GPIO概念

GPIO通用输入输出口

在芯片内部存在多个GPIO，每个GPIO用于管理多个芯片进行输入，输出工作

引脚电平 0v ~3.3v，部分引脚可容任5v

输出模式下可控制端口输出高低电平，可以驱动LED，控制蜂鸣器，模拟通信协议（I2C,SPI）输出时序等

输入模式下可读取端口得高低电平或电压，用读取案件输入，模拟电平输入，ADC电压采集 ，模拟通信协议接收数据等

GPIO管脚得工作模式

每个gpio 管脚可配置为8种输入输出模式

浮空输入          数字输入                                  可读取引脚电平，若引脚悬空则电平不稳定

上拉输入          数字输入                   可读取引脚电平，内部连接上拉电阻 悬空时默认高电平下拉输入          数字输入                   可读取引脚电平，内部连接下拉电阻 悬空时默认低电平

模拟输入         模拟输入                    GPIO无效，引脚直接接入内部ADC

开漏输出        数字输出                   可输出引脚电平，高电平为高阻态，低电平为低阻态VSS

推挽输出        数字输出                   可输出引脚电平，高电平接VDD,低电平接VSS

复用开漏输出  数字输出                 由片上外设控制 高电平为高阻态，低电平接VSS

复用推挽输出  数字输出           由片上外设控制 高电平接VDD 低电平接VSS

3.各个工作模式以及应用场景

3.1浮空输入模式

特点：引脚得电平不确定或者外部已经有上拉下拉电阻得情况例如连接外部传感器得输出引脚，当传感器输出信号电平由其他内部电路确定，且不需要单片机额外得得上拉下拉来干扰信号时，就可以采用浮空输入模式，像某系模拟传感器得数字输出引脚，其输出电平传感器由自身电路决定，使用浮空输出可以准确得获取传感器得输出信号。
3.2 上拉输入

特点：

引脚内部连接有一个弱上拉电阻，当外部没有信号或者输入为高阻态得时，引脚会被上拉电阻拉高为高电平（通常为VDD），当外部输入低电平时，引脚的电平被拉低

应用场景：

常用于连接外部按键等输入设备，当按键未按下时，引脚通过上拉电阻保持高电平，当按键按下时，引脚与地连接，电平变为低电平，这样可以方便检测按键是否按下，并且减少外部干扰信号对引脚电平的影响，因为即使外部有短暂的干扰信号，只要其不足以拉低上拉电阻拉高的电平，引脚仍能保持高电平状态

下拉输入

特点:

引脚内部连接弱下拉电阻，当外部没有信号输入或者输入为高阻态的时，引脚会被下拉电阻拉低到低电平（通常为VSS）。当外部输入为高电平，引脚电平被拉高

应用场景：

与上拉输入模式类似，用于输入设备的连接，在一些需要检测的高电平有效信号的场合，如果外部信号容易受到干扰而产生触发，下拉输入模式可以在没有有效信号的输入的时候引脚为低电平，只当输入信号足够强的时候才能将引脚拉高，从而减少误发的情况·，例如在一些具有噪声环境的工业控制场合,检测外部检测传感器的高电平有效信号可以使用下拉输入模式。

模拟输入

特点:

引脚直接连接到芯片内部的模拟电路，用于输入模拟信号，这种模式下，引脚的数字输入缓冲器被禁用，以减少数字电路对模拟信号的干扰、

应用场景:

主要用于连接模拟传感器，如温度传感器，光照传感器，当需要对这些模拟信号进行模数转换处理时，将传感器输出引脚连接配置到模拟输入模式的GPIO引脚，然后通过ADC模块将模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行后续的处理和分析

推挽输出 

特点：

可以输出高电平和低电平，输出电流较大，当输出高电平时，引脚通过内部的P-MOS管连接到电源，当输出低电平的时候，引脚通过内部的N-mos管连接到地（VSS）这种模式具有较强的驱动·能力，能够直接驱动一些小功率的外部设备，

