代码收藏家技术教程 2023-10-15

STM32F4 GPIO口映射与复用详解

前言

STM32F4 有很多的内置外设，这些外设的外部引脚都是与 GPIO 复用的。也就是说，一个 GPIO 如果可以复用为内置外设的功能引脚，那么当这个 GPIO 作为内置外设使用的时候，就叫做复用。这部分知识在《STM32F4 中文参考手册》第七章和芯片数据手册有详细的讲解哪些 GPIO 管脚是可以复用为哪些内置外设。

STM32F4 系列微控制器 IO 引脚通过一个复用器连接到内置外设或模块。该复用器一次只允许一个外设的复用功能（AF）连接到对应的 IO 口。这样可以确保共用同一个 IO 引脚的外设之间不会发生冲突。每个 IO 引脚都有一个复用器，该复用器采用 16 路复用功能输入（AF0 到 AF15），可通过 GPIOx_AFRL(针对引脚 0-7)和 GPIOx_AFRH（针对引脚 8-15）寄存器对这些输入进行配置，每四位控制一路复用： 1）完成复位后，所有 IO 都会连接到系统的复用功能 0（AF0）。 2）外设的复用功能映射到 AF1 到 AF13。 3）Cortex-M4 EVENTOUT 映射到 AF15。

引脚图

GPIO口复用与映射

STM32有很多的内置外设，这些外设的外部引脚都是与GPIO复用的。也就是说，一个GPIO如果可以复用为内置外设的功能引脚，那么当这个GPIO作为内置外设使用的时候，就叫做复用。

例如串口1 的发送接收引脚是PA9,PA10，当我们把PA9,PA10不用作GPIO，而用做复用功能串口1的发送接收引脚的时候，叫端口复用。

注意：

STM32F4系列微控制器IO引脚通过一个复用器连接到内置外设或模块。该复用器一次只允许一个外设的复用功能（AF）连接到对应的IO口。这样可以确保共用同一个IO引脚的外设之间不会发生冲突。

每个IO引脚都有一个复用器，该复用器采用16路复用功能输入（AF0到AF15），可通过GPIOx_AFRL(针对引脚0-7)和GPIOx_AFRH（针对引脚8-15）寄存器对这些输入进行配置，每四位控制一路复用。

AFRL寄存器

当需要使用复用功能的时候，我们配置相应的寄存器 GPIOx_AFRL 或者 GPIOx_AFRH，让对应引脚通过复用器连接到对应的复用功能外设。这里我们列出 GPIOx_AFRL 寄存器的描述， GPIOx_AFRH 的作用跟 GPIOx_AFRL 类似，只不过 GPIOx_AFRH 控制的是一组 IO 口的高八位，GPIOx_AFRL 控制的是一组 IO 口的低八位。

使用GPIO_PinAFConfig()//函数进行复用功能的配置

端口复用配置步骤

以PA9,PA10配置为串口1为例
①GPIO端口时钟使能。
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);

②复用外设时钟使能。
     比如你要将端口PA9,PA10复用为串口，所以要使能串口时钟。
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE); 

③端口模式配置为复用功能。 GPIO_Init（）函数。
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
④配置GPIOx_AFRL或者GPIOx_AFRH寄存器，将IO连接
    到所需的AFx。

     /*PA9连接AF7，复用为USART1_TX */
    GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1); 
    /* PA10连接AF7,复用为USART1_RX*/
   GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); //使能GPIOA时钟 ①
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//使能USART1时钟 ②
 
//USART1端口配置③
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; //GPIOA9与GPIOA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能 
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;    //速度50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA9，PA10

//串口1对应引脚复用映射 ④
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1); //GPIOA9复用为USART1
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1); //GPIOA10复用为USART1