STM32基础

标签：输出 Pin 寄存器基础 STM32 IO InitStruct GPIO

一、GPIO

主要知识点：

1、通用GPIO概述

2、GPIO的工作方式

3、GPIO的相关寄存器

4、GPIO的应用

5、GPIO的初始化代码

1、GPIO概述：

GPIO是通用输入/输出的简称，是单片机和外界通讯的必要窗口。换句话来说，GPIO就像我们的计算机的显示器和键盘，我们对单片机的读写操作就是通过I/O口来实现的。

2、GPIO的工作方式：

四种输入模式：

浮空输入

上拉输入

下拉输入

模拟输入

四种输出模式：

开漏输出

开漏复用功能

推挽输出

推挽复用功能

四种最大输出速度：

2MHZ

25MHZ

50MHZ

100MHZ

GPIO接口结构图

GPIO的引脚状态：

上电复位后，GPIO默认为浮空状态，部分特殊功能引脚除外。

推挽输出：可以输出强高低电平，连接数字器件

开漏输出：只可以输出强低电平，高电平得靠外部电阻拉高。输出端相当于三极管的集电极要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内)

GPIO的相关寄存器

每组GPIO端口的寄存器包括：

一个端口模式寄存器（GPIOx_MODER）

一个端口输出类型寄存器(GPIOx_OTYPER)

一个端口输出速度寄存器（GPIOx_OSPEEDR)

一个端口上拉下拉寄存器（GPIOx_PUPDR)

一个端口输入数据寄存器（GPIOx_IDR）

一个端口输出数据寄存器（GPIOx_ODR)

一个端口置位/复位寄存器（GPIOx_BSRR)

一个端口配置锁存寄存器（GPIOx_LCKR)

两个复位功能寄存器（低位GPIOx_AFRL & GPIOx_AFRH)

GPIO的应用

以STM32F4为例

1、点亮LED（输出）

第一步原理图

原理图分析：

3组IO口A\B\C，每一组16个分别是0~15。
LED挂接在PC4/5和PB0上面，只要输出低电平，LED点亮。

第二步：输出低电平

根据数据手册中列出的每个I/O端口的特定硬件特征，GPIO端口的每个位可以由软件分别配置成八种模式。

输入浮空：浮空输入状态下，IO的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定，如果在该引脚悬空的情况下，读取该端口的电平是不确定的。做按键，是要读取电平状态，这种配置抗干扰性差，但是处理信号方面一般是配置这个功能。如测试一个波形，这时候可以配置这个功能。
输入上拉：经过电阻连接到VCC，能让IO口在没有连接信号时有一个确定的高电平，并且也能从VCC处获得比较大的驱动电流。
输入下拉：经过电阻连接到GND，能让IO口在没有连接信号时有一个确定的低电平。
模拟输入：芯片内部外设专用功能（ADC，DAC对应的IO口功能）
开漏输出：IO输出0接地，IO输出1悬空，需要外接上拉电阻，才能实现输出高电平。
推挽式输出：IO输出0接地，IO输出1接VCC，拥有较强的驱动能力。
推挽式复用功能：GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为普通IO口使用），比如像片上外设的UART、SPI模块对应的输出数据线
开漏复用功能：GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为普通IO口使用），比如像片上外设的IIC模块对应的数据线和时钟线，使用时要外接上拉电阻。

第三步：模式设置

配置GPIO口需要使用到GPIO初始化函数GPIO_Init，具体描述如下：

typedef struct
{
    uint32_t GPIO_Pin;              //设置的 GPIO 管脚，使用操作符“|”可以一次选中多个管脚
    GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;    //设置的 GPIO 管脚模式
    GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;  //设置选中管脚的速率。
    GPIOOType_TypeDef GPIO_OType;  //设置选中管脚的输出类型。
    GPIOPuPd_TypeDef GPIO_PuPd;    //设置选中管脚的上下拉。
}GPIO_InitTypeDef;

GPIO_ResetBits：复位引脚电平，使得引脚输出低电平
GPIO_SetBits：置位引脚电平，使得引脚输出高电平

示例代码：

2、初始化代码

/**************************************
时间：2024年11月10日08点54分
修改：GPIO初始化
函数名：Gpio_Init()
参数：LED、MOTOR、BEEP
备注：LED1：PC4、LED2：PC5、LED3：PB0
备注：MOTOR：PC8、BEEP：PC12
****************************************/

void Gpio_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct={0};
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC,ENABLE);//开启PC时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE);//开启PB时钟
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;			//通用输出模式
	GPIO_InitStruct.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;			//推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_8;//配置4、5、8引脚
	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;			//无上下拉
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;		//速率50M（高速）
	GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruct);					//初始化GPIOC

	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;				//配置0引脚
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);					//初始化GPIOB
	//两种方法任用一种即可
	LED1=1;     										// 初始状态为灭灯（使用位带）
	LED2=1;
	LED3=1;
	
	GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_4);			//初始状态灭灯（调用标准库）
	GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_5);
	GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0);

}

二、配置按键（输入）

老规矩先查看原理图

连接在PA0、PC13、PB1上，并且接有上拉或下拉电阻的，所以配置为浮空输入即可，记得开启对应的外设时钟。

初始化配置

/**************************************
时间：2024年7月16日10点12分
修改：KEY
函数名：KEY初始化
参数：KEY1、KEY2、KEY3
备注：key1：PA0、key2：PC13、key3：PB1
****************************************/
void Key_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct={0};
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);//开启PC时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE);	
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC,ENABLE);
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN;				//输入模式
	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;			//无上下拉
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;				
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_13;
	GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruct);
	

}

按键功能函数

/**************************************
时间：2024年7月16日11点11分
修改：按键消抖
函数名：int Key_Get_Num(void)
参数：KEY1、KEY2、KEY3
备注：key1：PA0、key2：PC13、key3：PB1
****************************************/
int Key_Get_Num(void)
{
	int KeyNum=0;
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)==1)//按键按下
	{
		delay_led(20000);						  //消抖
	while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)==1){;}
		delay_led(20000);
		KeyNum=1;								 //按键1
	}
	
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1)==0)
	{
		delay_led(20000);
	while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1)==0){;}
		delay_led(20000);
		KeyNum=3;
	}
	
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_13)==0)
	{
		delay_led(20000);
	while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_13)==0){;}
		delay_led(20000);
		KeyNum=2;
	}
		
	return KeyNum;								//按键返回值

}

小习题：

实现流水灯

实现花式流水灯

使用按键分别控制流水灯、花式流水灯

标签：输出,Pin,寄存器,基础,STM32,IO,InitStruct,GPIO
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