STM32学习笔记-GPIO

参考江科大32单片机学习相关知识

GPIO基本构造

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APB2（Advanced Peripheral Bus 2）是STM32微控制器架构中的一个外设总线，用于连接一些高性能外设，如定时器、USART、ADC和GPIO等。这些外设通常对性能要求较高，需要更快的数据传输速率。相较于APB1，总线频率更高，适合用于需要快速响应的外设。
寄存器高16位用不到，只用低16位

1. 输入模式和输出模式

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浮动输入：不连接任何电阻，GPIO口在未施加电压时处于不确定状态。适合不需要上拉或下拉的场景。
上拉输入：通过内部电阻将GPIO引脚拉高。当外部信号接地时，GPIO读取为低电平；未接地时读取为高电平。
下拉输入：通过内部电阻将GPIO引脚拉低。当外部信号接到高电压时，GPIO读取为高电平；未接高电压时读取为低电平。
FT（five tolerance）输入容忍5V
模拟输入：GPIO无效，引脚直接接内部ADC
推挽输出：能在高低电平之间切换，并提供较大的电流驱动能力。适合驱动LED和其他负载。又被称为强推输出模式
开漏输出：只能在低电平时驱动外部设备，而高电平需要外部拉高。适合多路复用或总线系统中的信号线。如I2C
复用开漏输出：在开漏输出模式下，GPIO引脚能够通过内部开关连接到地（GND），但不能主动驱动高电平。高电平状态需要外部上拉电阻来实现。当GPIO引脚被设置为低电平时，开关闭合，信号被拉低。当引脚被设置为高电平时，开关断开，信号线处于高阻抗状态，此时需要外部上拉电阻将信号拉高，注意，此时没有驱动能力。
复用推挽输出：在推挽输出模式下，GPIO引脚能够同时驱动高电平和低电平。它通过两个开关（一个连接到电源，一个连接到地）实现输出。工作原理：当GPIO引脚被设置为高电平时，连接到电源的开关闭合，信号被拉高。当引脚被设置为低电平时，连接到地的开关闭合，信号被拉低。

3. 配置方法

在STM32中，配置输入输出模式通常通过设置MODER寄存器实现。每两个比特位表示一个引脚的模式。
在STM32微控制器中，GPIO口的寄存器用于配置和控制引脚的行为。每个GPIO端口都有一组特定的寄存器，主要包括以下几类：

1. MODER（模式寄存器）

功能：配置每个GPIO引脚的工作模式。
位域：每两个比特位对应一个引脚的模式设置。
- 00: 输入模式
- 01: 输出模式
- 10: 复用模式
- 11: 模拟模式

2. OTYPER（输出类型寄存器）

功能：设置引脚的输出类型。
位域：
- 0: 推挽输出
- 1: 开漏输出

3. OSPEEDR（输出速度寄存器）

功能：配置引脚的输出速度。
位域：每两个比特位对应一个引脚的速度设置。
- 00: 低速
- 01: 中速
- 10: 高速
- 11: 极高速

4. PUPDR（上拉下拉寄存器）

功能：配置引脚的上拉或下拉电阻。
位域：
- 00: 无上拉/下拉
- 01: 上拉
- 10: 下拉
- 11: 保持不变

5. IDR（输入数据寄存器）

功能：读取引脚的输入状态。
位域：每个位对应一个引脚的输入状态，1表示高电平，0表示低电平。

6. ODR（输出数据寄存器）

功能：控制输出引脚的电平。
位域：每个位对应一个引脚的输出状态，设置为1则输出高电平，0则输出低电平。

7. BSRR（位设定/重置寄存器）

功能：快速设置或重置引脚的输出状态。
位域：高16位用于设置引脚为高电平，低16位用于设置引脚为低电平。

8. LCKR（锁定寄存器）

功能：锁定GPIO引脚的配置，防止在运行时被意外修改。
操作：通过写入特定序列来锁定或解锁引脚配置。

9. AFR（替代功能寄存器）

功能：配置引脚的替代功能（复用功能）。
位域：每个引脚的复用功能由4位表示，可以选择多种外设功能（如UART、SPI等）。

10. 注意事项

时钟使能：在配置GPIO寄存器之前，需确保对应GPIO端口的时钟已使能。
寄存器操作：直接操作寄存器时，应注意位域的清除与设置，以避免影响其他引脚配置。
复用设置：在复用模式下，需要仔细设置替代功能寄存器，确保外设能够正常工作。

