STM32 Study Note

层级	方式	示例	难度	适合人群
高级	HAL 库（CubeMX 默认）	HAL_GPIO_WritePin()	⭐	新手入门
中级	LL 库（Low Layer）	LL_GPIO_SetOutputPin()	⭐⭐	进阶者
底层	直接寄存器	GPIOA->ODR = (1 << 5);	⭐⭐⭐	高级用户

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名称	含义
GPIOA	代表 GPIOA 端口
ODR	Output Data Register，输出数据寄存器
1 << 5	把第 5 位（PA5）置 1
`	= `

HAL_Init();
SystemClock_Config();   // 已由 CubeMX 自动生成 72MHz 配置
MX_GPIO_Init();
while (1)
{
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);   // 设置高电平
  HAL_Delay(500);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET); // 设置低电平
  HAL_Delay(500);
}

GPIO 初始化MX_GPIO_Init()

系统时钟SystemClock_Config()

CubeMX 中配置外部时钟 + GPIO 步骤

项目	当前设置值	含义 & 作用
GPIO output level	High	初始化时的默认输出电平，上电时默认输出高电平（VDD）
GPIO mode	Output Push Pull	输出推挽模式（标准输出）
GPIO Pull-up/Pull-down	Pull-up	内部上拉电阻，使引脚在悬空时为高电平（对输出口其实不起作用）
Maximum output speed	Medium	GPIO 切换速度为中等（约 10 MHz）
User Label	LED	给这个引脚设置标签（可读性提升）

官方定义说明（STM32 HAL 中）：

#define GPIO_PIN_0                 ((uint16_t)0x0001)  // 1 << 0
#define GPIO_PIN_1                 ((uint16_t)0x0002)  // 1 << 1
...
#define GPIO_PIN_15                ((uint16_t)0x8000)  // 1 << 15

注意这些宏是 uint16_t 类型，所以最多只能表达 16 位（即 PIN_0~15）。

GPIOA->ODR |= (1 << pin) 置高，或 GPIOA->ODR &= ~(1 << pin) 置低

31 … 16	15 … 0
复位位 Reset Bits	设置位 Set Bits

低 16 位（0~15 bit）：将对应引脚 置高电平（写 1 有效）
高 16 位（16~31 bit）：将对应引脚 置低电平（写 1 有效）

操作	写入值	说明
设置 PA5 为高电平	GPIOA->BSRR = (1<<5)	低 16 位 Bit5 写 1
设置 PA5 为低电平	GPIOA->BSRR = (1<<21)	高 16 位 Bit5 写 1（5+16）

GPIOx->BSRR = GPIO_PIN_0;  // 置 GPIOx 的第 0 引脚为高电平
GPIOx->BSRR = (uint32_t)GPIO_Pin << 16u;

ODR 修改需要 读 → 改 → 写，中断过程中可能打断写入操作。
BSRR 写入是 一次完成、原子操作，不会影响其他引脚，适合高实时场景（如中断、RTOS）

while (1)
{
    GPIOA->BSRR = (1 << 5);           // PA5 = 高
    HAL_Delay(500);                   // 延时 500ms
    GPIOA->BSRR = (1 << (5 + 16));    // PA5 = 低
    HAL_Delay(500);                   // 延时 500ms
}

for i in range(16):
    led_high = 1 << i
    led_low  = 1 << (i + 16)
    print(f"GPIO_PIN_{i:>2}:  SET=0x{led_high:08X}  RESET=0x{led_low:08X}")

Drivers/STM32F1xx_HAL_Driver/Inc/stm32f1xx_hal_gpio.h

宏定义名	说明
GPIO_MODE_INPUT	输入模式（默认悬浮）
GPIO_MODE_OUTPUT_PP	推挽输出（能主动拉高+拉低）
GPIO_MODE_OUTPUT_OD	开漏输出（只能拉低）
GPIO_MODE_AF_PP	推挽复用功能（如 UART TX）
GPIO_MODE_AF_OD	开漏复用功能（如 I2C）
GPIO_MODE_ANALOG	模拟模式（ADC）
GPIO_MODE_IT_RISING	上升沿中断输入
GPIO_MODE_IT_FALLING	下降沿中断输入
GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING	双边沿中断输入

MX_GPIO_Init() 函数

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();  //使能 GPIOA 时钟

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  //推挽输出模式
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);      //初始化 PA5

开漏模式：LED 长脚（正极）连 GPIO 短脚（负极）连电阻 → GND

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;   // 开漏输出模式
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;           // 内部上拉电阻启用
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

时钟选项

选项	含义	用于哪些功能	是否必须
HSE (High Speed Clock)	高速外部时钟，通常为外接 8MHz 晶振	主系统时钟（SYSCLK）、串口、USB、定时器等较精准时钟	✅ 推荐开启（大部分板子通常带 8MHz 晶振）
LSE (Low Speed Clock)	低速外部时钟，常为 32.768KHz 晶体	用于 RTC 实时时钟、低功耗定时、日历功能等	❌ 通常不需要（除非你用到 RTC）

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光敏电阻模块引脚

引脚名	功能
A0	模拟输出（可选）
GND	地线
D0	数字输出（高/低电平）
VCC	电源（一般 3.3V 或 5V）

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有源蜂鸣器模块引脚

蜂鸣器引脚	说明	连接到 STM32 小板
VCC	电源（3.3V 或 5V）	3.3V 或 5V（建议用 5V）
GND	地	GND
I/O	控制引脚（低电平触发）	比如 PA0（GPIO 输出）

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有源蜂鸣器模块接线（低电平触发型）

蜂鸣器模块引脚	说明	接 STM32 小板
VCC	电源	5V（或 3.3V）
GND	地	GND
I/O	控制输入	PA0（输出）

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光敏电阻模块接线（数字输出 DO）

光敏模块引脚	说明	接 STM32 小板
VCC	电源（建议 5V）	5V
GND	地	GND
D0	数字信号输出（高/低）	PA1（输入）
A0	模拟输出（可忽略）	不接或接 ADC

#include "main.h"

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();

  while (1)
  {
    // 如果检测到低电平，说明环境变暗
    if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET)
    {
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET); // 蜂鸣器响
    }
    else
    {
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET); // 蜂鸣器关闭
    }

    HAL_Delay(100); // 稍作延时
  }
}

继电器吸合：

#define RELAY_ON()  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET) // 低电平吸合
#define RELAY_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET)   // 高电平断开

RELAY_ON();   // 吸合
HAL_Delay(1000);
RELAY_OFF();  // 断开
HAL_Delay(1000);