以STM32G070CBT6 PA8为例
注：下面调试界面的打开方式为
下面图中调试界面中的寄存器仅用于指明具体位置，并不代表实际的实验现象
本文涉及寄存器的读写操作，不熟悉的可以移步
STM32寄存器读写操作-CSDN博客
MODER寄存器
GPIOA->MODER- 作用：配置 PA8 的工作模式（输入、输出、复用或模拟）。
- 位置：MODER[17:16] 对应 PA8。
- 00：输入模式。
- 01：输出模式。
- 10：复用功能。
- 11：模拟模式。
if ((GPIOA->MODER & GPIO_MODER_MODE8_Msk) != 0x0) {
// 如果 MODER8 不为 00，说明未配置为输入模式
// 应清除 MODER8 对应的位：
GPIOA->MODER &= ~GPIO_MODER_MODE8_Msk; // 设置为输入模式
}
如图PA8被配置为输入模式
1.输入模式（MODE = 0x00）
当 PA8 被配置为输入模式 (MODER = 0) 时，重点观察以下寄存器：- GPIOA->IDR：读取输入引脚的电平状态。
- GPIOA->PUPDR：检查内部上拉/下拉电阻配置。
- RCC->AHB2ENR：确保 GPIO 时钟使能。
- GPIOA->LCKR：检查引脚配置是否被锁定。
- SYSCFG->EXTICR：检查是否被配置为外部中断。
1. GPIOx_IDR（输入数据寄存器）
- 作用：用于读取引脚的当前输入电平状态。
- 位置：GPIOA->IDR 的第 n 位对应引脚 PAx。
- 观测值：
- 0：引脚电平为低电平。
- 1：引脚电平为高电平。
if (GPIOA->IDR & GPIO_IDR_ID8) {
// PA8 当前为高电平
} else {
// PA8 当前为低电平
}
2. GPIOx_PUPDR（上下拉电阻配置寄存器）
- 作用：确定输入模式下引脚是否启用了内部上拉或下拉电阻。
- 位置：PUPDR[2n:2n+1]，其中 n 是引脚编号。
- 配置值：
- 00：无上下拉（浮空）。
- 01：上拉。
- 10：下拉。
- 11：保留。
uint32_t pupd = (GPIOA->PUPDR & GPIO_PUPDR_PUPD8_Msk) >> GPIO_PUPDR_PUPD8_Pos;
if (pupd == 0x1) {
// PA8 配置为上拉
} else if (pupd == 0x2) {
// PA8 配置为下拉
} else {
// PA8 无上下拉（浮空）
}
3. RCC_IOPENR（GPIO 时钟使能寄存器）
- 作用：确保 GPIO 端口的时钟已经使能。
- 位置：RCC->IOPENR 的对应位。
- 如果 GPIO 时钟未使能，GPIO 引脚的配置和状态读取将无效。
if ((RCC->IOPENR & RCC_IOPENR_GPIOAEN_Msk)>>RCC_IOPENR_GPIOAEN_Pos) {
// GPIOA 时钟已使能
} else {
// GPIOA 时钟未使能
}
4. GPIOx_LCKR（引脚锁定寄存器）
- 作用：用于检查引脚配置是否被锁定。
- 位置：GPIOA->LCKR 的第 n 位对应引脚 PAx。
- 如果引脚配置被锁定，任何对引脚配置的更改将被禁止。
if (GPIOA->LCKR & GPIO_LCKR_LCK8) {
// PA8 配置已被锁定
}
5. SYSCFG_EXTICR（外部中断配置寄存器）
- 位置：EXTICR3[3:0]
- 作用：检查引脚是否被配置为外部中断源。
- 如果 EXTI 被配置为与输入引脚关联，那么外部信号可能影响引脚的行为。
if ((SYSCFG->EXTICR[2] & SYSCFG_EXTICR3_EXTI8_Msk) == SYSCFG_EXTICR3_EXTI8_PA) {
// PA8 被配置为 EXTI8 信号源
}
为什么是在这个位置呢？
SYSCFG_EXTICR3 之所以对应
EXTI8，是因为在 STM32 系列芯片中，
EXTI 控制寄存器 将
16 个 EXTI 线路（EXTI0 ~ EXTI15） 分配到
4 个配置寄存器（EXTICR1 ~ EXTICR4） 中，每个寄存器管理
