STM32单片机外设全攻略：GPIO、定时器等外设深度探索

# 1. STM32单片机外设概述**

STM32单片机外设是其功能强大的组成部分，为嵌入式系统设计提供了广泛的可能性。外设包括GPIO（通用输入/输出端口）、定时器、ADC（模数转换器）、UART（通用异步收发器）和I2C（串行外围接口）等。这些外设使STM32单片机能够与外部设备交互、控制外部信号和处理各种输入和输出任务。

外设的配置和编程对于充分利用STM32单片机的功能至关重要。本指南将深入探讨STM32外设，提供详细的配置和编程说明，以帮助开发人员充分利用这些强大外设。

# 2. GPIO（通用输入/输出端口）

### 2.1 GPIO引脚配置

#### 2.1.1 引脚模式和属性

STM32单片机的GPIO引脚具有多种模式和属性，允许开发者灵活配置引脚的功能。

| 模式 | 描述 |
|---|---|
| 输入模式 | 引脚作为输入引脚，可以读取外部信号。 |
| 输出模式 | 引脚作为输出引脚，可以输出高电平或低电平。 |
| 推挽输出模式 | 输出引脚在高电平和低电平之间切换，具有较强的驱动能力。 |
| 开漏输出模式 | 输出引脚在高电平时处于高阻态，在低电平时输出低电平，需要外部上拉电阻。 |
| 复用模式 | 引脚可以同时作为GPIO引脚和其它外设的引脚，例如定时器或ADC。 |

#### 2.1.2 引脚中断配置

GPIO引脚可以配置为中断源，当引脚状态发生变化时触发中断。

| 中断类型 | 描述 |
|---|---|
| 上升沿中断 | 当引脚从低电平变为高电平时触发中断。 |
| 下降沿中断 | 当引脚从高电平变为低电平时触发中断。 |
| 任意电平变化中断 | 当引脚状态发生任何变化时触发中断。 |
| 电平触发中断 | 当引脚保持在特定电平时触发中断。 |

### 2.2 GPIO编程技巧

#### 2.2.1 GPIO输入输出操作

以下代码演示了如何配置GPIO引脚为输入或输出模式，并进行读写操作：

// 配置GPIO引脚为输入模式
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

// 读取GPIO引脚状态
uint8_t pinState = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13);

// 设置GPIO引脚输出高电平
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);

// 设置GPIO引脚输出低电平
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);

#### 2.2.2 GPIO中断处理

以下代码演示了如何配置GPIO引脚中断，并注册中断处理函数：

// 配置GPIO引脚中断
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

// 注册GPIO中断处理函数
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI15_10_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI15_10_IRQn);

// GPIO中断处理函数
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
  // 清除中断标志位
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_13);

  // 执行中断处理逻辑
}

# 3. 定时器

### 3.1 定时器概述

#### 3.1.1 定时器类型和功能

STM32单片机提供多种类型的定时器，每种类型都有其独特的特点和功能：

| 定时器类型 | 特点 | 功能 |
|---|---|---|
| 通用定时器（TIM1-TIM17） | 16/32位定时器，支持多种模式 | PWM、捕获/比较、定时器中断 |
| 高级定时器（TIM16/TIM17） | 32位定时器，支持更高级的功能 | PWM、捕获/比较、定时器中断、DMA传输 |
| 基本定时器（TIM6/TIM7） | 16位定时器，用于基本定时功能 | 时钟计数、定时器中断 |
| 看门狗定时器（IWDG） | 独立定时器，用于监控系统运行 | 超时复位 |

#### 3.1.2 定时器配置和控制

定时器配置和控制涉及以下关键步骤：

1. **时钟源选择：**选择定时器的时钟源，如APB1或APB2总线