代码收藏家 STM32 GPIO讲解及标准库应用（基础篇）
简介：
STM32是一系列基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器。该系列微控制器广泛应用于计算机、通讯、工业自动化、消费电子、汽车电子、医疗仪器及家庭电器等领域。该系列控制器具有高性能、低功耗、智能化等特点。其中，GPIO就是STM32控制器中的一种重要的通用输入输出口。
GPIO全称为“General Purpose Input and Output”，即通用输入输出口。它是STM32控制器中的一种数字输入输出接口，具有广泛的应用。GPIO通常是微控制器与外围电路之间的主要通信接口。它可以通过控制逻辑电平来实现输入、输出、控制等功能。在STM32控制器中，GPIO口通常是通过引脚配置和寄存器编程进行控制的。
STM32控制器中的GPIO口具有以下特征：
输出模式下可控制端口输出高低电平，用以驱动外部模块，如LED、蜂鸣器、模拟通信协议输出时序等。只要是可以使用高低电平对其进行控制的，都可以使用GPIO引脚完成，如果控制功率较大的设别，如电机等，则需要加入驱动电路。
输入模式下可读取端口的高低电平或电压，用于读取按键输入、ADC电压采集、模拟通信协议接收数据等。
结构：
首先，我们对这张图进行分析，APB2为总线（总线以后在讲，这里只需要知道GPIO由总线控制），控制GPIOA和GPIOB以及其他部分，如何区分GPIOA和GPIOB及其他部分，这里可以看我们的数据手册，如下面的一张图，：
可以看到上面有PA0,PB1,PC1等等，这里的PA0引脚就归属于 GPIOA，PB1引脚就归属于 GPIOB。每个GPIO外设，总共有16个引脚，编号为0到15，当GPIO的第0号引脚，一般将其成为PA0，接着就是PA1。。。。。等等
在STM32控制器中，GPIO模块内包含寄存器和驱动器，分别是：
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寄存器：GPIO模块内部有多个寄存器，用于控制GPIO口的工作模式、电平状态、中断控制等。常见的GPIO寄存器包括GPIOx_MODER、GPIOx_ODR、GPIOx_IDR、GPIOx_BSRR等。这些寄存器可以通过编程来进行配置和控制。
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驱动器：GPIO模块内部的驱动器用于控制GPIO口的电平状态。在STM32控制器中，GPIO口可以输出高电平、低电平或者高阻态，驱动器可以根据寄存器的配置来控制GPIO口的电平状态。常见的GPIO驱动器包括CMOS、TTL等。
STM32是32位的单片机，故STM32内部的寄存器都是32位的，由于端口只有16位，所以寄存器只有低16位对应的有端口，高16位无用。
寄存器和驱动器是GPIO模块内部的两个重要组成部分，它们共同实现了GPIO口的各种功能。通过对GPIO寄存器的配置，可以实现GPIO口的输入、输出、中断控制等操作；通过GPIO驱动器的控制，可以实现GPIO口的电平状态控制。
代码介绍：
1、对ST单片机的整个IO进行复位操作
void GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef* GPIOx);
2、根据 GPIO_InitStruct 中指定的参数初始化外设 GPIOx 寄存器
void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
3、把 GPIO_InitStruct 中的每一个参数按缺省值填
void GPIO_StructInit(GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
4、读取指定端口管脚的输入
uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
5、读取指定端口管脚的输出
uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
6、拉高引脚输出电平
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
7、拉低引脚输出电平
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
8、对 IO进行写操作，仅可以自定义设置写0或写1，都0或都1
void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);
9、对整个IO端口进行写操作，0xFFFF 对应 0-15 PIN全部置为1；0x0000全部置为0
void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);
10、当引脚具有复用功能时，可进行设置
void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
演示代码效果：
1、LED.C
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
void LED_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); //开启APB2外设时钟
GPIO_DeInit(GPIOC); //对整个GPIOC引脚进行复位操作
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //声明结构体GPIO_InitStructure
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);
}
void LED(void)
{
GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_7,(BitAction)0); //BitAction为强制类型转换符
Delay_ms(500);
GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_7,Bit_SET);
Delay_ms(500);
}
void PC13_ON(void)
{
GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13); //低电平点亮PC13LED灯
Delay_ms(500);
}
void PC13_OFF(void)
{
GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13); //高电平点亮PC13LED灯
Delay_ms(500);
}
uint8_t LED_GetNum(void)
{
return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_13 ); //读取PC13号端口的输入值
}
2、LED.h
#ifndef __LED_H
#define __LED_H
void LED_Init(void);
void PC13_ON(void);
void PC13_OFF(void);
uint8_t LED_GetNum(void);
void LED(void);
#endif
3、main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "LED.h"
#include "Delay.h"
uint8_t LEDNum;
int main(void)
{
LED_Init();
while(1)
{
/*低电平点亮PC13的LED灯。
初始时，引脚为任意电平，当引脚为低电平时
熄灭LED灯，熄灭LED时的电平为高电平，所以引脚也被设置为高电平了
当引脚为高电平时，点亮LED灯，点亮LED时的电平为低电平，所以这样就可以循环往复。
*/
if(LED_GetNum() == 1) //如果引脚为高电平，则点亮LED灯，输入值和输出值在这里对于程序没有影响，只需要得到引脚的电平值。
{
PC13_ON();
Delay_ms(500);
GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,(BitAction)0);
}
else
{
PC13_OFF();
Delay_ms(2000);
GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,(BitAction)1);
}
}
}
//测试结果,LED灯交替闪烁在STM32控制器中，GPIO口的应用非常广泛。比如，可以使用GPIO口来控制LED灯灯光的亮灭、控制继电器的闭合、读取传感器的数据等。同时，GPIO口也可以广泛应用于通信领域，如SPI、I2C、USART等串行通信控制等。其中，GPIO口的引脚复用功能可以实现多重功能，如CAN总线、PWM输出等特殊功能。
综上所述，GPIO是STM32控制器中的一个重要设备，这种通用输入输出口具有可编程性强、电压适应性好、可配置性高、高速性能等特点，在系统设计中具有广泛的应用。
作者：Xa_L
