代码收藏家技术教程 2023-01-04

STM32 GPIO的输入输出模式配置：CRL及CRH寄存器深度剖析

STM32 GPIO的配置寄存器（CRL、CRH）输入输出模式配置

1.学会使用寄存器设定所需IO的方向，学会配置CRL、CRH
2.理解如下代码的含义

//IO方向设置
#define DS18B20_IO_IN()  {GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOB->CRH|=8<<12;}
#define DS18B20_IO_OUT() {GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOB->CRH|=3<<12;}

1.学会使用寄存器设定所需IO的方向，学会配置CRL、CRH

大部分都是CTRL+C，CTRL+V的单片机发烧者，所以先解决大家的编程问题。用几个例子来让大家理解，耐心看完差异一定会照猫画虎的学会配置

最基础的大家还是要了解一下：
CRL用来存放低八位的IO口（GPIOx0—GPIOx7）的配置，
CRH用来存放高八位的IO口（GPIOx8—GPIOx15）的配置。

例1：配置GPIOA0，代码如下：使用GPIOA和CRL，
大家要注意“0”的位置，和代码中左移的为数（0*4=4，所以左移0）CRL&=0XFFFFFFF0

//IO方向设置
#define DS18B20_IO_IN()  {GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0;GPIOA->CRL|=8<<0;}
#define DS18B20_IO_OUT() {GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0;GPIOA->CRL|=3<<0;}

例2：配置GPIOA6，代码如下：使用GPIOA和CRL，
大家要注意“0”的位置，和代码中左移的为数（64=24，所以左移24）CRL&=0XFF0FFFFF

//IO方向设置
#define DS18B20_IO_IN()  {GPIOA->CRL&=0XF0FFFFFF;GPIOA->CRL|=8<<24;}
#define DS18B20_IO_OUT() {GPIOA->CRL&=0XF0FFFFFF;GPIOA->CRL|=3<<24;}

例3：配置GPIOA9，代码如下：使用GPIOA和CRH，
大家要注意“0”的位置，和代码中左移的为数（(9-8)*4=4，所以左移4）CRL&=0XFFFFFF0F

//IO方向设置
#define DS18B20_IO_IN()  {GPIOA->CRH&=0XFFFFFF0F;GPIOA->CRH|=8<<4;}
#define DS18B20_IO_OUT() {GPIOA->CRH&=0XFFFFFF0F;GPIOA->CRH|=3<<4;}

例4：配置GPIOA12，代码如下：使用GPIOA和CRH，
大家要注意“0”的位置，和代码中左移的为数（(12-8)*4=16，所以左移16）CRL&=0XFFF0FFFF

//IO方向设置
#define DS18B20_IO_IN()  {GPIOA->CRH&=0XFFF0FFFF;GPIOA->CRH|=8<<16;}
#define DS18B20_IO_OUT() {GPIOA->CRH&=0XFFF0FFFF;GPIOA->CRH|=3<<16;}

2.理解代码的含义

//IO方向设置
#define DS18B20_IO_IN()  {GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOB->CRH|=8<<12;}
#define DS18B20_IO_OUT() {GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOB->CRH|=3<<12;}

代码：GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOB->CRH|=8<<12;是什么意思呢？

意思很简单就是配置IO的工作模式。
是使用寄存器的方式快速配置，对于同一个IO口的输入输出都需要使用到的时候。
运用场景：IIC通讯的SDA接口就是要输出和检测输入。常见的是DS18B20的使用。

1、GPIO的配置寄存器CRL和CRH

STM32的一组GPIO有16个IO口，比如GPIOA这一组，有GPIOA0~GPIOA15一共16个IO口。每一个IO口需要寄存器的4位用来配置工作模式。

那么一组GPIO就需要16×4=64位的寄存器来存放这一组GPIO的工作模式的配置，但STM32的寄存器都是32位的，所以只能使用2个32位的寄存器来存放了。CRL用来存放低八位的IO口（GPIOx0—GPIOx7）的配置，CRH用来存放高八位的IO口（GPIOx8—GPIOx15）的配置。

这两个寄存器的全称是：端口配置低寄存器(GPIOx_CRL) (x=A…E) 和端口配置高寄存器(GPIOx_CRH) (x=A…E)

也就是每一组GPIO都有两个32位的寄存器是用来配置IO口的工作模式的。

我们都清楚STM32的GPIO有八种工作模式，4个二进制数可以组合出16种情况，而我们只需要8种就行了。至于4位数怎么组合是什么工作模式，我们看STM32的手册。

2.工作模式的配置

我们直接看手册的说明：
请添加图片描述

请添加图片描述
可以看出，4位中又分为了CNFy和MODEy（y表示这组GPIO的第几个IO口），现在我们分析这两个的作用。
CNFy：

在输入模式(MODE[1:0]=00)：
00：模拟输入模式
01：浮空输入模式(复位后的状态) 
10：上拉/下拉输入模式
11：保留 
在输出模式(MODE[1:0]>00)：
00：通用推挽输出模式
01：通用开漏输出模式
10：复用功能推挽输出模式
11：复用功能开漏输出模式

MODEy：

00：输入模式(复位后的状态) 
01：输出模式，最大速度10MHz 
10：输出模式，最大速度2MHz 
11：输出模式，最大速度50MHz

可以看出MODEy是用来配置是输出还是输入模式的。一般是使用00和11这两种情况。
00是输入模式，
11是输出模式。

比如我需要配置上拉输入模式，那么4位寄存器的配置就是CNFy【10】MODEy【00】：
1000换成十进制数就是8。

#define DS18B20_IO_IN()  {GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOB->CRH|=8<<12;}

所以这段代码的意思就是将GPIOB11配置成上拉（下拉）输入模式。

比如我需要配置浮空输出模式，那么4位寄存器的配置就是CNFy【01】MODEy【10】：
0110换成十进制数就是3。

#define DS18B20_IO_OUT() {GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOB->CRH|=3<<12;}

所以这段代码的意思就是将GPIOB11配置成浮空输出模式。

3、配置代码的解析

#define DS18B20_IO_IN()  {GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOB->CRH|=8<<12;}

GPIOB->CRH 这两个代码的意思是GPIOB配置寄存器的高八位CRH，这个寄存器有32位，划分成了八部分，每部分有4位。
第一部分是配置GPIOB8的，第二部分是配置GPIOB9，以此类推。那么就是说CRH的0-3位是用来配置GPIOB8的，CRH的4-7位是用来配置GPIOB8的，以此类推。
CRH|=8 这两个代码是配置引脚的模式的，常用的：
输入模式是CRH|=8
输出模式是CRH|=3
GPIOB->CRH|=8<<12;这个语句的意思和上面的是差不多的，只是现在是进行按位或操作，如果我们将8换成0x00000008就很明白了：GPIOB->CRH|=0x00000008<<12

那么我们将0x00000008左移12位也就是：0x00000008<<12变成0x00008000，我们就可以将8（1000也就是上拉（下拉）输入模式的配置）移动12-16位了。这样就对应了CRH的12-16位，按照**|**按位或运行的特性可以很清楚知道，我们将CRH的12-16位变成了8（1000）。也就是将GPIOB11配置成了上拉（下拉）输入模式。
GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF这个语句的意思是先清除CRH Pin11位置上的引脚配置。从有到左的F分表代表GPIO8，GPIO9，GPIO10…以此类推到GPIO15。0的位置代表想要清除哪个GPIO 的位置
GPIOB->CRL&=0XFFFF0FFF从有到左的F分表代表GPIO0，GPIO1，GPIO2…以此类推到GPIO7。0的位置代表想要清除哪个GPIO 的位置