STM32学习笔记——GPIO

目录

一、GPIO概述

1、带上拉电阻的输入（输入上拉）

2、带下拉电阻的输入（输入下拉）

3、浮空输入

4、模拟输入

5、带上下拉电阻的推挽输出（推挽式输出）

6、带上下拉电阻的开漏输出（开漏输出）

7、带上下拉电阻的推挽复用输出（推挽式复用功能） 

8、带上下拉电阻的开漏复用输出（开漏复用功能）

二、GPIO相关寄存器

三、GPIO输出配置

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一、GPIO概述

        “GPIO (General Purpose Input Output)  通用输入/输出端口，也叫总线扩展器。若将单片机看作人，那么微处理器相当于大脑，GPIO相当于人体的神经。所有的GPIO都有输入、输出的功能。”        

        每个GPI/O端口有两个32位配置寄存器(GPIOx_CRL，GPIOx_CRH)，两个32位数据寄存器 (GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)，一个32位置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR)，一个16位复位寄存 器(GPIOx_BRR)和一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)。

图1.1 I/O端口位的基本结构

        通过配置寄存器，我们可以将I/O口配置为以下八种模式：

1、带上拉电阻的输入（输入上拉）

        将不确定的输入电平拉高，则默认输入高电平。

2、带下拉电阻的输入（输入下拉）

        将不确定的输入电平拉低，则默认输入低电平。

3、浮空输入

        当上下拉电阻不开启时，I/O口便处于浮空状态，输入的电平会变成一个不确定的值。

4、模拟输入

        用在DAC输入的情况（数模转换）。

5、带上下拉电阻的推挽输出（推挽式输出）

        推挽输出是由MOS管的工作方式命名的。当CPU对相关寄存器写“1”时，上方的P-MOS管导通，下方的N-MOS管关闭，电压会被拉高至VDD，最终输出高电平；反之电压被拉低至VSS，最终输出低电平。也就是说，写“1”输出高电平，写“0”输出低电平。

6、带上下拉电阻的开漏输出（开漏输出）

        开漏输出模式下，P-MOS管始终不会被开启。当CPU对相关寄存器写“1”时，P-MOS管和N-MOS管都不会被开启，此时引脚既不输出高电平也不输出低电平，为高阻态；当CPU对相关寄存器写“0”时，只有N-MOS管会被开启，输出接地，最终输出低电平。简而言之，无上下拉电阻时开漏输出无法输出高电平，只有配置上拉电阻才能输出高电平。而低电平种情况都可输出。

7、带上下拉电阻的推挽复用输出（推挽式复用功能） 

        “GPIO最基础的功能是当作通用输入/输出端口使用。而STM32是有着强大的功能模块的，这些模块与不同的引脚重叠，也就是说一个引脚往往有好几种外设模块。强大的功能势必伴随着高功耗，为了节省功耗，工程师为这些功能设置了一个又一个的开关，极大地降低了功耗。”

        所谓复用功能（AF），就是一个I/O口具有多种功能。复用代表开启这个功能的通道。

        带上下拉电阻的推挽复用输出，即基于外设输出的功能功能之下，将最后的输出变为推挽输出。

8、带上下拉电阻的开漏复用输出（开漏复用功能）

        带上下拉电阻的开漏复用输出，即基于外设输出的功能功能之下，将最后的输出变为开漏输出。

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*GPIOx_CRL  (GPIOx_Configure Registers Low) 端口配置低寄存器 Port configuration register low

*GPIOx_CRH  (GPIOx_Configure Registers High) 端口配置高寄存器 Port configuration register high

*GPIOx_IDR (GPIOx_Input Data Register) 端口输入数据寄存器 Port input data register

*GPIOx_ODR (GPIOx_Output Data Register) 端口输出数据寄存器 Port output data register

*GPIOx_BSRR (GPIOx_Bit Set/Reset Register) 端口位设置/清除寄存器 Port bit set/reset register

*GPIOx_BRR (GPIOx_Bit Reset Register)  端口位清除寄存器 Port bit reset register

*GPIOx_LCKR (GPIOx_Lock Register)  端口配置锁定寄存器 Port configuration lock register

*DAC (Digital-to-Analogue Conversion) 数模转换

*AF (Alternate-Function) 复用功能

*输入上拉 Input with pull-up

*输入下拉 Input with pull-down

*浮空输入 Floating input

*模拟输入 Analog mode

*推挽式输出 General purpose output push-pull

*开漏输出 General purpose output Open-drain

*推挽式复用功能 Alternate function output Push-pull

*开漏复用功能 Alternate function output Open-drain

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二、GPIO相关寄存器

        “什么是寄存器？寄存器是有限存储容量的高速存储部件，是CUP内的组成部分。可以用来暂存指令、数据和地址。寄存器有地址，可以通过C语言的指针进行访问、操作。”

图2.1  端口配置低寄存器

        以端口配置低寄存器（GPIOx_CRL）为例，rw（read / write）表示软件能读写此位。此外还有r（read-only）和w（write-only），分别表示软件只能读此位、软件只能写此位，读此位将返回复位值。

        它一共有32位寄存器，每两位对应一个I/O口。

图2.2 端口位配置表

图2.3 输出模式位 

三、GPIO输出配置

第一步：开启时钟；第二步：配置GPIO口。

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启时钟
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //设置输出方式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2; //选择I/O口
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置输出速率

代码3.1 配置GPIO

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