4 条 EXTI 线路。
EXTICR 寄存器的分配规则
| 寄存器 | 管理的 EXTI 线 |
| EXTICR1 | EXTI0 ~ EXTI3 |
| EXTICR2 | EXTI4 ~ EXTI7 |
| EXTICR3 | EXTI8 ~ EXTI11 |
| EXTICR4 | EXTI12 ~ EXTI15 |
为什么 PA8 属于 EXTICR3？
- PA8 对应的 外部中断线（EXTI8）。
- 根据上述分配表，EXTI8 位于 SYSCFG_EXTICR3 中。
- 在 EXTICR3 的 低 4 位（位 0-3） 用于配置 EXTI8 的引脚来源。
EXTICR3 的位定义 在 SYSCFG_EXTICR3 寄存器中：
| 位段 | 描述 |
| [3:0] | EXTI8 的引脚映射 |
| [7:4] | EXTI9 的引脚映射 |
| [11:8] | EXTI10 的引脚映射 |
| [15:12] | EXTI11 的引脚映射 |
| [31:16] | 保留 |
EXTI8 的引脚映射值
| 值 (位 3:0) | GPIO 引脚 |
| 0000 | PA8 |
| 0001 | PB8 |
| 0010 | PC8 |
| 0011 | PD8 |
| 0100 | PF8 |
| 位段 | 描述 |
| Bit 0 | EXTI0 中断屏蔽 |
| Bit 1 | EXTI1 中断屏蔽 |
| Bit 2 | EXTI2 中断屏蔽 |
| ... | ... |
| Bit 8 | EXTI8 中断屏蔽 |
| ... | ... |
| Bit 19 | EXTI19 中断屏蔽 |
| Bit 20：31 | 保留 |
2.输出模式（MODE = 0x01）
当 PA8 被配置为输出模式 (MODER = 0x01) 时，重点观察以下寄存器：- GPIOA->ODR：控制引脚的输出电平。
- GPIOA->BSRR：原子性设置/清除引脚输出。STM32原子性设置-CSDN博客
- GPIOA->OTYPER：确认输出类型（推挽/开漏）。
- GPIOA->OSPEEDR：配置输出速度（低速、中速、高速、超高速）。
1. GPIOx_ODR（输出数据寄存器）
- 作用：控制引脚的输出电平状态。
- 描述：写 0 输出低电平，写 1 输出高电平。
- 观察内容：
- 通过设置 ODR 的某一位，改变引脚输出电平（非原子性操作，谨慎使用）。
- 读取 ODR 确认当前设置的输出值。
// 设置 PA8 输出高电平
GPIOA->ODR |= GPIO_ODR_OD8;
// 设置 PA8 输出低电平
GPIOA->ODR &= \~GPIO_ODR_OD8;
// 读取 PA8 当前输出状态
if (GPIOA->ODR & GPIO_ODR_OD8) {
// PA8 输出高电平
} else {
// PA8 输出低电平
}
2. GPIOx_BSRR（位设置/清除寄存器）
- 作用：用于原子性地设置或清除引脚输出状态，避免读-改-写引发竞态条件。
- 描述：
- GPIOx_BSRR[15:0]：设置引脚为高电平。
- GPIOx_BSRR[31:16]：清除引脚（设置为低电平）。
- 两个位段同时被置1时，以清除位优先
// 设置 PA8 为高电平（使用 BSRR）
GPIOA->BSRR = GPIO_BSRR_BS8;
// 设置 PA8 为低电平（使用 BSRR）
GPIOA->BSRR = GPIO_BSRR_BR8;
3. GPIOx_OTYPER（输出类型寄存器）
- 作用：配置引脚输出类型。
- 描述：
- 0：推挽输出（Push-Pull）。
- 1：开漏输出（Open-Drain）。
- 用途：确认引脚的输出类型是否符合设计要求。
// 设置 PA8 为开漏输出
GPIOA->OTYPER |= GPIO_OTYPER_OT8;
// 设置 PA8 为推挽输出
GPIOA->OTYPER &= \~GPIO_OTYPER_OT8;
4. GPIOx_OSPEEDR（输出速度寄存器）
- 作用：配置引脚的输出速度，影响引脚的转换速率。
- 描述：
- 00：低速。
