回调

#include "stm32f10x.h" // Device header #include "Delay.h" int main(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO InitStructure.GPIO Mode=GPIO Mode Out PP; GPIO InitStructure.GPIO Pin=GPIO Pin 0; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init (GPIOA,&GPIO_InitStructure); while (1) { GPIO_WriteBit( GPIOA,GPIO_Pin_0,Bit_RESET); Delay_ms (500) ; GPIO_WriteBit( GPIOA,GPIO_Pin_0,Bit_SET); Delay_ms (500) ; } }//呼吸灯

4.GPIO_Write：端口写入函数（批量操作）

一次性将16位数据PortVal写入整个GPIO端口（如PA0~PA15）的输出数据寄存器（ODR）。这意味着它会同时改变端口上所有16个引脚的电平状态。

void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);

典型场景：快速初始化端口、批量控制数据总线、流水灯

#include "stm32f10x.h" // Device header #include "Delay.h" int main(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO InitStructure.GPIO Mode = GPIO Mode Out PP; GPIO InitStructure.GPIO Pin = GPIO Pin All; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); while (1) { GPIO_Write(GPIOA, ~0x0001); //0000 0000 0000 0001 Delay_ms(500); GPIO_Write(GPIOA, ~0x0002); //0000 0000 0000 0010 Delay_ms (500) ; GPIO_Write(GPIOA, ~0x0004); //0000 0000 0000 0100 Delay_ms(500) ; GPIO_Write(GPIOA, ~0x0008); //0000 0000 0000 1000 Delay_ms (500) ; GPIO_Write(GPIOA, ~0x0010); //0000 0000 0001 0000 Delay_ms (500) ; GPIO Write(GPIOA, ~0x0020); //0000 0000 0010 0000 Delay_ms (500) ; GPIO_Write(GPIOA, ~0x0040); //0000 0000 0100 0000 Delay_ms(500); GPIO_Write(GPIOA, ~0x0080); //0000 0000 1000 0000 Delay_ms(500) ; } }

LED闪烁

int main(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO InitStructure.GPIO Mode = GPIO Mode Out PP; GPIO InitStructure.GPIO Pin = GPIO Pin 12; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); while (1) { GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12); Delay_ms(500); GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12); Delay_ms (500) ; } }

2.2认识按键与传感器及学习C语言数据类型

按键

• 本质：一种机械开关，将用户的物理按压动作转换为电信号（高电平或低电平）。
• 作用：作为人机交互的输入单元，用于触发特定功能、改变系统状态、输入数据等。
• 常见类型：
  • 轻触按键：最常见，手感清脆，寿命长。
  • 自锁按键：按下后锁定状态，再次按下才弹起。
  • 薄膜按键：常用于键盘、遥控器等，成本低。
  • 微动开关：常用于鼠标、限位开关等，寿命极长，触发力小。
• 按键抖动：由于按键内部使用的是机械式弹簧片来进行通断的，所
  以在按下和松手的瞬间会伴随有一连串的抖动

1. 硬件消抖（物理层）

• 原理：利用电容的充放电特性，将抖动产生的毛刺脉冲平滑掉。
• 电路：在按键两端并联一个0.1uF (100nF)的电容，电阻R上拉（或下拉）。

• 2. 软件消抖（逻辑层）—— 最常用、最灵活

  原理：通过延时或定时器，避开抖动期，只在稳定期读取按键状态。
• 延时消抖（延时20ms，避开抖动期）

传感器模块

1. 光学类传感器

• 光敏传感器模块：核心元件为光敏电阻，用于检测环境光强，常用于自动路灯、相机调光等场景。
• 红外避障模块：通过红外发射管和接收管检测前方障碍物，发射红外线被障碍物反射后由接收管接收，经比较电路输出信号。这是智能小车避障功能的经典方案。
• 循迹传感器模块：利用红外对管检测地面黑白线条的反射差异，常用于循迹小车。

2. 环境监测类传感器

• 温湿度传感器（如DHT11/DHT22）：单总线数字输出，直接提供温度和湿度数据，无需ADC转换，非常适合STM32快速读取。
• 烟雾/气体传感器（如MQ-2）：检测可燃气体、烟雾浓度，输出模拟量，需配合ADC使用。
• BMP180气压传感器：通过I2C接口输出气压和温度数据，常用于海拔测量和天气预报。

3. 运动与姿态类传感器

• MPU6050六轴陀螺仪+加速度计：通过I2C接口输出三轴加速度和三轴角速度数据，是无人机、平衡车、姿态检测项目的核心传感器。
• 超声波测距模块（如HC-SR04）：通过声波往返时间计算距离，STM32通过定时器捕获脉冲宽度即可完成测距。

4. 开关与触控类传感器

• 触摸开关模块：基于电容感应原理，无需物理按键即可检测触摸动作，没有机械抖动问题。
• 倾斜开关/振动传感器：检测设备倾斜或振动状态，输出开关量，常用于防盗报警、姿态检测等场景。

整数类型总结

define——“先定义，后替换”

define 就是给某个值或某段代码取一个“外号”，然后在代码里用这个“外号”代替原来的内容，程序真正编译时，所有“外号”都会被还原成原来的内容。

什么是宏定义？

宏定义是C语言中一种预处理指令，它允许程序员用一个简短的“名字”来代表一段代码、常量或表达式。在程序编译之前，预处理器会自动将所有出现这个“名字”的地方替换成它代表的内容。