应用

广泛应用于驱动LED等小功率负载，当需要点亮LED时，将引脚设置为高电平，电流从vod通过LED和引脚内部的P-MOS管流向地，LED发光，当需要熄灭LED时，将引脚设置为低电平，也可以控制外部继电器等设备的驱动线圈不过对于功率更大的继电器，可能需要额外的驱动电路来增强驱动电路

开漏输出

特点:

当输出低电平时，引脚通过内部的N_MOS管连接到地（VSS），输出低电平，当输出高电平时时，引脚处于高阻态，需要外部上拉电阻才能将电平拉高，这种模式可以实现线与功能，既多个开漏输出的引脚连接在一起，只要一个引脚输出低电平，整个连接点的电平就为低电平了

应用场景:

在需要实现线与功能的场合使用，如I2C总线协议中的SDA和SCL引脚通常采用开漏输出的模式，在I2C的总线上多个·设备可以通过线与方式共享数据线和时钟线，实现数据的传输和同步,同时需要在外部上拉电阻来灵活的调整输出电平的应用中，也可以使用开漏输出模式

3.7复用开漏输出

特点：

与通用的开漏输出模式类似，也是用于复用功能，当引脚被配置为复用功能且采用开漏输出时，通用内部复用器连接到外设功能模块，输出信号在高电平状态下为高阻态，需要外部上拉电阻来拉高电平

应用场景:

主要用于一些特殊的复用功能外设，如某些通信协议类似于(I2C)的复用功能实现或者需要“线与”功能的复用功能输出的场合，例如，在一些特殊的spi通信模式下，当需要实现数据的线与 或者灵活的外拉上拉电平控制时，可以采用复用开漏输出模式

GPIO_MODER这个寄存器用于GPIO的管脚的工作模式

这个寄存器用于GPIO的管脚的输出类型

这个管脚用于GPIO_OSPEEDR这个寄存器用于管脚的输出速度

GPIOx_PUPDR

这个寄存器用于设置GPIO有无上拉下拉电阻

GPIO_IDR这个寄存器用于保存管脚的输入值

GPIO_ODR用于设置关键输出电平高低

GPIOX_BSRR 可以对odr寄存器的值进行修改

这个寄存器用于清除odr寄存器的对应位

向bit10写1，ODR寄存器bit10会清零

FSMP1A开发板向GPIO输出示例---LED亮灭控制

经过分析我们可知只需要LED1对应的线给三极管输出一个高电平，集电极和发射极可以导通，发光二极管可以亮

所以要确定LED1接在什么位置

设置GPIO的相关寄存器，让PE10可以输出高电平

GPIOE_MODER[21:20] 设置为01，PE10管脚为输出模式

GPIOE_OYTPER[10] 设置为0,PE10推挽输出

GPIOE_OSPEEDR[21:20]设置为00，PE10输出无上拉下拉电阻

GPIOE_ODR[10]设置为1，PE10输出高电平，设置为0，PE10输出低电平

查询RCC寄存器，使能GPIOE外设时钟

确定RCC和GPIOE的地址

RCC的基地址为   0x50000000

GPIOE的基地址为0x50006000

寄存器地址=基地址加偏移量

6.2分析Makefile

NAME=asm-led#指定要编译的汇编的名字
CROSS_COMPILE=arm-linux-guneabihf-  #指定交叉编译工具链前缀
CC=$(CROSS_COMPILE)gcc  #指定gcc编译器的名字LD=(CROSS_COMPILE)ld #指定链接器的名字
OBJCOPY= $(CROSS_COMPILE)objcopy #指定工具名，objcopy工具可以将二进制文件的格式进行切换
OBJDUMP= $(CROSS_COMPILE)objdump #指定生成反汇编文件的工具名字
all:
#编译1汇编文件生成.o文件
$(CC) -O0 -g-c $(NAME).S -o $(NAME).o
#链接。o文件生成elf可执行文件
$(LD) -Ttext=0xC0008000 $(NAME).o -o $(NAME).elf
#将elf可执行文件转换成bin格式
$(OBJCOPY) -O binary $(NAME).elf $(NAME).bin
#生成可执行文件的反汇编文件
$(OBJDUMP) -D $(NAME).elf>$(NAME).dis
clean:
rm-rf *.elf *.bin *.o *.dis

