代码收藏家技术教程 2024-01-26

STM32 GPIO引脚配置和使用指南

STM32GPIO

一.介绍

1.1GPIO特点

1，不同型号，IO口数量可能不一样，可通过选型手册快速查询

2，快速翻转，每次翻转最快只需要两个时钟周期（F1最高速度可以到50Mhz）

3，每个IO口都可以做中断

4，支持8种工作模式

1.2GPIO电气特性

1.STM32工作电压：2 V ≤ VDD ≤ 3.6

2.GPIO识别电压范围：COMS端口：-0.3V ≤ VIL ≤ 1.164V 逻辑0

1.833V ≤ VIH ≤ 3.6V 逻辑1

TTL端口：支持5v和3.3v，手册中标为FT

3.GPIO的输出电流：单个IO，最大25mA

1.3GPIO引脚分布

引脚类型：电源引脚、晶振引脚、复位引脚、下载引脚、BOOT引脚、GPIO引脚

电源引脚	VDD,VSS等V开头的引脚
晶振引脚	PC 14-0，PC 15_0,PD 0-OS,PD1-OS等
复位引脚	NRST
下载引脚
BOOT引脚	BOOT T0
GPIO引脚	除此之外所有引脚

二.GPIO基础

2.1IO端口基本结构

f1系列：

f4系列

结构	F1系列	F4系列
上下拉电阻	输入可选，输出定值	输入，输出都可选

输入寄存器存储引脚电平，可以进行读取

输出高电平的时候，P-MOS导通，输出低电平的时候，N-MOS导通

输出控制器可以选择读取片外外设

保护二极管作为钳位作用，控制电压在承受范围内

2.2施密特触发器

作用：施密特触发器就是一种整形电路，可以将非标准方波，整形成方波

特点：

当输入电压高于正向阈值电压，输出为高；

当输入电压低于负向阈值电压，输出为低；

当输入在正负向阈值电压之间，输出不改变

2.3P-MOS和N-MOS

作用：MOS管是压控型元件，通过控制栅源电压（ Vgs ）来实现导通或关闭。

G：栅极 S：源极 D：漏极

P：Vgs<0，导通

N：Vgs>0，导通

三.GPIO的工作

3.1GPIO的八种工作模式

GPIO八种模式	特点及应用
输入浮空	输入用，完全浮空，状态不定
输入上拉	输入用，用内部上拉，默认是高电平
输入下拉	输入用，用内部下拉，默认是低电平
模拟功能	ADC、DAC
开漏输出	软件IIC的SDA、SCL等
推挽输出	驱动能力强，25mA（max），通用输出
开漏式复用功能	片上外设功能（硬件IIC 的SDA、SCL引脚等）
推挽式复用功能	片上外设功能（SPI 的SCK、MISO、MOSI引脚等）

3.1.1输入浮空

①上拉电阻关闭

②下拉电阻关闭

③施密特触发器打开

④双MOS管不导通

特点：空闲时，IO状态不确定，由外部环境决定

3.1.2输入上拉

①上拉电阻打开

②下拉电阻关闭

③施密特触发器打开

④双MOS管不导通

特点：空闲时，IO呈现高电平

3.1.3输入下拉

①上拉电阻关闭

②下拉电阻打开

③施密特触发器打开

④双MOS管不导通

特点：空闲时，IO呈现低电平

3.1.4模拟功能

①上拉电阻关闭

②下拉电阻关闭

③施密特触发器关闭

④双MOS管不导通

特点：专门用于模拟信号输入或输出，如：ADC和DAC

3.1.5开漏输出

①上拉电阻关闭

②下拉电阻关闭

③施密特触发器打开

④ P-MOS管始终不导通

⑤往ODR对应位写0， N-MOS管导通，写1则N-MOS管不导通

特点：

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

3.1.6推挽输出

①上拉电阻关闭

②下拉电阻关闭

③施密特触发器打开

④往ODR对应位写0， N-MOS管导通，写1则P-MOS管导通

特点：可输出高低电平，驱动能力强

3.1.7开漏式复用功能

①上拉电阻关闭

②下拉电阻关闭

③施密特触发器打开

④ P-MOS管始终不导通

特点：

1、不能输出高电平，必须有外部（或内部）上拉才能输出高电平

2、由其他外设控制输出

3.1.8推挽式复用功能

①上拉电阻关闭

②下拉电阻关闭

③施密特触发器打开

特点：

1、可输出高低电平，驱动能力强

2、由其他外设控制输出

3.2GPIO寄存器

F1系列：

（F1系列）GPIO通用寄存器GPIOX_yyy
CRL，CRH	IDR	ODR	BSRR	BRR	LCKR
配置工作模式，输出速度	输入数据	输出数据	设置ODR寄存器的值	F4之后没有这个寄存器，考虑代码兼容性的话不建议使用	配置锁定，用得不多

F4系列：

（F4/F7/H7系列）GPIO通用寄存器GPIOX_yyy
MODER	OTYPER	OSPEEDR	PUPDR	IDR	ODR	BSRR	LCKR
设置模式	设置输出类型	设置输出速度	设置上下拉电阻	输入数据	输出数据	设置ODR寄存器值	配置锁定，用得不多

四.GPIO的配置

4.1初始化

时钟设置、参数设置、IO设置、中断设置(开中断、设NVIC)(可选)

使能时钟 __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE()

设置工作模式 HAL_GPIO_Init()

设置输出状态（可选）HAL_GPIO_WritePin() HAL_GPIO_TogglePin()

读取输入状态（可选）HAL_GPIO_ReadPin()

HAL库驱动函数	主要寄存器	功能
__HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE()	F1：RCC_APB2ENRF4：RCC_AHB1ENRF7：RCC_AHB1ENRH7：RCC_AHB4ENR	开启GPIO时钟
HAL_GPIO_Init(…)	F1：CRL、CRH、ODRF4/F7/H7：MODER、OTYPER、 OSPEEDR、PUPDR	初始化GPIO
HAL_GPIO_WritePin(…)	BSRR	控制IO输出高/低电平
HAL_GPIO_TogglePin(…)	BSRR	每次调用IO输出电平翻转一次
HAL_GPIO_ReadPin(…)	IDR	读取IO电平