stm32——GPIO开发

目录

1、什么是GPIO

2、GPIO的作用

3、GPIO的基本结构

4、GPIO引脚的基本结构

5、GPIO端口模式的配置

1. 输入浮空（Input Floating）

2. 输入上拉（Input Pull-Up）

3. 输入下拉（Input Pull-Down）

4. 模拟输入（Analog Input）

5. 开漏输出（Open-Drain Output）

6. 推挽式输出（Push-Pull Output）

7. 推挽式复用功能（Alternate Function Push-Pull）

8. 开漏复用功能（Alternate Function Open-Drain）

6、GPIO重映射

7、GPIO配置的相关寄存器

1、端口配置低寄存器（GPIOx_CRL）:

2、端口配置高寄存器（GPIOx_CRH）：

3、端口是输入数据寄存器（GPIOx_IDR）：

4、端口输出数据寄存器（GPIOx_ODR）：

5、端口位设置/清除寄存器（GPIOx_BSSR）：

6、端口位清除寄存器（GPIOx_BRR）:

7、端口配置锁定寄存器（GPIOx_LCKR）:

8、示例

1、开启对应的时钟

2、配置GPIO

3、改变GPIO的数据寄存器

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1、什么是GPIO

GPIO（General Purpose Input/Output）是一种通用的输入输出接口，广泛应用于微控制器和单板计算机（如树莓派、Arduino等）。GPIO可以配置为输入或输出，用于控制和读取各种外部设备，比如传感器、开关、LED灯等。

总得来说GPIO是引脚，但是不是所有的引脚都是GPIO

2、GPIO的作用

输出：输出模式下可以控制输出高低电平，用以驱动LED、控制蜂鸣器、模拟通信协议输出时序

输入：输入模式下可以读取端口的高低电平或电压，用于读取按键的输入、外界模块电平信号输入、ADC电压采集、模拟通信协议接收数据等

3、GPIO的基本结构

在STM32中，所有的GPIO都是挂载在APB2外设总线上的，每个GPIO外设各有16个引脚

4、GPIO引脚的基本结构

5、GPIO端口模式的配置

stm32f10x系列芯片举例

从芯片手册可以知道，GPIO有八种模式

1. 输入浮空（Input Floating）

• 功能：引脚处于高阻态，不连接时不会对电路产生影响。此模式适用于读取外部信号。
• 应用：常用于读取开关状态或传感器信号，但在未连接时可能导致引脚浮动，易受干扰。

2. 输入上拉（Input Pull-Up）

• 功能：引脚通过内置的上拉电阻连接到VDD（正电源），未连接时引脚保持高电平。
• 应用：常用于确保输入引脚在未连接时不处于浮动状态，防止误触发。例如，在按钮按下时，读取高电平（按钮未按下时为高电平）。

3. 输入下拉（Input Pull-Down）

• 功能：引脚通过内置的下拉电阻连接到地（GND），未连接时引脚保持低电平。
• 应用：类似上拉输入，常用于确保输入引脚在未连接时保持低电平状态。例如，在按钮按下时，读取低电平（按钮未按下时为低电平）。

4. 模拟输入（Analog Input）

• 功能：引脚被配置为模拟模式，适用于模拟信号的读取，如ADC（模拟数字转换器）的输入。
• 应用：用于连接传感器（如温度传感器、光传感器等），读取模拟信号并转换为数字值。

5. 开漏输出（Open-Drain Output）

• 功能：引脚可以输出低电平（逻辑0），未驱动时引脚处于高阻态。需要外部上拉电阻来将未驱动状态下的引脚拉到高电平。
• 应用：适用于多点连接的信号线（如I2C总线），多个设备可以共享一条线路，避免信号冲突。

6. 推挽式输出（Push-Pull Output）

• 功能：引脚可以输出高电平（逻辑1）或低电平（逻辑0），能够驱动外部负载。
• 应用：用于控制LED、继电器等外部设备，广泛应用于数字输出场景。

7. 推挽式复用功能（Alternate Function Push-Pull）

• 功能：引脚配置为复用模式，能够支持特定外设（如USART、SPI等）的推挽输出。
• 应用：用于数字通信接口，将引脚设置为特定外设的输出引脚。

8. 开漏复用功能（Alternate Function Open-Drain）

• 功能：引脚配置为复用模式，能够支持特定外设（如I2C）的开漏输出。
• 应用：适用于多点连接场景，允许多个设备在同一线路上通信，避免信号冲突。

6、GPIO重映射

GPIO重映射：为了使不同器件封装外设I/O的数量达到最优，可以把一些复用功能重新映射到其他引脚上。设置复用重映射和调试I/O配置寄存器(AFIO_MAPR)实现引脚的重新映射。这时，复用功能不再映射到它们的原始分配上。

7、GPIO配置的相关寄存器

1、端口配置低寄存器（GPIOx_CRL）:

