stm32u5a5HAL库study-点个灯吧顺便阅读一些函数-育师

ok，我们今天先通过STM32U5A5这块开发板点个灯，并通过按键去控制led的亮灭。首先，我们先看一下这块开发板的原理图。
绿色led

红色与蓝色led

按键button
ok，我们现在打开cubemx去进行一下GPIO的配置

我们将各个GPIO口添加上Labels，

STM32U5A5 开发板 LED 与用户按键引脚配置表

外设	器件编号	GPIO 引脚	GPIO 模式	有效电平	User Label
绿色 LED	LD1	PC7（默认）	GPIO_Output	高电平点亮	`LED_GREEN`
蓝色 LED	LD2	PB7	GPIO_Output	高电平点亮	`LED_BLUE`
红色 LED	LD3	PG2	GPIO_Output	高电平点亮	`LED_RED`
用户按键	B1	PC13（默认）	GPIO_Input	高电平表示按下	`KEY1`

小灯亮起

假如我们现在要点亮红色小灯

while(1){HAL_GPIO_WritePin(LED_RED_GPIO_Port,LED_RED_Pin,GPIO_PIN_SET);}

关于HAL_GPIO_WritePin这个函数，是HAL库提供的GPIO电平控制函数，具体请参考我上一篇博客，这里简单带过，从寄存器层面理解，这句话就是向GPIOG端口的BSRR第2位写入1，使PG2 输出高电平。
如图。小灯亮起

接下来，我们让红色 LED 以 500 ms 为间隔，交替执行点亮和熄灭操作。

while(1){// 点亮红色 LEDHAL_GPIO_WritePin(LED_RED_GPIO_Port,LED_RED_Pin,GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(500);// 熄灭红色 LEDHAL_GPIO_WritePin(LED_RED_GPIO_Port,LED_RED_Pin,GPIO_PIN_RESET);HAL_Delay(500);}

HAL_Delay(500)：延时 500 ms，即 0.5 s。（关于这个函数我们不细讲，后续我专门写一篇博客去讲这些常见的函数）
另外，还有一种实现方式

while(1){HAL_GPIO_TogglePin(LED_RED_GPIO_Port,LED_RED_Pin);HAL_Delay(500);}

`HAL_GPIO_TogglePin`函数

HAL_GPIO_TogglePin这个函数，我们展开看一下

voidHAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin){uint32_todr;/* Check the parameters */assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));/* get current Output Data Register value */odr=GPIOx->ODR;/* Set selected pins that were at low level, and reset ones that were high */GPIOx->BSRR=((odr&GPIO_Pin)<<GPIO_NUMBER)|(~odr&GPIO_Pin);}

ODR寄存器

ODR是什么？Output Data Register，输出数据寄存器，作用是用来保存一个GPIO端口各个引脚输出逻辑状态的寄存器。
对于 STM32U5A5，ODR 虽然是一个 32 位寄存器，但只有低 16 位（Bit 0～15）用于 GPIO 输出控制，高 16 位（Bit 16～31）是保留位（Reserved）。

位范围	功能	说明
Bit 0～15	输出数据位	分别对应 GPIOx 的 0～15 号引脚
Bit 16～31	保留位	不用于 GPIO 输出控制

保留位不是额外的 16 个 GPIO 引脚，也不能拿来控制其他 GPIO。编写寄存器代码时应遵循参考手册对保留位的规定。
为什么 ODR 要设计成 32 位？
因为 STM32 是 32 位微控制器，其外设寄存器通常采用 32 位访问形式。

位范围	ODR	BSRR
Bit 0～15	保存 GPIO 输出状态	写 1，设置对应引脚为高电平
Bit 16～31	保留位	写 1，复位对应引脚为低电平

HAL_GPIO_TogglePin`函数实现

首先，定义一个uint32_t类型的局部变量odr，用于保存 GPIO 输出数据寄存器（ODR）的当前值，以便进行后续的位运算。

uint32_todr;odr=GPIOx->ODR;

其中，GPIOx是指向 GPIO 外设寄存器结构体的指针，GPIOx->ODR表示该 GPIO 端口的输出数据寄存器（Output Data Register）。

因此，odr = GPIOx->ODR;的作用就是读取当前 GPIO 端口 ODR 寄存器的数值，并将其保存到局部变量odr中。

接下来，我们的目标是实现指定 GPIO 引脚的输出电平翻转，即原来为高电平（1）的引脚变为低电平（0），原来为低电平（0）的引脚变为高电平（1）。我们的思路就是，我们保存这个GPIO端口输出逻辑的状态，将这个状态取反给BSRR寄存器进行改写。

由于 BSRR 寄存器的低 16 位用于置位，高 16 位用于复位，因此不能直接将 ODR 的数值取反后写入 BSRR。

我们需要根据odr保存的输出状态，通过按位与、按位取反、左移和按位或运算，生成对应的 BSRR 控制数据。By the way，BSRR寄存器的结构（写0的位置不产生对应操作），[31:16]是复位区域，写1->输出0。[15：0]是置位区域，写1->输出1。

eg，我们的代码是控制的是PG2这个引脚，想让 PG2 输出高电平，就向 BSRR 的Bit[2] 写入 1,想让 PG2 输出低电平，就向 BSRR 的Bit [18] 写入 1。

假设PG2最初是处于高电平状态，那我的GPIOG的ODR寄存器保存着整个GPIOG端口的输出状态，ODR[2]=1；那我想让它状态翻转，直接取反赋值给BSRR不就好了吗？但是一个ODR寄存器里面保存着所有GPIOG区域内的端口的状态，直接取反，肯定会影响其他端口的状态，so，我们按位与，把想要的PIN脚状态取出，再左移16位，赋值给BSRR，即可将其状态反转。

这里有一个小插曲，当BSRR寄存器的某位处于置位状态时，由于BSRR的硬件规则，此时的ODR寄存器对应的位置会被清0，BSRR[18] 写 1 → 清除 ODR[2] → PG2 输出低电平。

那如果PG2最初是低电平状态，我的GPIOG的ODR寄存器ODR[2]=0，我想要的结果是什么？是ODR[2]=0 ->ODR[2]=1,通过按位取反和按位与生成 BSRR 的置位命令，即可将其状态反转。

GPIOx->BSRR=((odr&GPIO_Pin)<<16)|(~odr&GPIO_Pin);

最终，通过向 BSRR 写入计算结果，实现指定 GPIO 引脚输出电平的翻转。

在这里思考的有些多了，每次总是忍不住往底层走，照这样学多久才能到头啊。。

`HAL_GPIO_ReadPin`

我们现在让按键去控制小灯的亮灭情况

while(1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin)==GPIO_PIN_SET){HAL_GPIO_WritePin(LED_GREEN_GPIO_Port,LED_GREEN_Pin,GPIO_PIN_SET);}else{HAL_GPIO_WritePin(LED_GREEN_GPIO_Port,LED_GREEN_Pin,GPIO_PIN_RESET);}}

HAL_GPIO_ReadPin我盲猜啊，就是去读IDR（Input Data Register输入数据寄存器）寄存器的值，判断一下我需要的引脚的状态

我们根据底层逻辑去客观验证一下我的猜想

GPIO_PinStateHAL_GPIO_ReadPin(constGPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin){GPIO_PinState bitstatus;/* Check the parameters */assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));if((GPIOx->IDR&GPIO_Pin)!=0U){bitstatus=GPIO_PIN_SET;}else{bitstatus=GPIO_PIN_RESET;}returnbitstatus;}