STM32 GPIO模块：智能家居控制的核心技术

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STM32 GPIO模块：智能家居控制的核心技术

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https://blog.csdn.net/u011816009/article/details/131446097

https://blog.csdn.net/weixin_74993725/article/details/136487005

https://blog.csdn.net/qq_38410730/article/details/79858906

https://cloud.baidu.com/article/3087694

https://blog.csdn.net/qq_34910341/article/details/142749407

https://blog.csdn.net/FuckerGod/article/details/131246477

https://blog.csdn.net/qq_43547520/article/details/118437630

https://www.cnblogs.com/Sharemaker/p/17281410.html

在智能家居领域，STM32的GPIO模块扮演着至关重要的角色。通过灵活配置输入输出模式，可以实现对各种传感器和执行器的控制，从而构建出功能丰富的智能家庭系统。本文将详细介绍STM32 GPIO模块的工作原理、配置方法，并结合具体应用案例，展示其在智能家居中的实际应用。

GPIO模块工作原理

STM32的GPIO（通用输入输出）模块是微控制器与外部设备交互的桥梁。每个GPIO引脚都可以通过软件配置为不同的工作模式，以适应各种应用场景。STM32F103系列芯片提供了多达7个GPIO端口组，每个端口组包含16个引脚，可以满足复杂系统的需求。

GPIO模块的基本结构包括保护二极管、MOS管、肖特基触发器等组件。其中，保护二极管用于防止外部电压过高或过低对芯片造成损害；MOS管则决定了GPIO的输出模式；而肖特基触发器则用于将模拟信号转换为数字信号。

STM32的GPIO支持8种工作模式：

模拟输入模式：直接采集外部模拟信号，适用于ADC采样。
浮空输入模式：输入电平不确定，需要外部上拉或下拉电阻。
上拉输入模式：内置上拉电阻，适合按键检测等场景。
下拉输入模式：内置下拉电阻，用于防止引脚悬空。
开漏输出模式：只能输出低电平，高电平需要外部上拉电阻。
推挽输出模式：可以输出高、低电平，驱动能力强。
复用开漏输出模式：用于外设功能输出，如I2C。
复用推挽输出模式：用于外设功能输出，如SPI。

智能家居应用案例

温湿度监测

在智能家居系统中，温湿度监测是一个基本功能。通过DHT11温湿度传感器，可以实时监测环境温湿度，并将数据传输给STM32进行处理。

DHT11通过单总线与STM32通信，数据读取过程如下：

u16 dht11_read_data(u8 buffer[5])
{
    u16 i = 0;
    u8 checksum;
    dht11_reset();//发送起始信号
    if (dht11_scan() == RESET)
    {
        //等待响应信号结束
        while (dht11_scan() == RESET);
        while (dht11_scan() == SET);
        for (i = 0; i < 5; i++)
        {
            buffer[i] = dht11_read_byte();
        }
        
        while (dht11_scan() == RESET);//接收结束，拉高片选
        dht11_gpio_output();
        DHT11_OUT_H;

         checksum = buffer[0] + buffer[1] + buffer[2] + buffer[3];//校验数据
        if (checksum != buffer[4])
        {
            // checksum error
            return 1;
        }
    }
    
    return 0;
}

人体红外检测

人体红外传感器（HC-SR501）用于检测室内人员活动，实现智能照明或安防功能。传感器输出高电平表示检测到人体，低电平表示未检测到。

传感器初始化和数据读取代码如下：

void INFRARED_Init(void)
{  
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;   

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //使能GPIO_B
     
    //INFRARED  IO 初始化
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = INFRARED ;       	//发送高点平引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;	//推挽输出
    GPIO_Init(INFRARED_PORT, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_ResetBits(INFRARED_PORT,INFRARED );
    
}

if( GPIO_ReadInputDataBit(INFRARED_PORT,INFRARED) != RESET)
{
   PBout(13)=0;  //低电平有效
   delay_ms(600);
     PBout(13)=1;  //低电平有效
   delay_ms(2000);
}