STM32 基于HAL库的LED流水灯

一、STM32CubeMX安装

（1）如果未安装 Java 环境，直接安装STM32CubeMX将会出现报错；

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1.1下载Java

Java 官网下载
    下载地址： https://www.java.com/zh_CN/download/windows-64bit.jsp（尽量安装最新版 64 位的Java）
    下载方法：打开官网下载地址，点击 同意并开始免费下载；

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(1)打开 jre-8u261-windows-x64.exe 安装包，勾选更改目标文件夹，点击 安装；
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（2）选择合适的安装目录，点击 下一步；
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（3）等待自动安装；
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（4）安装完毕，点击 关闭；

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1.2CubeMX 官网下载

1.下载地址： 官网下载地址 --> https://www.st.com/stm32cubemx
     下载方法：打开官网下载地址，点击 获取软件；

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2.选择对应的版本进行下载。（需要登陆账号，其中 Linux 和 MacOS 的配置文件和 Windows 安装包在同一个文件中）

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云盘下载
    下载地址：https://pan.baidu.com/s/1-7z6Q0Mlscaw8yiCZzfkug（提取码：5eby）
    下载方法：直接下载。（云盘收录了 STM32Cube 系列软件）

1.3CubeMX 安装

1.安装 Java 后，打开 SetupSTM32CubeMX-6.0.0.exe 文件，其他系统安装参考 Readme.html，点击 Next；
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2.勾选 I accpt，点击 Next；
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3.勾选第一个，点击 Next；
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4.选择合适的安装路径，点击 Next；（若路径未创建，会提示路径将被创建）；
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5.根据需求勾选，点击 Next；

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6程序自动安装，安装完成后，点击 Next；
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7提示安装成功和一个卸载程序被创建在安装目录的 Uninstaller 文件夹中，点击 Done；

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8打开 STM32CubeMX 软件；
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9软件界面如下;

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二、CubeMX项目创建

1.打开安装好的STMCubeMX
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2.点击HLP->Manage embedded software
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3.会跳出来一个选择型号界面 勾选上你要安装的HAL库， 点击“Install Now” 直到安装成功。 如下图：在这里插入图片描述

4回到STMCubeMX的主界面，创建新项目：（选择ACCESS TO MCU SELECTOR)
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5.点击system core，进入SYS，在debug下选择serial wire：

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6.配置时钟，进入上面的rcc，有两个时钟，一个是hse和lse，我们要用是GPIO接口，而这些接口都在APB2里：

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7接下来观察时钟架构，APB2总线的时钟由hse控制，同时在这个界面得把PLLCLK右边选上：

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8.将hse那里设为Crystal/Ceramic Resonator：
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9.接下来就是点击相应的引脚设置输出寄存器了，就是output那一项，一共选了三个，是PA0 PA1 PA3 开关接PA15
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10.点击project manager，配置好自己的路径和项目名，然后IDE那项改为MDK-ARM进入 code generate界面，选择生成初始化.c/.h文件，后面点击generate code，选择open project：在这里插入图片描述
11.打开.uvprojx文件（或者在上一步选择open project）
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三、项目代码

STM32 LED控制程序功能分块说明

1. 头文件包含和宏定义部分

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "gpio.h"

功能说明：

  • 包含必要的头文件
  • main.h：包含HAL库核心头文件和项目配置
  • gpio.h：包含GPIO外设的初始化函数声明

2. 全局变量定义部分

/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t led_mode = 0;      // 0:流水灯模式, 1:全亮模式, 2:全灭模式
uint8_t current_led = 0;   // 当前亮的LED索引
/* USER CODE END PV */

功能说明：

  • led_mode：控制程序工作模式的状态变量
    • 0 = 流水灯模式（LED依次点亮）
    • 1 = 全亮模式（所有LED同时亮）
    • 2 = 全灭模式（所有LED同时灭）
  • current_led：记录流水灯模式下当前点亮的LED序号

3. 函数声明部分

/* USER CODE BEGIN PFP */
void LED_Flow_Mode(void);    // 流水灯模式控制函数
void LED_All_On(void);       // 全亮模式控制函数  
void LED_All_Off(void);      // 全灭模式控制函数
void Check_Switch(void);     // 开关检测函数
/* USER CODE END PFP */

功能说明：

  • 声明所有自定义函数，便于编译器识别
  • 这些函数在主函数之前声明，确保调用时已被识别

4. 主函数初始化部分

/* USER CODE BEGIN 2 */
/* 初始状态：所有LED熄灭 */
LED_All_Off();
/* USER CODE END 2 */

功能说明：

  • 系统初始化完成后执行的代码
  • 设置LED初始状态为全灭
  • 确保程序启动时所有LED处于可控状态

5. 主循环部分

/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
  /* 检测开关状态 */
  Check_Switch();
  
  /* 根据模式执行相应的LED控制 */
  switch(led_mode)
  {
    case 0:  // 流水灯模式
      LED_Flow_Mode();
      break;
      
    case 1:  // 全亮模式
      LED_All_On();
      HAL_Delay(100);  // 短延时，减少CPU占用
      break;
      
    case 2:  // 全灭模式
      LED_All_Off();
      HAL_Delay(100);  // 短延时，减少CPU占用
      break;
      
    default:
      led_mode = 0;
      break;
  }
/* USER CODE END WHILE */

功能说明：

  • 无限循环：程序的主要执行部分
  • 模式检测：每次循环都检查开关状态
  • 模式切换：根据led_mode值执行不同的LED控制模式
  • 延时优化：在全亮/全灭模式中使用短延时减少CPU占用率

