STM32-GPIO详解

目录

一：GPIO基本概念

​编辑 二：GPIO的实际应用

三：功能描述 

四：GPIO库函数

 五：寄存器

GPIO相关寄存器功能

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一：GPIO基本概念

GPIO是英文General Purpose Input/Output的缩写，中文翻译为通用输入/输出。它是一种在数字电子系统中常见的接口类型，用于与外部设备进行通信和控制。

GPIO接口可以作为输入或输出引脚使用。作为输入引脚时，GPIO可以接收来自外部设备的电信号，并将其转换为数字信号，供系统内部使用。作为输出引脚时，GPIO可以将数字信号发送到外部设备，从而实现对其的控制。

GPIO的基本概念包括以下几个方面：

1. 引脚：GPIO接口通常由一组引脚组成，每个引脚都可以用作输入或输出。每个引脚都有一个唯一的标识符，如GPIO0、GPIO1等。

2. 输入模式：当GPIO引脚配置为输入模式时，它可以接收外部设备发送的电信号。通常，输入引脚可以读取高电平（1）或低电平（0）状态，或者在某些系统中可以读取模拟信号。

3. 输出模式：当GPIO引脚配置为输出模式时，它可以向外部设备发送数字信号。输出引脚可以设置为高电平（1）或低电平（0），以控制连接的设备的状态。

4. 状态和电平：GPIO引脚的状态表示当前引脚的输入或输出电平。高电平通常表示逻辑1，低电平表示逻辑0。在某些系统中，还可以使用其他状态，如浮空、上拉和下拉等。

5. 控制寄存器：为了配置和控制GPIO引脚的功能，通常需要通过写入特定的控制寄存器来设置引脚的模式、状态和电平。

GPIO在APB2下，所以要用GPIO时必须先开启APB2

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

 二：GPIO的实际应用

1. 控制LED：将GPIO引脚配置为输出模式，可以通过设置引脚的高低电平状态来控制LED的亮灭。

2. 按钮输入：将GPIO引脚配置为输入模式，可以连接按钮或开关，并通过读取引脚的电平状态来检测按钮是否被按下或开关是否打开。

3. 传感器接口：通过GPIO引脚，可以连接各种传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。传感器的输出信号可以通过读取GPIO引脚的状态来获取。

4. 驱动电机：通过GPIO引脚，可以连接电机驱动器，并通过设置引脚的高低电平状态来控制电机的运行方向和速度。

5. 与外部设备通信：通过GPIO引脚，可以与其他外部设备进行通信，如显示器、LCD屏幕、数码管等。通过设置引脚的状态和电平，可以发送数据或控制命令。

6. 脉冲宽度调制（PWM）输出：一些GPIO引脚支持PWM功能，可以生成模拟信号，用于控制电机速度、调节LED亮度等需要模拟输出的应用。

总之，GPIO的应用范围非常广泛，可以用于各种嵌入式系统、物联网设备、机器人、单片机等项目中，以实现与外部设备的连接、控制和通信功能。 

三：功能描述 

GPIO提供了一种通用的、灵活的接口，使得数字电子系统能够与外部设备进行交互和控制，实现各种应用需求。

输入功能：GPIO可以配置为输入模式，接收外部设备发送的信号。它可以读取来自传感器、开关、按钮等外部设备的状态，并将其转换为数字信号供系统内部使用。

输出功能：GPIO可以配置为输出模式，向外部设备发送数字信号。它可以通过设置高低电平或产生脉冲宽度调制（PWM）信号，控制执行器、驱动器、LED等外部设备的状态或行为。

引脚配置：GPIO的引脚可以灵活配置为输入或输出模式。通过配置寄存器或使用特定的编程接口，可以确定引脚的模式、状态和电平。

状态读取：GPIO可以读取引脚的状态，即引脚的电平信息。通过读取引脚的状态，可以检测按钮的按下、开关的状态、传感器的测量值等。

状态设置：GPIO可以设置引脚的状态，即设置引脚的电平信息。通过设置引脚的状态，可以控制外部设备的状态、发送数据或控制命令。

扩展性：某些系统支持多个GPIO引脚，可以通过扩展芯片或GPIO扩展板增加引脚的数量，从而满足更多外部设备的连接和控制需求。

通信接口：GPIO可以用于与各种外部设备进行通信，如传感器、显示器、驱动器等。通过读取和设置引脚的状态，可以实现与外部设备之间的数据交换和控制操作。

四：GPIO库函数

GPIO初始化：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //结构体定义
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All; //该参数选择待设置的 GPIO 管脚，使用操作符“|”可以一次选中多个管脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; //用以设置选中管脚的速率
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //用以设置选中管脚的工作状态
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//

 五：寄存器

4 个 32 位 配 置 寄 存 器
GPIOx_MODER 模式寄存器
GPIOx_OTYPER 输出模式寄存器
GPIOx_ OSPEEDR 输出速度寄存器
GPIOx_PUPDR 上拉下拉寄存器

2 个 32 位数据寄存器
GPIOx_IDR 输入数据寄存器
GPIOx_ODR 输出数据寄存器

1个 32 位置位 / 复位寄存器
GPIOx_BSRR 置位 / 复位寄存器

2 个 32 位复用功能寄存器
GPIOx_AFRH
GPIOx_AFR

GPIO相关寄存器功能

GPIOx_MODER（模式寄存器）：用于配置GPIO引脚的模式（输入或输出）。每个引脚通常使用两个位表示模式，例如00表示输入模式，01表示输出模式。

GPIOx_OTYPER（输出模式寄存器）：用于配置GPIO引脚的输出类型。每个引脚通常使用一个位表示输出类型，例如0表示推挽输出，1表示开漏输出。

GPIOx_OSPEEDR（输出速度寄存器）：用于配置GPIO引脚的输出速度。每个引脚通常使用两个位表示输出速度，例如00表示低速，11表示高速。

GPIOx_PUPDR（上拉下拉寄存器）：用于配置GPIO引脚的上拉或下拉电阻。每个引脚通常使用两个位表示上拉/下拉配置，例如00表示无上拉/下拉，01表示上拉，10表示下拉。

GPIOx_IDR（输入数据寄存器）：用于读取GPIO引脚的输入数据状态。每个位对应一个引脚，读取该位可以获取相应引脚的输入电平。

GPIOx_ODR（输出数据寄存器）：用于写入GPIO引脚的输出数据状态。每个位对应一个引脚，写入该位可以设置相应引脚的输出电平。

GPIOx_BSRR（置位/复位寄存器）：用于通过设置或复位位来控制GPIO引脚的输出电平。每个引脚通常使用两个位，一个位用于置位（设置为1），另一个位用于复位（设置为0）。

GPIOx_AFRH和GPIOx_AFRL（复用功能寄存器）：用于配置GPIO引脚的复用功能，例如将引脚用作特定的外设功能（如UART、SPI等）。这些寄存器通常将32位分为两个部分，每个部分对应一组引脚。

六：函数 

这里是常用的函数，我遇到会更新

函数名：GPIO_WriteBit

• 功能描述：设置或者清除指定的数据端口位
• 参数1：GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设
• 参数2：GPIO_Pin：待设置或者清除指的端口位 ，该参数可以取 GPIO_Pin_x(x 可以是 0-15)的任意组合
• 参数3：BitVal: 该参数指定了待写入的值 ，该参数必须取枚举 BitAction 的其中一个值 ，Bit_RESET: 清除数据端口位 ，Bit_SET: 设置数据端口位