配置低八位引脚工作模式的寄存器

2、端口配置高寄存器（GPIOx_CRH）：

配置高八位引脚工作模式的寄存器

3、端口是输入数据寄存器（GPIOx_IDR）：

保存输入数据的寄存器

4、端口输出数据寄存器（GPIOx_ODR）：

设置输出数据的寄存器

5、端口位设置/清除寄存器（GPIOx_BSSR）：

对端口位置1和置0的寄存器

6、端口位清除寄存器（GPIOx_BRR）:

设置端口位置0的寄存器

7、端口配置锁定寄存器（GPIOx_LCKR）:

当执行正确的写序列设置了位16时，这个寄存器可以用来锁定端口的配置，位[15:0]用于锁定GPIO端口的配置，当相应的端口位执行了LOCK序列之后，在下次系统复位前讲不能再更改端口位的配置。每个锁定位锁定口控制寄存器（CRL、CRH）中相应的四个位

8、示例

好的，讲了这么多，各位应该很好奇，那到底应该怎么配置呢，跟着我的步伐，手把手教你配置GPIO

1、开启对应的时钟

从第3点的图中，我们可以知道，GPIO的时钟来自APB2

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);

 这个函数就是标准库为我们封装好的配置APB2时钟的函数

这个函数在stm32f10x_rcc.h中

如果是我一个的keil开发，可以右键这个函数，

第一个就是跳转倒函数的定义

第二个是跳转到函数的声明

/*** @brief  Enables or disables the High Speed APB (APB2) peripheral clock.* @param  RCC_APB2Periph: specifies the APB2 peripheral to gates its clock.*   This parameter can be any combination of the following values:*     @arg RCC_APB2Periph_AFIO, RCC_APB2Periph_GPIOA, RCC_APB2Periph_GPIOB,*          RCC_APB2Periph_GPIOC, RCC_APB2Periph_GPIOD, RCC_APB2Periph_GPIOE,*          RCC_APB2Periph_GPIOF, RCC_APB2Periph_GPIOG, RCC_APB2Periph_ADC1,*          RCC_APB2Periph_ADC2, RCC_APB2Periph_TIM1, RCC_APB2Periph_SPI1,*          RCC_APB2Periph_TIM8, RCC_APB2Periph_USART1, RCC_APB2Periph_ADC3,*          RCC_APB2Periph_TIM15, RCC_APB2Periph_TIM16, RCC_APB2Periph_TIM17,*          RCC_APB2Periph_TIM9, RCC_APB2Periph_TIM10, RCC_APB2Periph_TIM11     * @param  NewState: new state of the specified peripheral clock.*   This parameter can be: ENABLE or DISABLE.* @retval None*/
void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)
{/* Check the parameters */assert_param(IS_RCC_APB2_PERIPH(RCC_APB2Periph));assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));if (NewState != DISABLE){RCC->APB2ENR |= RCC_APB2Periph;}else{RCC->APB2ENR &= ~RCC_APB2Periph;}
}

这就是配置APB2的函数声明，我们选择参数填入

2、配置GPIO

GPIO_Init(GPIOB,&GPIOB_struct);

调用这个函数，继续跳转函数定义

/*** @brief  Initializes the GPIOx peripheral according to the specified*         parameters in the GPIO_InitStruct.* @param  GPIOx: where x can be (A..G) to select the GPIO peripheral.* @param  GPIO_InitStruct: pointer to a GPIO_InitTypeDef structure that*         contains the configuration information for the specified GPIO peripheral.* @retval None*/
void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)

看注释，第一个参数容易，那么第二个参数怎么办呢？？一样，选中参数类型跳转定义

/** * @brief  GPIO Init structure definition  */typedef struct
{uint16_t GPIO_Pin;             /*!< Specifies the GPIO pins to be configured.This parameter can be any value of @ref GPIO_pins_define */GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;  /*!< Specifies the speed for the selected pins.This parameter can be a value of @ref GPIOSpeed_TypeDef */GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;    /*!< Specifies the operating mode for the selected pins.This parameter can be a value of @ref GPIOMode_TypeDef */
}GPIO_InitTypeDef;

ok，就是一个tepedef的结构体，那我们自己定义一个结构体出来就可以了

	GPIO_InitTypeDef GPIOB_struct;GPIOB_struct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 |GPIO_Pin_14;GPIOB_struct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIOB_struct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

 将这个结构体放在GPIO_IInit函数前面定义出来就OK，每一个成员是什么，应该怎么幅值，看注释和继续类型跳转就ok

比如GPIO_Mode，就点击前面的类型GPIOMode_TypeDef跳转至

typedef enum
{ GPIO_Mode_AIN = 0x0,GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,GPIO_Mode_IPD = 0x28,GPIO_Mode_IPU = 0x48,GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,GPIO_Mode_AF_PP = 0x18
}GPIOMode_TypeDef;

选择我们要的模式，幅值给GPIO_Mode就ok了

到此为止GPIO就配置完成

3、改变GPIO的数据寄存器

GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);

这个函数就可以将GPIOB-12的电平拉高

GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);

这个函数就可以将GPIOB-12的电平拉低

ok，至此，配置寄存器以及GPIO输出高低电平便已完成，外接一个需要电平的led，我们拉高和拉低电平，便可以实现点灯与灭灯