用通俗的话说，宏定义就像给一段代码或一个数值取了一个“外号”。比如，你给圆周率3.1415926取个外号叫“PI”，以后在代码中只要写PI，编译器就会自动把它替换成3.1415926。

define的两种核心用法：

1. 无参宏定义：给常量取个“外号”

#define 外号 真实内容

2. 带参宏定义：像函数一样工作，但更“暴力”

带参宏让define变得更强大了，它看起来像一个函数，但实际上只是“文本替换”的升级版：

#define 宏名(参数列表) 替换文本

例如:

#define SQUARE(x) ((x) * (x)) #define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

使用SQUARE(5)会被替换为((5) * (5))，结果为25；MAX(3, 5)会被替换为((3) > (5) ? (3) : (5))，结果为5。

重要提醒：类函数宏的参数和整个表达式必须用括号包围，否则可能因运算符优先级导致意想不到的错误。

typedef

核心作用：给已有的数据类型起一个新的名字（别名）

• 在代码里，int是本名，你可以用typedef给它起个外号叫myint，以后用myint定义变量就相当于用int定义。

重要区别：typedef并不创建新的类型，它只是为现有类型添加一个同义字。就像“三哥”和“张三”是同一个人，只是叫法不同。

1. 先写出变量声明：int a;
2. 用新类型名替换变量名：int myint_t;（把a换成myint_t）
3. 在开头加上 typedef：typedef int myint_t;

搞定！myint_t就是int的新别名。

C语言结构体——struct

结构体是C语言中用于将不同类型的数据打包成一个整体的复合数据类型。它的核心思想是：把逻辑上相关但类型不同的数据组合在一起，作为一个整体来管理。

用生活中的例子来理解：

• 你想记录一个学生的信息，需要姓名（字符串）、年龄（整数）、成绩（浮点数）——这三个数据类型不同，但逻辑上属于同一个学生。
• 结构体就是用来“打包”这些相关数据的工具。方式一：直接定义结构体变量

结构体的定义方式

方式一：定义结构体类型

struct Point { char x; int y; float z; }; struct Point p1, p2; // 定义两个Point类型的变量

方式二：配合typedef使用

typedef struct { char x; int y; float z; } Point;

结构体成员的访问

1. 通过变量名访问：点运算符（.）

Point p1; // 定义结构体变量 p1.x = 'A'; // 访问成员x p1.y = 66; // 访问成员y p1.z = 1.23; // 访问成员z

适用场景：当你有一个直接的结构体变量时使用。

2. 通过指针访问：箭头运算符（->）

Point *pPtr = &p1; // 定义结构体指针，指向p1 pPtr->x = 'A'; // 等价于 (*pPtr).x = 'A' pPtr->y = 66; pPtr->z = 1.23;

适用场景：当你有一个指向结构体的指针时使用

这在嵌入式开发中非常常见：

• 函数参数传递结构体时，通常传指针（避免拷贝整个结构体，节省内存和时间）
• 链表、树等数据结构中，节点之间通过指针连接
• 访问硬件寄存器结构体（如GPIO、TIM等外设寄存器）

注意：pPtr->x完全等价于(*pPtr).x，但箭头写法更直观、更常用。

总结：

1. 结构体 = 不同类型数据的打包器
2. 定义结构体类型时，推荐用typedef配合使用，简化类型名
3. 访问成员有两种方式：
   • 变量名用.（点运算符）
   • 指针用->（箭头运算符）
4. 结构体占用的内存不等于各成员大小之和——因为存在内存对齐，这是你下一步需要深入理解的关键点

枚举——enum

想象一下，你一周有七天：星期一、星期二……星期日。如果你在程序里用数字0代表星期一，1代表星期二……那代码里到处都是if (day == 0)，别人根本看不懂“0”是什么意思。枚举（Enum）就是专门解决这个问题的——它允许你给这些数字起个有意义的名字，比如Monday、Tuesday，让代码像人话一样好懂。

枚举是一个“选择题”，它的值只能从你列出的选项里选一个，不能乱填。比如你定义了一个“颜色”枚举，里面只有红、绿、蓝，那变量就只能取这三个值，不能是“黄色”。

enum Weekday { MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY };

这里enum Weekday就是一个新的数据类型，MONDAY等是它的“成员”。默认情况下，MONDAY的值是0，TUESDAY是1，依次递增。

枚举的用法：

1.声明变量并赋值

enum Weekday today = MONDAY; // 今天星期一

你不能写today = 8，因为枚举里没有第8个选项，编译器会报错——这就叫类型安全，防止你乱写数字。

2.配合 switch 语句使用

switch (today) { case MONDAY: printf("开工了！"); break; case FRIDAY: printf("周末在望！"); break; case SUNDAY: printf("休息日"); break; default: printf("普通工作日"); }

typedef与enum的区别:

• enum负责定义内容：它创建了一组具名的整数常量（如 0 和 1），并给这组常量起个“家族名”（Tag）。
• typedef负责定义别名：它为这个“家族名”创建一个更短、更好用的新类型名称，让你以后声明变量时不用每次都写enum关键字。

一句话理解：enum造出了“砖块”（数据值和类型规则），typedef给这堆砖块贴上了一个方便的“标签”（类型名），让你搬砖（声明变量）时更轻松。