STM32片上驱动 - GPIO驱动

Xiangfu DING

已于 2025-03-06 09:09:58 修改

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分类专栏： MCU微控制器文章标签： stm32

于 2025-03-06 09:09:38 首次发布

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一、GPIO端口

STM32芯片根据芯片不通具有多组GPIO端口，分别为：A、B、C、D、E、F、G，每一组有16个GPIO端口（编号为0～15）；

使用“GPIOx（x：组别名称）.端口编号”或者使用“Px（x：组别名称）.端口编号”格式来表示具体使用的GPIO端口，每个GPIO端口都具有多功能模式，GPIO端口默认功能为输入功能；

例：使用GPIO A组编号15的端口，则使用PA.15（PA15）或GPIOA.15来表示；

二、GPIO功能

浮空输入	GPIO端口电平状态不确定，完全由外部输入决定，一般用于处理信号；
上拉输入	在没有外接输入的情况下，能够让GPIO端口有一个确定的高电平信号，用于对输入电平信号进行检测（用于检测外部低电平）；
下拉输入	在没有外接输入的情况下，能够让GPIO端口有一个确定的低电平信号，用于对输入电平信号进行检测（用于检测外部高电平）；
模拟功能	芯片内部ADC或DAC模块专用功能（analog-digital）；
具有上拉或下拉功能的开漏输出	开漏输出也称为断开输出，可以正常输出低电平（0），没有输出高电平（1）的能力；如果需要输出高电平（1），则需要配置成上拉功能的开漏输出（芯片内部上拉属于弱上拉，驱动能力很小，如果需要获得较强的驱动能力，需要在芯片外部外接上拉电阻）；
具有上拉或下拉功能的推挽输出	推挽输出可以输出高电平（1），也可以输出低电平（0）；
具有上拉或下拉功能的复用功能推挽	复用功能是指GPIO端口的第二功能（除了默认功能以外的功能），也就是对片内外设进行通信时功能管脚的专用功能，复用功能推挽是指当GPIO端口作为第二功能时配置为推挽输出模式；
具有上拉或下拉功能的复用功能开漏	复用功能推挽是指当GPIO端口作为第二功能时配置为开漏输出模式；

三、GPIO复用

1、外设功能管脚复用概念

STM32芯片所有的片内外设模块的功能引脚（除了GPIO端口以外）都是使用GPIO端口的复用功能，并且每个GPIO端口都会对应有多个复用模块的功能。

2、外设功能管脚复用

注：每个GPIO端口可用复用功能在出厂时已经固定，选择端口复用功能必须满足管脚是否可以实现为前提。

四、GPIO操作

1、使用PIN驱动程序

2、GPIO输出

rt_pin_mode() 设置引脚模式

rt_pin_write() 设置引脚电平

#include <rtthread.h>

#include <rtdevice.h>

#include <drv_common.h>

#define pinTest GET_PIN(F, 9)

rt_pin_mode(pinTest, PIN_MODE_OUTPUT);

rt_pin_write(pinTest, PIN_LOW);

3、GPIO输入

rt_pin_mode() 设置引脚模式

rt_pin_read() 读取引脚电平

输入模式：

#define PIN_MODE_INPUT 0x01

#define PIN_MODE_INPUT_PULLUP 0x02

#define PIN_MODE_INPUT_PULLDOWN 0x03

#include <rtthread.h>

#include <rtdevice.h>

#include <drv_common.h>

#define pinTest GET_PIN(F, 9)

rt_pin_mode(pinTest, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);

rt_base_t pinInstance = pinTest;

uint8_t status = rt_pin_read(pinInstance);

4、GPIO外部中断

外部中断（EXTI）是指直接能作用于GPIO端口，直接引用芯片外部的信号作为中断源。

外部中断框图：

rt_pin_attach_irq() 绑定引脚中断回调函数

rt_pin_irq_enable() 使能引脚中断

rt_pin_detach_irq() 脱离引脚中断回调函数

触发边沿：

#define PIN_IRQ_MODE_RISING 0x00

#define PIN_IRQ_MODE_FALLING 0x01

#define PIN_IRQ_MODE_RISING_FALLING 0x02

#include <rtthread.h>

#include <rtdevice.h>

#include <drv_common.h>

void gpioCallback(void *args)

{

rt_kprintf("gpioCallback!\n");

}

#define pinTest GET_PIN(E, 4)

rt_pin_mode(pinTest, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);

rt_pin_attach_irq(pinTest, PIN_IRQ_MODE_FALLING, gpioCallback, RT_NULL);

rt_pin_irq_enable(pinTest, PIN_IRQ_ENABLE);

注意：先绑定回调函数再使能中断，引脚脱离了中断回调函数以后，中断并没有关闭，还可以调用绑定中断回调函数再次绑定其他回调函数。

电平检测示例（中断+定时器回调[延时消抖]）：

typedef enum {

XXX_STATUS_RELEASE = 0, // 释放

XXX_STATUS_PRESS // 按下

} xxxStatus_e;

typedef void (*m_xxxCallbackPtr)(uint8_t status);

m_xxxCallbackPtr m_xxxCallback = NULL;

static rt_base_t xxxPin;

static rt_timer_t xxxTimer;

static void xxxEdge(void *args)

{

rt_timer_start(xxxTimer);

}

static void xxxTimeout(void *parameter)

{

if (rt_pin_read(xxxPin) == PIN_HIGH) {

if(m_xxxCallback != NULL) m_xxxCallback(XXX_STATUS_PRESS);

} else {

if(m_xxxCallback != NULL) m_xxxCallback(XXX_STATUS_RELEASE);

}

bool xxxInit(rt_base_t pin, uint16_t delayms, void (*callback)(uint8_t status))

{

xxxPin = pin;

m_xxxCallback = callback;

rt_pin_mode(pin, PIN_MODE_INPUT_PULLDOWN);

rt_pin_attach_irq(pin, PIN_IRQ_MODE_RISING_FALLING, xxxEdge, RT_NULL);

rt_pin_irq_enable(pin, PIN_IRQ_ENABLE);

// 创建消抖定时器

xxxTimer = rt_timer_create("xxxTimer", xxxTimeout, RT_NULL, delayms, RT_TIMER_FLAG_ONE_SHOT);

if (xxxTimer == RT_NULL) {

rt_kprintf("xxxTimer creation failed!\n");

return false;

}

return true;

}