6. 开关检测函数

void Check_Switch(void)
{
  static uint32_t last_press_time = 0;
  static uint8_t last_switch_state = 1;  // 默认上拉为高电平
  
  uint8_t current_switch_state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_15);
  
  // 检测下降沿（开关按下）
  if(last_switch_state == 1 && current_switch_state == 0)
  {
    // 简单的按键消抖，检测时间间隔
    if(HAL_GetTick() - last_press_time > 200)  // 200ms消抖
    {
      led_mode = (led_mode + 1) % 3;  // 循环切换模式：0→1→2→0
      last_press_time = HAL_GetTick();
    }
  }
  
  last_switch_state = current_switch_state;
}

功能说明：

  • 状态检测：读取PA15引脚的电平状态
  • 边沿检测：检测开关从高电平到低电平的跳变（按下动作）
  • 按键消抖：通过时间间隔判断，防止机械开关抖动导致的误触发
  • 模式切换：每次有效按键将led_mode循环递增（0→1→2→0）

7. 流水灯模式函数

void LED_Flow_Mode(void)
{
  static uint32_t last_change_time = 0;
  
  // 每1秒切换一次LED
  if(HAL_GetTick() - last_change_time >= 1000)
  {
    // 熄灭所有LED
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);   // PA0高电平，LED1灭
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);   // PA1高电平，LED2灭
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET);   // PA3高电平，LED3灭
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);  // PC13高电平，板载LED灭
    
    // 根据当前索引点亮对应的LED
    switch(current_led)
    {
      case 0:  // LED1亮
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET);
        break;
        
      case 1:  // LED2亮
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
        break;
        
      case 2:  // LED3亮
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET);
        break;
        
      case 3:  // 板载LED亮
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);
        break;
    }
    
    // 更新LED索引
    current_led = (current_led + 1) % 4;
    last_change_time = HAL_GetTick();
  }
}

功能说明：

  • 定时控制：使用系统滴答定时器实现1秒间隔
  • 循环点亮：按顺序依次点亮PA0→PA1→PA3→PC13
  • 状态保持：每个LED点亮1秒后切换到下一个
  • 索引管理：current_led变量记录当前点亮位置，循环0-3

8. 全亮模式函数

void LED_All_On(void)
{
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET);   // PA0低电平，LED1亮
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);   // PA1低电平，LED2亮
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET);   // PA3低电平，LED3亮
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);  // PC13低电平，板载LED亮
}

功能说明：

  • 同时点亮：将所有LED引脚设置为低电平
  • 简单控制：无定时逻辑，持续保持全亮状态

9. 全灭模式函数

void LED_All_Off(void)
{
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);   // PA0高电平，LED1灭
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);   // PA1高电平，LED2灭
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET);   // PA3高电平，LED3灭
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);  // PC13高电平，板载LED灭
}

功能说明：

  • 同时熄灭：将所有LED引脚设置为高电平
  • 初始状态：也用作程序的初始状态设置

程序工作流程总结

  1. 启动初始化 → 所有LED熄灭
  2. 主循环检测 → 持续检测开关状态
  3. 模式切换 → 按键触发模式循环切换
  4. LED控制 → 根据当前模式执行相应显示效果
  5. 状态保持 → 直到下一次按键改变模式

这个程序实现了完整的LED控制功能，通过物理开关可以在三种显示模式间切换，展示了STM32 HAL库的基本GPIO操作和状态机编程思想。

四、实践结果

mmexport1760022977844

proteus仿真

1.配置供电网
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

2.添加HEX文件
在这里插入图片描述
3.仿真图
在这里插入图片描述

STM32 LED控制实验总结与心得

实验总结

标题完成的功能

  • ✅ 控制4个LED灯（3个外接+1个板载）
  • ✅ 实现3种显示模式：流水灯、全亮、全灭-
  • ✅ 通过按键切换模式-
  • ✅ 用三种不同方法编程实现

  • 技术要点

    1. GPIO配置 - 输出控制LED，输入检测按键
    1. 时钟使能 - 使用外设前必须先开启时钟
    1. 按键消抖 - 200ms延时防止误触发
    1. 状态管理 - 用变量记录当前模式和LED状态

学习心得

  1. 编程方法的演进
  2. 寄存器方式 → 理解了硬件底层工作原理，知道每个配置位的含义标准库方式 → 学会了使用官方库函数，代码更规范
  3. HAL库方式 → 掌握了现代嵌入式开发流程，
  4. 效率最高

遇到的困难与解决

链接错误：
因为启动文件缺失，学会检查项目结构- 按键抖动：通过软件消抖解决，理解了实际工程问题-
模式切换：用状态机思想设计，代码更清晰### 3. 实践收获- 从理论到实践的跨越：看手册→写代码→调试→成功运行- 理解了"点亮LED"是嵌入式开发的"Hello World"- 学会了使用STM32CubeMX提高开发效率- 掌握了Keil MDK的基本调试方法### 4. 工程思维培养- 代码要分层：硬件操作与业务逻辑分离- 考虑可靠性：按键消抖、异常处理- 注重可维护性：添加注释、模块化设计## 未来展望这个实验是STM32学习的起点，后续可以：- 加入中断处理- 使用定时器精确控制- 添加通信功能（UART、I2C等）- 移植到RTOS实现多任务
最大的体会：嵌入式开发既要懂硬件原理，又要会软件设计，只有亲手实践才能真正掌握。从最初的寄存器配置到最后的HAL库应用，每一步都是成长！

感谢友情链接
https://blog.csdn.net/Brendon_Tan/article/details/107685563
https://blog.csdn.net/weixin_56102526/article/details/120877293

https://blog.csdn.net/weixin_46129506/article/details/120780184

https://blog.csdn.net/LX567567/article/details/133994620

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