STM32单片机C语言模块化编程实战：LED控制详解与示例

news2024/11/20 8:27:31

一、开发环境

硬件：正点原子探索者 V3 STM32F407 开发板

单片机：STM32F407ZGT6

Keil版本：5.32

STM32CubeMX版本：6.9.2

STM32Cube MCU Packges版本：STM32F4 V1.27.1

之前介绍了很多关于点灯的方法，比如轮询、定时器中断、PWM等方式，这些都不是采用模块化分层的编写方式，往往会导致代码可读性差、重用性差、扩展性差以及测试和维护困难等问题。为了避免这些问题，我们实际工作中通常会采用模块化分层的编写方法，这样可以确保代码结构清晰、功能明确，提高代码的可读性和可维护性，同时降低功能之间的耦合度，增强代码的重用性（无论是STM32F103还是STM32F407或是STM32H系列等，直接将文件复制使用）和扩展性。模块化分层的编写方式还有助于实现代码的并行开发，提高开发效率，使得整个项目更加易于管理和维护。

我将为您详细阐述如何使用STM32F407的HAL库，并结合STM32CubeMX配置工具，通过轮询方式实现PF9和PF10引脚LED灯的闪烁。这一简洁而高效的流程将助您迅速掌握LED模块化分层的编写方法，轻松成为“点灯大师”。

用drv_led.h和drv_led.c作为一个独立的模块，并提供三个LED驱动程序的接口

int LedDrvInit(BoardLed led);//初始化指定的LED

int LedDrvWrite(BoardLed led, LedStatus status);//设置指定LED的状态

int LedDrvRead(BoardLed led);//读取指定LED的当前状态

二、配置STM32CubeMX

启动STM32CubeMX，新建STM32CubeMX项目：
选择MCU：在软件中选择你的STM32型号-STM32F407ZGT6。
选择时钟源：
配置时钟：
使能Debug功能：Serial Wire
HAL库时基选择：SysTick
配置LED引脚：当前硬件的LED灯的引脚是PF9和PF10：在Pinout & Configuration标签页中，找到LED连接的GPIO端口，并设置为输出模式，通常选择Push-Pull，GPIO output level选低电平。
配置工程参数：在Project标签页中，配置项目名称和位置，选择工具链MDK-ARM。 9.生成代码：在Code Generator标签页中，配置工程外设文件与HAL库，勾选头文件.c和.h文件分开，然后点击Project > Generate Code生成代码。

三、代码实现与部署

新建文件：LED灯的驱动drv_led.h和drv_led.c ： drv_led.h

#ifndef __DRV_LED_H
#define __DRV_LED_H

typedef enum{
    LED1 = 1,
    LED2
}BoardLed;

typedef enum{
    led_on = 0,
    led_off = 1
}LedStatus;

#define LED1_PIN      GPIO_PIN_9
#define LED1_PORT     GPIOF
#define LED2_PIN      GPIO_PIN_10
#define LED2_PORT     GPIOF


int LedDrvInit(BoardLed led);
int LedDrvWrite(BoardLed led, LedStatus status);
int LedDrvRead(BoardLed led);

#endif /* __DRV_LED_H */

drv_led.c

#include "drv_led.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"

int LedDrvInit(BoardLed led)
{
    switch(led)
    {
        case LED1:
        {
            break;
        }
        case LED2:
        {
            break;
        }
        default:break;
    }
    
    return 0;
}

int LedDrvWrite(BoardLed led, LedStatus status)
{
    switch(led)
    {
        case LED1:
        {
            HAL_GPIO_WritePin(LED1_PORT, LED1_PIN, (GPIO_PinState)status);
            break;
        }
        case LED2:
        {
            HAL_GPIO_WritePin(LED2_PORT, LED2_PIN, (GPIO_PinState)status);
            break;
        }

        default:break;
    }
    
    return 0;
}

int LedDrvRead(BoardLed led)
{
    LedStatus status = led_on;
    switch(led)
    {
        case LED1:
        {
            status = (LedStatus)HAL_GPIO_ReadPin(LED1_PORT, LED1_PIN);
            break;
        }
        case LED2:
        {
            status = (LedStatus)HAL_GPIO_ReadPin(LED2_PORT, LED2_PIN);
            break;
        }
        default:break;
    }
    
    return status;
}

将drv_led.c添加到所属组， drv_led.h添加到头文件的路径中。

main.c添加代码

  /* USER CODE BEGIN 2 */
		LedDrvInit(LED1);
		LedDrvInit(LED2);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
			LedDrvWrite(LED1,led_on);
			LedDrvWrite(LED2,led_on);
			HAL_Delay(1000);
			LedDrvWrite(LED1,led_off);
			LedDrvWrite(LED2,led_off);
			HAL_Delay(1000);
		
  }
  /* USER CODE END 3 */

编译代码：Keil编译生成的代码。
烧录程序：将编译好的程序用ST-LINK烧录到STM32微控制器中。

四、运行结果

观察结果：一旦程序烧录完成并运行，你应该能看到实现PF9和PF10引脚LED灯的闪烁。如果一切正常，恭喜你，你现在已经是一个掌握模块化分层的编写“点灯大师”了！

五、总结

这些函数提供了一个与LED硬件交互的接口，使得软件开发者可以在不直接操作硬件的情况下控制LED的行为，可以直接用到STM32F103中，如果引脚不一样，只需修改引脚即可。通过上面的代码，希望你更多的采用模块化分层的编写方式，确保代码结构清晰、功能明确，提高可读性和可维护性，降低功能耦合，增强重用和扩展性，也促进并行开发，提升效率，便于项目管理和维护。