LED2 相关配置：

使能GPIOF外设时钟

RCC_MP_AHB4ENSETER[5] ->1

2设置PF10 为输出

GPIOF_MODER[21:20]->01 //0x50007000

设置PF10为推挽输出

GPIOF_OTYPER[10] ->0//0x50007004

设置PF10为低速输出

GPIOF_OSPEEDER[21:20]-> 00//0X50007008

设置PF10输出时无上拉下拉电阻

GPIOF_PUPDR[21:20]->00//0x5000700C

PF10输出高低电平

GPIOF_ODR[10] //0x50007014

1.LED3 相关配置

使能 GPIOE外设时钟

RCC_MP_AHB4ENSETER[4]->1

2.设置PE8为输出

GPIOE_MODER[17:16]->01 //0x50006000

3设置PE8为推挽输出

GPIOF_OTYPER[8] ->00//0x50006004

4,设置PE8低速输出

GPIOF_OSPEEDRP[17:16]->00//0x50006008

5,设置PE8输出时无上拉下拉电阻

GPIOF_PUPDR[17:16]->00 //0x5000600C

6.PE8 输出高低电平

GPIOF_ODR[8] //0x50006014

C语言代码

main.c

 int main()
{
led_init();
while(1)
{led_ctl(1,1);
led_ctl(2,0);
led_ctl(3,0);
delay_ms(500);
led_ctl(1,0);
led_ctl(2,1);
led_ctl(3,0);
delay_ms(500);
led_ctl(1,0);
led_ctl(2,0);
led_ctl(3,1);
delay_ms(500);}
return 0;
}

#include "delay.h"void delay_ms(int ms)
{int i，j;
for(i=0;i<ms;i++)
{
for(j=0;j<2000;j++)
{}}}

上面是延迟函数

#include "led.h"
void led_init()
{
//gpio的初始化
//将RCC_MP_AHB4ENSETER 寄存器的[5:4]设置为1，使能GPIOE时钟
RCC |=(0X3<<4)
GPIOE.MODER &=(~(0X3<<20));//先清零
GPIOE.MODER |=(0X1<<20);//再置位
//GPIOF_MODER[21:20]设置为01，PE10管脚为输出模式
GPIOF.MODER &=(~(0x3<<20)); //先清零GPIOF.MODER|=(0X1<<20)//在置位
//GPIOE_OTYPER[10]设置为0,PE10推挽输出
GPIOE.OTYPER &=(~(0x1<<10))//先清零GPIOF.OTYPER &=(~(0x1<<10))//先清零
GPIOE.OTYPER &=(~(0x1<<8))//先清零
//3.GPIOE_OSPEEDR[21:20]设置为00,PE10低速输出
GPIOE.OSPEEDR &=(~(0X3)<<20);//先清0
GPIOF.OSPEEDR &=(~(0X3)<<20);//先清0
GPIOE.OSPEEDR &=(~(0X3)<<16);//先清0
GPIOE.PUPDR &=(~(0X3<<20));
GPIOF.PUPDR &=(~(0X3<<20));
GPIOE.PUPDR &=(~(0X3<<16));}
void led_ctl(int which,int cmd)
{
switch(which)
{
case 1:
if(cmd ==0)
GPIOE.ODR &=(~(0X1<<10));
else if(cmd==1)
GPIOE.ODR |=(0X1<<10);
break;
case 2:
if(cmd ==0)
GPIOF.ODR &=(~(0X1<<10));
else if(cmd==1)
GPIOF.ODR |=(0X1<<10);
break;case 3:
if(cmd ==0)
GPIOE.ODR &=(~(0X1<<8));
else if(cmd==1)
GPIOE.ODR |=(0X1<<8);
break;}}