代码收藏家技术教程 2024-02-25

STM32通用复用IO详细解析

前言

GPIO通用输入输出，简称IO，每个GPI/O端口有两个32位配置寄存器(GPIOx_CRL， GPIOx_CRH)，两个32位数据寄存器(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)，一个32位置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR)，一个16位复位寄存器(GPIOx_BRR)和一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)。AFIO寄存器是用来复用IO的

一.GPIO功能描述

1.GPIO模式

通过两个端口配置寄存器(CRL、CRH)可以配置GPIO的输入输出模式和输出速度

1>通用IO

推挽输出：两个mos管，使得既可以输出高电平，也可以输出低电平，输出高电平的时候叫做灌电流，即推，输出低电平时叫做拉电流，即挽

开漏输出：外接一个上拉电阻，IO默认为高阻态，只能输出低电平，高电平驱动能力弱，具有线与的功能，一个为低，全为低，IIC通信的引脚就为开漏输出模式

模拟输入：一般用于A/D ,D/A数模转换，PWM方波输入

浮空输入：引脚电平浮空，具体是什么电平要看外部输入什么电平，一般按键的IO可以用浮空输入

上下拉输入：通过一个电阻，把引脚电平拉高/拉低，具体配置要看原理图的画法

如上图，KEY接在了GND上，即KEY初始是低电平，即我们要检测高电平才能判断按键按下了，所以KEY可以给下拉输入,简单的说，如果你希望检测低（高）电平就上（下）拉

注意：当配置GPIO为模拟输入的时候（没有上下拉），比如我现在要用PA0连接到电位器测量电位器的电压，但是这个时候我并没有去连接，而是把PA0悬空了，什么也不接，这个时候读取PA0的电平也会有一个值，只不过并不确定这个值是多少，只有测了才知道，按经验来说，是1.6左右

2>复用IO

GPIO复用，GPIO的复用发生在片上外设之中，如IIC， TIM，USART等等

3>重映射

重映射即把外设默认的GPIO端口配置到其他的IO上，例如，PA0和PB0为默认IIC的引脚，但是PA0和PB0已经用在了其他的外设上，为了不引起引脚冲突，我们可以用重映射，把IIC的引脚重映射到PC0,PD0上来使用

关于IO的重映射表可以在参考手册中寻找

使用重映射时，务必打开AFIO时钟

2. GPIO寄存器

1>单独的位设置或清除

当对GPIOx_ODR的个别位编程时，软件不需要禁止中断：在单次APB2写操作里，可以只更改一个或多个位。

这是通过对“置位/复位寄存器” (GPIOx_BSRR，复位是 GPIOx_BRR)中想要更改的位写’1’来实现的。没被选择的位将不被更改

2>端口配置寄存器CRL、CRH

用来配置输入输出模式的寄存器

CRL配置低八位，CRH配置高八位

库函数里有一套初始化的函数，可以直接配置GPIO模式

3>端口输入输出寄存器ODR、IDR

可以利用库函数来读取IO的值GPIO_ReadInputDataBit() ,GPIO_ReadOutputDataBit()

也可以用寄存器操作，GPIOA->IDR/ODR

输入数据寄存器(GPIOx_IDR)在每个APB2时钟周期捕捉I/O引脚上的数据

4.端口配置锁定寄存器

当执行正确的写序列设置了位16(LCKK)时，该寄存器用来锁定端口位的配置。位[15:0]用于锁定GPIO端口的配置。在规定的写入操作期间，不能改变LCKP[15:0]。当对相应的端口位执行了LOCK序列后，在下次系统复位之前将不能再更改端口位的配置。每个锁定位锁定控制寄存器(CRL, CRH)中相应的4个位。

该寄存器用的较少

3.AFIO寄存器

复用重映射和调试I/O配置寄存器(AFIO_MAPR)

该寄存器用来配置重映射IO

当使用了重映射时，一定要记得开启AFIO的时钟

其他的寄存器将用来配置外部中断，GPIO的各个引脚都有一个中断线，就是通过AFIO寄存器来配置

二.库函数使用

GPIO结构体

typedef struct
{
  uint16_t GPIO_Pin;            //选择引脚
  GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; //输出速度
  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;   //模式
                   
}GPIO_InitTypeDef;

下面是我用LED为例子写的

#include "bsp_led.h"

void LED_GPIO_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义GPIO结构体

	RCC_APB2PeriphClockCmd(LED_R_GPIO_CLK | LED_G_GPIO_CLK | LED_B_GPIO_CLK,ENABLE);//开启LED相关的GPIO外设时钟
	
	//设置速度和输出方式
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_Out_PP;//通用推挽输出，高低电平都可输出
	
	//绿灯
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   = LED_G_GPIO_PIN;
	GPIO_Init(LED_G_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	
	//红灯
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   = LED_R_GPIO_PIN;
	GPIO_Init(LED_R_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	
	//蓝灯
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   = LED_B_GPIO_PIN;
	GPIO_Init(LED_B_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	
	//关所有灯
	GPIO_SetBits(LED_B_GPIO_PORT, LED_B_GPIO_PIN);
	GPIO_SetBits(LED_G_GPIO_PORT, LED_G_GPIO_PIN);
	GPIO_SetBits(LED_R_GPIO_PORT, LED_R_GPIO_PIN);

}

#ifndef __BSP_LED_H
#define __BSP_LED_H

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

#define LED_G_GPIO_PIN          GPIO_Pin_0
#define LED_G_GPIO_PORT			GPIOB
#define LED_G_GPIO_CLK			RCC_APB2Periph_GPIOB

#define LED_B_GPIO_PIN          GPIO_Pin_1
#define LED_B_GPIO_PORT			GPIOB
#define LED_B_GPIO_CLK			RCC_APB2Periph_GPIOB

#define LED_R_GPIO_PIN          GPIO_Pin_5
#define LED_R_GPIO_PORT			GPIOB
#define LED_R_GPIO_CLK			RCC_APB2Periph_GPIOB

//使用宏定义控制灯的亮灭
#define ON  1
#define OFF 0

// \    c语言中的续行符，其后面不能有空格和任何东西
// exp1?exp2:exp3 三目操作符			真 真 假
//													    假 假 真		

#define LED_G(a)	a?GPIO_ResetBits(LED_G_GPIO_PORT,LED_G_GPIO_PIN):	GPIO_SetBits(LED_G_GPIO_PORT,LED_G_GPIO_PIN)

					
#define LED_R(a)	if (a)	\
					GPIO_ResetBits(LED_R_GPIO_PORT,LED_R_GPIO_PIN);\
					else		\
					GPIO_SetBits(LED_R_GPIO_PORT,LED_R_GPIO_PIN)	
					
#define LED_B(a)	if (a)	\
					GPIO_ResetBits(LED_B_GPIO_PORT,LED_B_GPIO_PIN);\
					else		\
					GPIO_SetBits(LED_B_GPIO_PORT,LED_B_GPIO_PIN)
					
#define LED_G_TOGGLE /*翻转*/		  (LED_G_GPIO_PORT->ODR ^= LED_G_GPIO_PIN)
					
// ^ 异或运算，相同为0，不同为1	
					
#define LED_Y  		LED_G(ON);LED_B(OFF);LED_R(ON)
#define LED_P  		LED_G(OFF);LED_B(ON);LED_R(ON)
#define LED_C  		LED_G(ON);LED_B(ON);LED_R(OFF)
#define LED_W  		LED_G(ON);LED_B(ON);LED_R(ON)
#define LED_OFF		LED_G(OFF);LED_B(OFF);LED_R(OFF)
void LED_GPIO_Config(void);
#endif //__BSP_LED_H