- 01：中速。
- 10：高速。
- 11：非常高速。
- 用途：观察输出速度是否满足电路需求。
// 设置 PA8 为高速输出
GPIOA->OSPEEDR |= GPIO_OSPEEDR_OSPEED8_1;
GPIOA->OSPEEDR &= \~GPIO_OSPEEDR_OSPEED8_0;
3.复用模式（MODE = 0x10）
当 PA8 被配置为复用模式 (MODER = 0x10) 时，重点观察以下寄存器：- GPIOA->AFRL/AFRH：选择复用功能编号。
- 外设寄存器（以后介绍）。
1. GPIOx_AFRL 和 GPIOx_AFRH（复用功能选择寄存器）
- 作用：指定复用功能的具体类型，例如连接到 USART、TIM、I2C 等外设。
- 寄存器分为两个部分：
- AFRL（低 32 位引脚 AF0-AF7）：用于配置引脚 0-7。
- AFRH（高 32 位引脚 AF8-AF15）：用于配置引脚 8-15。
我们通过手册查看PA8的复用编号
PA8 的复用功能及 AFR 寄存器值
PA8 的复用功能存储在 AFRH 的第 0-3 位中（低 4 位）。以下是每种复用模式的值和功能：| 复用模式 (AF) | 功能描述 | AFR 值 |
| AF0 | MCO (Microcontroller Clock Output) | 0x0 |
| AF1 | SPI2_NSS | 0x1 |
| AF2 | TIM1_CH1 | 0x2 |
| AF3 | - | 0x3 |
| AF4 | - | 0x4 |
| AF5 | - | 0x5 |
| AF6 | - | 0x6 |
| AF7 | EVENTOUT | 0x7 |
AFR 寄存器中的具体配置
GPIOx_AFRH 是 32 位寄存器，其中每 4 位对应一个引脚复用配置。PA8 是 GPIO 高复用寄存器（AFRH）的第 0-3 位。- 寄存器位置：
- GPIOA->AFR[1] 是复用高寄存器 (AFRH)。
- PA8 使用 AFR[1] 的 第 0-3 位。
- 值对应表：
- 0000（AF0）：配置为 MCO。
- 0001（AF1）：配置为 SPI2_NSS。
- 0010（AF2）：配置为 TIM1_CH1。
- 0011（AF3）：未定义。
- 0100（AF4）：未定义。
- 0101（AF5）：未定义。
- 0110（AF6）：未定义。
- 0111（AF7）：配置为EVENTOUT。
// 配置 PA8 为 SPI2_SCK (AF1)
GPIOA->AFR[1] &= \~GPIO_AFRH_AFSEL8_Msk; // 清除 AFRH 第 0-3 位
GPIOA->AFR[1] |= (0x1 << GPIO_AFRH_AFSEL8_Pos); // 设置为 AF1
4.模拟模式（MODE = 0x11）
当 PA8 被配置为模拟模式 (MODER = 0x11) 时，重点观察以下寄存器： 在模拟模式下，引脚不受数字输入/输出电路控制，通常用于 ADC（模数转换）、DAC（数模转换） 和其他模拟信号功能。1. GPIO 寄存器观察
1.1 GPIOx_MODER（模式寄存器）
- 作用：配置 GPIO 引脚的工作模式。
- 值含义：
- 00：输入模式。
- 01：通用输出模式。
- 10：复用功能模式。
- 11：模拟模式。
- 确保对应引脚的模式设置为 11。
- 每个引脚占据 2 位。例如，配置 PA8 为模拟模式：
GPIOA->MODER &= \~(0x3U << (2 * 8)); // 清零
GPIOA->MODER |= (0x3U << (2 * 8)); // 设置为模拟模式1.2 GPIOx_PUPDR（上下拉寄存器）
- 作用：配置引脚的上拉/下拉电阻。
- 在 模拟模式 下，通常不需要上拉/下拉电阻，因此应设置为 无上下拉（00）。
- 确保对应引脚的上下拉配置为 00。
GPIOA->PUPDR &= \~(0x3U << (2 * 8)); // 设置为无上下拉
1.3 GPIOx_OTYPER 和 GPIOx_OSPEEDR
- 在模拟模式下：
- OTYPER（输出类型）：无效。
- OSPEEDR（输出速度）：无效。