LED

以下是GPIO输入模式的简单示例，假设连接一个按钮：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

int main(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟，使用各个外设前必须开启时钟，否则对外设的操作无效。APB2PeriphClockCmd：这个函数用于使能或禁用 APB2 外设的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;					//定义结构体变量
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;		//GPIO模式，赋值为推挽输出模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;				//GPIO引脚，赋值为第0号引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		//GPIO速度，赋值为50MHz
	
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将赋值后的构体变量传递给GPIO_Init函数
															//函数内部会自动根据结构体的参数配置相应寄存器
															//实现GPIOA的初始化
	
	/*主循环，循环体内的代码会一直循环执行*/
	while (1)
	{
		/*设置PA0引脚的高低电平，实现LED闪烁，下面展示3种方法*/
		
		/*方法1：GPIO_ResetBits设置低电平，GPIO_SetBits设置高电平*/
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);					//将PA0引脚设置为低电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);					//将PA0引脚设置为高电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		
		/*方法2：GPIO_WriteBit设置低/高电平，由Bit_RESET/Bit_SET指定*/
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_RESET);		//将PA0引脚设置为低电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_SET);			//将PA0引脚设置为高电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		
		/*方法3：GPIO_WriteBit设置低/高电平，由数据0/1指定，数据需要强转为BitAction类型*/
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)0);		//将PA0引脚设置为低电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)1);		//将PA0引脚设置为高电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
	}
}

1.RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

是一行用于开启 STM32 微控制器中 GPIOA 时钟的代码。RCC：时钟控制器（Reset and Clock Control），负责管理系统中的时钟和复位。
APB2PeriphClockCmd：这个函数用于使能或禁用 APB2 外设的时钟。APB2 是高级外设总线，用于连接某些外设（如 GPIO、USART 等）

2. GPIO_InitTypeDef

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 是一行用于定义一个结构体变量的代码，这个结构体用于配置 GPIO 引脚的参数。这个结构体包含多个字段，用于设置 GPIO 的工作模式、引脚、速度等参数。
如

GPIO_Pin：用于指定要配置的 GPIO 引脚。例如，GPIO_Pin_0 表示第 0 号引脚（PA0）。
GPIO_Mode：用于设置 GPIO 的工作模式，比如输入、输出、复用或模拟模式。
GPIO_Speed：用于配置引脚的速度，比如 2 MHz、50 MHz 或 100 MHz。
GPIO_OType：设置引脚的输出类型，可以选择推挽输出或开漏输出。
GPIO_PuPd：配置引脚的上拉/下拉电阻，选择上拉、下拉或无上拉/下拉。

3.GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

函数：GPIO_Init 是 STM32 标准外设库中提供的函数，用于根据指定的参数配置 GPIO 引脚。这个函数会根据传入的结构体变量设置相应的寄存器。

4.GPIO设置

void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);//功能：将指定的 GPIOx 引脚GPIO_Pin设置为高电平
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);//功能：将指定的 GPIOx 引脚GPIO_Pin设置为低电平
void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);//根据给定的值BitVal（要写入的值，使用 Bit_SET 或 Bit_RESET）设置指定的 GPIO 引脚GPIO_Pin。。
void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);//将一个 16 位的值写入指定的 GPIOx端口的所有引脚。值的每一位对应 GPIO 端口的每一个引脚，1 表示高电平，0 表示低电平。

LED闪烁

闪烁还是挺简单的，江科大连延时函数也不讲，直接调用，还是非常容易的思路。

标签：高电平,引脚,低电平,笔记,STM32,设置,寄存器,GPIO
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