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【STM32HAL-----GPIO】

news 2026/1/13 9:59:07

1. 什么是GPIO？（了解）

2. STM32 GPIO简介

2.1. GPIO特点

2.2. GPIO电气特性

2.3. GPIO引脚分布图

IO引脚分布特点：按组存在、组数视芯片而定、每组最多16个IO引脚。

3. IO端口基本结构介绍

4. GPIO八种工作模式

4.1. 输入浮空

特点：空闲时（高阻态），IO状态不确定，由外部环境决定。

4.2. 输入上拉

特点：空闲时（高阻态），IO呈现高电平。

4.3. 输入下拉

特点：空闲时（高阻态），IO呈现低电平。

4.4. 模拟功能

特点：专门用于模拟信号输入或输出，如ADC和DAC

4.5. 开漏输出

特点：不能输出高电平，必须有外部（或内部）上拉才能输出高电平。

4.6. 开漏式复用功能

特点：不能输出高电平，必须有外部（或内部）上拉才能输出高电平。由其他外部控制输出。

4.7. 推挽输出

特点：可输出高低电平，驱动能力强。

4.8. 推挽式复用功能

特点：可输出高低电平，驱动能力强，由其他外设控制输出。

5. GPIO寄存器

5.1. 端口配置寄存器（GPIOx_CRL和GPIOx_CRH）(x=A..E)

这两个寄存器都是GPIO口配置寄存器，不过CRL控制端口的低8位（GPIOx_0~7）,CRH控制端口的高8位（GPIOx_8~15）。寄存器的作用是控制GPIO的工作模式和工作速度。

STM32F103为例，每组GPIO下有16个IO口，一个寄存器共32位，每4个位控制1个IO口，所以才需要俩个寄存器完成。我们看看这个寄存器的复位值，然后用复位值举例说明一下这样的配置值代表什么意思。比如 GPIOA_CRL 的复位值是 0x44444444，4 位为一个单位都是 0100，以寄存器低四位说明一下，首先位 1：0 为 00 即是设置为 PA0 为输入模式，位 3：2 为 01 即设置为浮空输入模式。所以假如 GPIOA_CRL 的值是 0x44444444，那么 PA0~PA7 都是设置为输入模式，而且是浮空输入模式。

上面这 2 个配置寄存器就是用来配置 GPIO 的相关工作模式和工作速度，它们通过不同的配置组合方法，就决定我们所说的 8 种工作模式。下面，我们来列表阐述，如表 13.1.3.1。

5.2. 端口输出数据寄存器（GPIOx_ODR）(x=A..E)

该寄存器用于控制GPIOx的输出高低电平。该寄存器32位，低16位为数据有效位，高16位为保留位。

该寄存器低 16 位有效，分别对应每一组 GPIO 的 16 个引脚。当 CPU 写访问该寄存器，如果对应的某位写 0(ODRy=0)，则表示设置该 IO 口输出的是低电平，如果写 1(ODRy=1)，则表示设置该 IO 口输出的是高电平，y=0~15。

此外，除了 ODR 寄存器，还有一个寄存器也是用于控制 GPIO 输出的，它就是 BSRR 寄存器。

5.3. 端口输入数据寄存器（GPIOx_IDR）(x=A..E)

该寄存器可以读出GPIOx的端口的引脚状态。

5.4. 端口置位/复位寄存器（GPIOx_BSRR） (x=A..E)

该寄存器用于控制GPIOx的输出高低电平。该寄存器位32位，高16位为清除位，低16位为设置位。

5.5. 端口位设置/清除寄存器（GPIOx_BRR） (x=A..E)

该寄存器用于清除GPIOx组的位，高16位用于保留，低16位用来清除0~15口。

5.6. ODR和BSRR寄存器控制输出有什么区别？

使用ODR，在读和修改访问之间产生中断时，可能会发生风险，BSRR则无风险。

总的来说，建议大家使用BSRR寄存器控制输出。

6. 通用外设驱动模型（四步法）

7. GPIO配置步骤

8. 点亮一个LED灯（成为点灯大师的第一步）

分析IO应该设置为什么模式？推挽输出。开漏输出需要接外部或内部上拉电阻。

        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(500);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);HAL_Delay(500);HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(500);HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);HAL_Delay(500);

9. 按键控制控制LED

如何消除抖动波形？

两种方法：软件消抖，通过延时跳过抖动的时间段，在判断IO输入电平。

硬件消抖，通过电路设计去除抖动波形，比如RS触发器、电容滤波。

按键原理图（精英板）

有三个按键，PA0、PE4、PE3。

分析IO应该设置为什么模式？

KEY_UP（PA0）：接VCC，按下时为高电平，不按下为低电平。所以要设置为下拉输入，默认低电平。

KEY0（PE4）：接GND，按下时为低电平，不按下为高电平。所以要设置为上拉输入，默认高电平。

KEY1（PE3）：接GND，按下时为低电平，不按下为高电平。所以要设置为上拉输入，默认高电平。

int main(void)
{HAL_Init();                              sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);      delay_init(72);                          led_init();                             key_init();                              while(1){ int ret=key_scan();       if(ret==1){HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_5);}}
}

void key_init(void)
{GPIO_InitTypeDef key_init_struct;__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();                          /* IO口PE时钟使能 */key_init_struct.Pin = GPIO_PIN_3;                      /* KEY0引脚 */key_init_struct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;                /* 输入模式 */key_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                    /* 上拉 */key_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;          /* 高速 */HAL_GPIO_Init(GPIOE, &key_init_struct) ;                /* 初始化KEY0引脚 */
}uint8_t key_scan(void)
{if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3)==0){delay_ms(10);       //消抖if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3)==0)   //读取按键返回值{while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3)==0);       //等待按键松开return 1;       //按键按下时返回1，没有返回0}}return 0;
}