一、实验目的

在嵌入式开发中，GPIO（通用输入输出）和UART（串口通信）是最基础的两个外设。本次实验通过点亮一个LED灯，同时用串口打印LED的开关状态，完成从硬件控制到信息反馈的完整流程。

主要目标：

• 掌握STM32的GPIO输出控制

• 掌握USART串口的基本配置与使用

• 理解printf重定向到串口的实现原理

• 体会“嵌入式系统的Hello World”

二、硬件准备

序号	元件/模块	数量	说明
1	STM32最小系统板	1	我使用的是GD32F103VET6
2	LED发光二极管	1	若使用板载LED则不需要(我的是板载LED)
3	限流电阻	1	220Ω~1kΩ均可，板载LED不需要
4	USB转TTL模块	1	CH340/CP2102等（我的板载）
5	ST-Link下载器	1	烧录程序用（我的是DAP-Link）
6	杜邦线	若干

💡 提示：很多开发板（如常见的Blue Pill板）板载LED连接在 PC13 引脚，低电平点亮。你可以根据自己的板子实际情况修改引脚，后面代码处会标注修改位置。

三、软件环境

• 开发环境： Keil MDK

• HAL库版本：GigaDevice.GD32F10x_DFP.2.0.3 固件包

• 串口调试工具：SSCOM、MobaXterm、Putty 任意一款均可

四、硬件连接

4.1 LED连接

• 使用板载LED：无需额外接线，板载LED通常接PC13，注意该引脚低电平点亮。

• 使用外接LED：LED正极串联限流电阻后接GPIO引脚，负极接GND。

本文示例：LED接PC13引脚，低电平点亮（你可以改为自己的引脚）。

4.2 串口连接

使用USART0，引脚对应如下：

GD32引脚	USB转TTL模块	说明
PA9	RXD	GD32的TX→模块的RX
PA10	TXD	GD32的RX→模块的TX
GND	GND	务必共地

五、工程配置

1. 新建工程，选择芯片型号 GD32F103VET6。

2. 配置调试接口：SYS → Debug 选择 CMSIS-DAP Debugger（SWD下载,根据自己情况选择）。

3. 配置时钟：RCC → HSE 选择 Crystal/Ceramic Resonator（使用外部晶振），Clock Configuration中设置主频为72MHz。

4. 配置GPIO：将你的LED引脚（本示例为PC13）设置为 GPIO_Output，初始电平根据点亮逻辑设置。低电平点亮则初始给高电平让LED灭。

5. 配置串口：USART0→ Mode 选择 Asynchronous，波特率 115200，数据位8，停止位1，无校验。其他保持默认。

6. 生成代码：Project Manager中设置工程名和路径，Toolchain选择你的IDE，勾选“Generate peripheral initialization as a pair of '.c/.h' files”，点击GENERATE CODE。

六、代码实现

6.1 串口重定向（printf支持）

在 main.c，添加以下代码，让 uart_send_string()和UART0WriteData()直接通过串口输出：

//串口0数据接收buff大小
#define UART0_RX_BUFF_SIZE          (512)

//串口0接收到的数据长度
#define UART0_RX_DATA_LEN           ((gUart0RxData.tail + UART0_RX_BUFF_SIZE - gUart0RxData.head) % UART0_RX_BUFF_SIZE)

//删除串口0已读取的数据，len为删除数据长度
#define UART0_RX_DATA_DELETE(len)   (gUart0RxData.head = (gUart0RxData.head + (len)) % UART0_RX_BUFF_SIZE)

//判断串口0接收buff是否已满
#define UART0_RX_BUFF_IS_FULL()     (((gUart0RxData.tail + 1) % UART0_RX_BUFF_SIZE == gUart0RxData.head) ? TRUE : FALSE)


void UART0Init(void)
{
    // 打开GPIOA和串口0时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_USART0);    

    //串口0引脚配置
    gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_9);
    gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IN_FLOATING, 0U, GPIO_PIN_10);

    //初始化配置
    usart_deinit(USART0);
    usart_baudrate_set(USART0, 115200U);
    usart_word_length_set(USART0, USART_WL_8BIT);
    usart_stop_bit_set(USART0, USART_STB_1BIT);
    usart_parity_config(USART0, USART_PM_NONE);
    usart_hardware_flow_rts_config(USART0, USART_RTS_DISABLE);
    usart_hardware_flow_cts_config(USART0, USART_CTS_DISABLE);
    usart_receive_config(USART0, USART_RECEIVE_ENABLE);
    usart_transmit_config(USART0, USART_TRANSMIT_ENABLE);
    
    /* enable USART0 receive interrupt */
    usart_interrupt_enable(USART0, USART_INT_RBNE);
    nvic_irq_enable(USART0_IRQn, 1U, 3U);

    /* enable USART0 */
    usart_enable(USART0);
}


//方式1
//1para
void uart_send_string(char *str) {
    while (*str) {
        usart_data_transmit(USART0, *str);
        while (RESET == usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TBE));
        str++;
    }
}

方式2
//2 para
int UART0WriteData(char *pBuff, int len)
{    
	int i;
    if (pBuff == NULL || len == 0)
    {
        return 0;
    }

    for (i = 0; i < len; i++)
    {
        usart_data_transmit(USART0, pBuff[i]);
        while (RESET == usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TBE));
    }

    return len;
}

6.2 主循环逻辑

在 main.c 的 main() 函数中，while(1)循环部分编写如下：

int main(void)
{
	systick_config(); // 初始化计时器
	
		    /* 初始化中断向量        */
    //NVIC_Init();
	    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE4_SUB0);
    //nvic_vector_table_set(NVIC_VECTTAB_FLASH, FLASH_APP_ADDR);
    __enable_irq();
	
	rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOC); //打开GPIOA时钟
	gpio_init(GPIOC, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_13); //将PA0配置为浮空输入，最高支持50MHZ
	

	UART0Init();
    uart_send_string("System started\r\n");     // 
	

	
    while(1)
	{
		gpio_bit_reset(GPIOC, GPIO_PIN_13); //将PC13置低电平，点亮LED
		UART0WriteData("LED ON\r\n",6);
		delay_1ms(3000);
		gpio_bit_set(GPIOC, GPIO_PIN_13); //½«PC13Öøߵçƽ£¬Ï¨ÃðLED
		UART0WriteData("LED OFF\r\n",7);
		delay_1ms(1000);
	}
	
    return 0;
}

七、编译烧录与串口验证

1. 编译工程，确认0错误0警告。

2. 通过DAP-Link将程序烧录到开发板。

3. 将USB转TTL模块插入电脑，打开串口调试助手。

4. 设置参数：波特率115200、8数据位、1停止位、无校验。

5. 给开发板上电或按复位键。

此时应看到LED灯亮3秒，灭1秒，串口输出类似以下内容：

八、实验总结

本次实验成功实现了两个核心功能：

1. GPIO输出控制：通过对引脚写高/低电平来控制LED的亮灭，这是嵌入式系统中最基础的“数字输出”操作。

2. 串口通信：通过USART将MCU内部信息发送到PC端显示，实现了人机交互的最简单形式。printf重定向是嵌入式调试中非常实用的技巧。

这个实验打通了“写代码 → 控制硬件 → 获取反馈”的完整链路，是后续学习定时器、中断、I2C/SPI等外设的坚实基础。