- 这些寄存器与模拟模式无关，GPIO 输出电路已关闭。
2. 相关外设寄存器观察
在模拟模式下，通常对应 ADC（模数转换器） 或 DAC（数模转换器） 等外设，需要配置对应的寄存器。2.1 ADC（模数转换器）相关寄存器
当引脚配置为模拟输入（如 PA8 作为 ADC 输入通道），需要观察和配置以下寄存器：- ADCx_CR（控制寄存器）：控制 ADC 的启动、停止、校准等操作。
- ADCx_SQRx（规则组序列寄存器）：配置 ADC 通道序列，指定转换顺序。
- ADCx_DR（数据寄存器）：放 ADC 转换后的数据。
// 1. GPIO 配置为模拟模式
GPIOA->MODER |= (0x3U << (2 * 8)); // PA8 设置为模拟模式
GPIOA->PUPDR &= \~(0x3U << (2 * 8)); // 无上下拉
// 2. ADC 配置
RCC->AHB2ENR |= (1U << 13); // 使能 ADC 时钟
ADC1->CR &= \~(1U << 29); // 清除深度省电模式（ADVREGEN）
ADC1->SQR1 |= (8U << 6); // 规则组第一个通道配置为通道 8
ADC1->SMPR1 |= (0x7U << (3 * 8)); // 采样时间选择最大值
ADC1->CR |= (1U << 0); // 启动 ADC
while (!(ADC1->ISR & (1U << 0))); // 等待 ADC 就绪
ADC1->CR |= (1U << 2); // 开始转换
while (!(ADC1->ISR & (1U << 2))); // 等待转换完成
uint32_t value = ADC1->DR; // 读取 ADC 数据寄存器2.2 DAC（数模转换器）相关寄存器
如果引脚用于 DAC 输出，需要配置以下寄存器：- DACx_CR（控制寄存器）：启用 DAC 通道，设置触发方式等。
- DACx_DHRx（数据保持寄存器）：写入要输出的数值。
- DACx_DORx（数据输出寄存器）：存放 DAC 当前输出值。
RCC->APB1ENR1 |= (1U << 29); // 使能 DAC 时钟
DAC->CR |= (1U << 0); // 使能 DAC 通道 1
DAC->DHR12R1 = 2048; // 输出中间值（12 位，范围 0-4095）3. 总结：观察和配置的寄存器
GPIO 寄存器
- MODER：设置为模拟模式（11）。
- PUPDR：设置为无上下拉（00）。
- OTYPER 和 OSPEEDR：在模拟模式下无效，不需要配置。
外设寄存器
根据具体功能配置：- ADC 寄存器：
- CR：控制 ADC
- SQRx：配置输入通道。
- SMPRx：设置采样时间
- DR：读取 ADC 转换结果。
- DAC 寄存器：
- CR：启用 DAC 通道
- DHRx：设置输出值。
- DORx：输出寄存器，表示当前输出值。
完整示例：PA8 配置为 ADC 输入
// 1. 配置 PA8 为模拟模式
GPIOA->MODER &= \~(0x3U << (2 * 8));
GPIOA->MODER |= (0x3U << (2 * 8));
GPIOA->PUPDR &= \~(0x3U << (2 * 8)); // 无上下拉
// 2. 配置 ADC
RCC->AHB2ENR |= (1U << 13); // 使能 ADC1 时钟
ADC1->CR &= \~(1U << 29); // 清除深度省电模式
ADC1->SQR1 |= (8U << 6); // 配置规则通道 8
ADC1->SMPR1 |= (0x7U << (3 * 8)); // 采样时间最大值
ADC1->CR |= (1U << 0); // 使能 ADC
while (!(ADC1->ISR & (1U << 0))); // 等待 ADC 就绪
ADC1->CR |= (1U << 2); // 开始转换
while (!(ADC1->ISR & (1U << 2))); // 等待转换完成
uint32_t adc_value = ADC1->DR; // 读取 ADC 数据