细说ARM MCU中的MX_GPIO_Init()函数的实现过程

目录

1、建立.ioc工程

2、 MX_GPIO_Init()函数

（1）MX_GPIO_Init()函数的类型

（2）MX_GPIO_Init()函数中用到的结构体变量

（3）MX_GPIO_Init()函数使能时钟

（4）MX_GPIO_Init()函数配置GPIO

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        本文中使用ST的开发板NUCLEO-G474RE，板上MCU型号为STM32G474RET6。配套的扩展板：

        实例中当开发板上的按键B1被按下时，PC13引脚被上拉至高电平VDD，不按下时，PC13下拉至低电平GND。用按键B1控制板上的LD2灯的亮灭，当PA5输出高电平时LD2亮，否则灯灭。

1、建立.ioc工程

        根据上述信息，建立工程，具体操作，略。

2、 MX_GPIO_Init()函数

        系统自动生成代码后，打开main.c。因为工程配置了2个GPIO，一个作为输入，另一个作为输出。MX_GPIO_Init()定义如下：

static void MX_GPIO_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};/* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_1 *//* USER CODE END MX_GPIO_Init_1 *//* GPIO Ports Clock Enable */__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();/*Configure GPIO pin Output Level */HAL_GPIO_WritePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin, GPIO_PIN_SET);/*Configure GPIO pin : KEY_Pin */GPIO_InitStruct.Pin = KEY_Pin;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;HAL_GPIO_Init(KEY_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);/*Configure GPIO pin : LED0_Pin */GPIO_InitStruct.Pin = LED0_Pin;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;HAL_GPIO_Init(LED0_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);/* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_2 *//* USER CODE END MX_GPIO_Init_2 */
}

（1）MX_GPIO_Init()函数的类型

        从上面的定义可知，函数MX_GPIO_Init()的类型为void，不返回任何值。不过在void前加了一个static，表示该函数只能在定义它的文件中可见。对于MX_GPIO_Init()函数，只能在main.c中可见。实际上，该函数只置用于设置GPIO的参数，别的地方也用不到。

（2）MX_GPIO_Init()函数中用到的结构体变量

        其中，第一句定义了一个结构体变量GPIO_InitStruct，结构体名称为GPIO_InitTypeDef。这个结构体的声明是在固件库的stm32g4xx_hal_gpio.h文件中：

typedef struct
{unint32_t Pin:unint32_t Mode;unint32_t Pull;unint32_t Speed;unint32_t Alternate;
}GPIO_IniyTypeDef;

        GPIO_InitTypeDef在这里是结构体名称，并不是一个结构体变量，所以在使用该结构体类型时，还需要定义变量。结构体GPIO_InitTypeDef中有5个成员。

• 成员Pin

        成员Pin实际就是引脚号，譬如GPIO_PIN_0～GPIO_PIN_15等。这些引脚号也是数值，在stm32g4xx_hal_gpio.h中有定义：

#define GPIO_PIN_0  ((uint16_t)0x0001) //第1个引脚
......
#define GPIO_PIN_15 ((uint16_t)0x8000) //第16个引脚
#define GPIO_PIN_All ((uint16_t)0xFFFF)//所有引脚

        在这些define宏定义中，引脚号定义为uint16_t类型，而在结构体GPIO_InitTypeDef中，成员Pin定义为uint32_t。由此可见，在给32位的结构体变量赋值时，实际赋的是16位数。

        实际上STM32G4系列MCU的GPIO寄存器，都是32位的，但有的寄存器只是低16位有效。

• 成员Mode

        成员Mode是指输入、输出等模式。例如：

输入模式：GPIO_MODE_INPUT;
推挽输出模式：GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
开漏输出模式：GPIO_MODE_OUTPUT_OD。

        当然还有一些响应外部中断和外部事件的模式，此处暂时略过。

• 成员Pull

        成员Pull是用于配置上拉、下拉功能的。例如：

不用上拉下拉：GPIO_NOPULL;
上拉：GPIO_PULLUP;
下拉：GPIO_PULLDOWN。

• 成员Speed

        成员Speed用于配置GPIO速度，有4个挡位。例如：

低速：GPIO_GPIO_SPEED_FREQ_LOW，最高5MHz;
中速：GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM，5～25 MHz;
高速：GPIO_SPEED_FREQ_HIGH，25～50 MHz;
很高速：GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH，50～120 MHz。

• 成员Alternate

        成员 Alternate涉及引脚复用功能。

       继续，看MX_GPIO_Init()函数的定义，第一条语句是给变量GPIO_InitStruct赋值，等号右侧为{0}，意思是将结构体中的所有成员都初始化为0。

（3）MX_GPIO_Init()函数使能时钟

        接下来是三条时钟使能语句，分别使能GPIOC、GPIOF和GPIOA的时钟。使能GPIOF是因为外接晶体用到了GPIOF端口。

（4）MX_GPIO_Init()函数配置GPIO

        因为配置了PA5作为输出，所以接下来的一条语句是初始化PA5的输出状态，用的是GPIO_PIN_RESET，即将其初始化为低电平输出。

        随后，分别对PC13(KEY)和PA5(LED)进行配置。由于已经定义了一个结构体变量GPIO_InitStruct，所以这里需要先给其中的成员赋值：

GPIO_InitStruct.Pin =KEY_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode =GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull =GPIO_PULLDOWN;

        在这三条语句中，访问结构体成员变量用的是“.”。

      至此，这只是通过结构体变量给成员赋值，还不会作用到硬件(GPIO寄存器)来，调用HAL_GPIO_Init函数，将结构体变量的信息传递过来并作用到相关GPIO寄存器中。所用语句如下：

HAL_GPIO_Init(KEY_GPIO_Port,&GPIO_InitStruct);

        HAL_GPIO_Init函数有两个参数：一个是端口KEY_GPIO_Port，也就是GP个是已经给结构体成员赋值的结构体变量GPIO_InitStruct,注意在结构体变量前要后面的代码是用类似的方式初始化PA5。

        关于HAL_GPIO_Init函数的解析，请看本文作者的其他文章。