1. 什么是查理复用？

​ 查理复用是一种利用微控制器GPIO的三种状态（高、低、高阻态）来实现多个LED控制的方法，能够在 n 根引脚上控制最多 n×(n–1) 个LED。由Charlie Allen发明，特点是：

• 无需外部芯片
• 利用三态逻辑（高电平、低电平、高阻态）
• 可用n个引脚控制n*(n-1)个LED

2. 工作原理

​ 查理复用通过任意两根IO引脚间连接一个LED，并利用三态逻辑（高电平、低电平、高阻态）来控制电流方向，从而点亮指定的LED。

1. 以点亮LED D1 为例：电流从 P0 → LED1 → P1 → 地，LED1导通
   • 设置 IO1 为高电平（输出1）
   • 设置 IO2 为低电平（输出0）
   • 设置 IO3、IO4 为高阻态（输入）
2. 电阻的作用:每个IO串联一个电阻（例如100Ω），防止LED过电流烧毁。
3. 同一时间只能点亮一颗LED（防止误导通），需要快速轮询刷新显示。
4. 所有未参与的IO要设置为高阻态，避免短路。

3. 示例代码

使用STM32的HAL库，通过查理复用技术，使用4个GPIO控制8颗LED轮流点亮。

1. 硬件连接采用“查理复用”方法，将8颗LED连接在4个IO之间的不同组合方向上。

• 例如：D1 连接 IO1（阳极）→ IO2（阴极），D2 反之，等等。

1. 软件轮询控制流程：

• 每次只点亮一颗LED，确保没有“串电”或短路。
• 每颗LED点亮持续100ms，然后熄灭，进入下一颗。
• 循环执行，实现 D1→D2→…→D8 的依次闪烁效果。

1. 电平控制逻辑：

• 点亮某颗LED时：
  • 将其阳极IO设置为 推挽输出高电平
  • 将阴极IO设置为 推挽输出低电平
  • 其余两个IO设置为 输入高阻态
• 点亮完毕后，全部IO恢复为输入状态（高阻态），为下一次点灯准备。

3.1 驱动代码

// 所有IO口初始化为输入高阻态
void Charlie_ResetAll(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    GPIO_InitStruct.Mode  = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull  = GPIO_NOPULL;

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;  // 设定你的 IO
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);  // 假设都在 GPIOA
}

// 设置某一颗LED（ioHigh 为阳极，ioLow 为阴极）
void Charlie_Light(GPIO_TypeDef* port, uint16_t ioHigh, uint16_t ioLow) {
    Charlie_ResetAll();

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    // 设置阳极 IO 输出高
    GPIO_InitStruct.Pin   = ioHigh;
    GPIO_InitStruct.Mode  = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(port, &GPIO_InitStruct);
    HAL_GPIO_WritePin(port, ioHigh, GPIO_PIN_SET);

    // 设置阴极 IO 输出低
    GPIO_InitStruct.Pin   = ioLow;
    HAL_GPIO_Init(port, &GPIO_InitStruct);
    HAL_GPIO_WritePin(port, ioLow, GPIO_PIN_RESET);
}

3.2 使用实例

// IO 口定义
#define IO1 GPIO_PIN_0
#define IO2 GPIO_PIN_1
#define IO3 GPIO_PIN_2
#define IO4 GPIO_PIN_3

// 假设全部都在 GPIOA
void Charlie_TestCycle(void) {
    while (1) {
        // 点亮D1（IO1 -> IO2）
        Charlie_Light(GPIOA, IO1, IO2); HAL_Delay(100);

        // 点亮D2（IO2 -> IO1）
        Charlie_Light(GPIOA, IO2, IO1); HAL_Delay(100);

        // 点亮D3（IO2 -> IO3）
        Charlie_Light(GPIOA, IO2, IO3); HAL_Delay(100);

        // 点亮D4（IO3 -> IO2）
        Charlie_Light(GPIOA, IO3, IO2); HAL_Delay(100);

        // 点亮D5（IO3 -> IO4）
        Charlie_Light(GPIOA, IO3, IO4); HAL_Delay(100);

        // 点亮D6（IO4 -> IO3）
        Charlie_Light(GPIOA, IO4, IO3); HAL_Delay(100);

        // 点亮D7（IO4 -> IO1）
        Charlie_Light(GPIOA, IO4, IO1); HAL_Delay(100);

        // 点亮D8（IO1 -> IO4）
        Charlie_Light(GPIOA, IO1, IO4); HAL_Delay(100);
    }
}