STM32H743之GPIO输入输出实验

GPIO基础知识

GPIO配置是所有外设驱动的基础。

STM32H7 的 GPIO 特性如下：
① 输出状态：开漏/推挽 + 上拉/下拉电阻。
② 通过输出数据寄存器（GPIOx_ODR）或者外设（GPIO 设置为复用模式时）输出数据。
③ GPIO 速度等级设置。
④ 输入状态：浮空，上拉/下拉，模拟。
⑤ 通过输入数据寄存器（GPIOx_IDR）或者外设（GPIO 设置为复用模式）输入数据。
⑥ 通过寄存器 GPIOx_BSRR 实现对寄存器 GPIOx_ODR 的位操作。
⑦ 通过配置寄存器 GPIOx_LCKR 的锁机制，实现冻结 IO 口配置。
⑧ 每两个时钟周期就可以翻转一次 IO。
⑨ 高度灵活的引脚复用功能，允许 IO 引脚既可以做 GPIO 也可以做功能复用。

STM32H7 的 GPIO 端口可以配置为如下的 8 种模式： ① 输入浮空
② 输入上拉
③ 输入下拉
④ 模拟功能
⑤ 具有上拉或下拉功能的开漏输出
⑥ 具有上拉或下拉功能的推挽输出
⑦ 具有上拉或下拉功能的复用功能推挽
⑧ 具有上拉或下拉功能的复用功能开漏

由于上拉和下拉是可选配置，对应的 HAL 库配置使用下面 6 种就可以表示：
① GPIO_MODE_INPUT 输入模式
② GPIO_MODE_OUTPUT_PP 推挽输出
③ GPIO_MODE_OUTPUT_OD 开漏输出
④ GPIO_MODE_AF_PP 复用推挽
⑤ GPIO_MODE_AF_OD 复用开漏
⑥ GPIO_MODE_ANALOG 模拟模式

开漏输出模式输出高电平的驱动能力完全由外接上拉电阻决定，但是其输出低电平的驱动能力很强。
相对于开漏输出模式，推挽输出最大优势是输出高电平时，上升时间快，电压驱动能力强。

IO 补偿单元用于控制 I/O 通信压摆率（tfall / trise）以此来降低 I/O 噪声。当前 STM32H7 的速度等级可以配置为以下四种：

#define  GPIO_SPEED_FREQ_LOW         ((uint32_t)0x00000000U)  /*!< Low speed     */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM      ((uint32_t)0x00000001U)  /*!< Medium speed  */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_HIGH        ((uint32_t)0x00000002U)  /*!< Fast speed    */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH   ((uint32_t)0x00000003U)  /*!< High speed    */

使用后两种速度等级的话，最好使能 IO 补偿单元。

从功耗和防干扰考虑，不使用的引脚设置为模拟模式，悬空即可。

硬件连接

将 LED，独立按键五项摇杆按键的跳线（KEY JMP）接好。（其实已经默认用跳帽连接好了，如图所示）

我们使用的是LED1，其对应的IO端口是PB6；使用CTR（五项摇杆中间）按键，其对应的IO端口是PI11。

本实验的操作与现象是：按下 CTR（五项摇杆中间）按键 LED１会熄灭，松开 LED１会亮。

实验步骤与代码详解

本实验是用MDK-ARM调试，基于HAL库的，开发板为STM32H743ⅡT6。

	需要包括的头文件
main.c	main.h、gpio.h
main.h	stm32h7xx_hal.h
gpio.c	gpio.h
gpio.h	main.h

① GPIO初始化
gpio.h中定义GPIO初始化函数：

void MX_GPIO_Init(void);

main.h中对所要用的引脚与端口进行宏定义：

#define KEY_Pin GPIO_PIN_11
#define KEY_GPIO_Port GPIOI
#define LED_Pin GPIO_PIN_6
#define LED_GPIO_Port GPIOB

GPIO_PIN_11、GPIOI、GPIO_PIN_6、GPIOB已在stm32h7xx_hal.h中定义过，故main.h要包括该头文件，而在main.h中进行宏定义，是为了方便移植，其作用相当于别名。

gpio.c中实现GPIO初始化函数：
（1）定义GPIO_InitTypeDef类型的结构体GPIO_InitStruct

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {
   
   0};

具体查看GPIO_InitTypeDef的结构体，在stm32h7xx_hal_gpio.h中进行了定义，其结构体元素包括Pin、Mode、Pull、Speed、Alternate

typedef struct
{
   
   
  uint32_t Pin; //指定要配置的GPIO引脚
  uint32_t Mode; //指定选定接点的工作模式
  uint32_t Pull; //指定选定接点的上拉或下拉激活
  uint32_t Speed; //指定选定接点的速度
  uint32_t Alternate; //要连接到所选引脚的外围设备
}GPIO_InitTypeDef;

（2）使能GPIOI、GPIOH、GPIOB的时钟

  /* GPIO Ports Clock Enable  使能GPIO端口时钟 */
  __HAL_RCC_GPIOI_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

（3）配置GPIO引脚输出电平

HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET)