STM32初识及运用—GPIO

最新推荐文章于 2025-10-06 10:00:00 发布

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本文介绍了STM32F103C8T6的GPIO工作原理，包括四种输入模式（上拉、下拉、浮空、模拟）和四种输出模式（开漏、推挽、复用）。详细讲解了GPIO寄存器及其功能，并提供了GPIO初始化和实际应用的代码示例。

（本博客所有关于32的文章都是基于stm32f103c8t6（48引脚））

GPIO初识——理论讲解

一.GPIO的工作模式

的啊实打实

四种输入模式

上拉输入：
若GPIO引脚配置为上拉输入模式，在默认情况下（GPIO引脚无输入），读取得的GPIO引脚数据位1，高电平。
下拉输入：
若GPIO引脚配置为下拉输入模式，在默认情况下（GPIO引脚无输入），读取得的GPIO引脚数据位0，低电平。
浮空输入：
在芯片内部既没有接上拉，也没有接下拉电阻，经由触发器输入。配置成这个模式直接用电压表测量其引脚电压为1点几伏，这是个不确定值。由于其输入阻抗较大，一般把这种模式用于标准的通信协议如I2C，USART的接收端。
模拟输入：
关闭了施密特触发器，不接上，下拉电阻，经由另一线路把电压信号传送到片上外设模块。如传送至ADC模块，由ADC采集电压信号。所以使用ADC外设时，必须设置为模拟输入模式。

四种输出模式
开漏输出：
此种输出方式，输出寄存器写1时，mos管不导通，此时电平为浮空状态不确定，写0的时候，mos管导通，此时为低电平。此种方式在没有外部电路辅助的时候只能输出低电平。但是利用他这种特性，我们可以外接一个上拉电阻，此时不但可以输出高低电平，而且由于上拉电阻的存在大大的增强了单片机的驱动能力。
推挽式输出：
最常用的一种GPIO模式，输出寄存器写1的时候为高电平，写0为低电平。能够快速的切换高低电平，适合做开关控制。
推挽式复用功能：
此种方式大体与推挽式输出相同，区别在于其提供片内外设功能（I2C的SCL,SDA）
开漏复用功能
同样的，此种方式大体上与开漏输出模式一样，区别在于其提供片内外设功能（TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）

二.GPIO的寄存器介绍

GPIO总共有七种寄存器
一．端口配置低寄存器GPIOX_CPL
二．端口配置高寄存器GPIOX_CRH
三．端口输入寄存器GPIO_IDR
四．端口输出寄存器GPIO_ODR
五．端口设置/清除寄存器GPIO_BSRR
六．端口清除寄存器GPIO_BRR
七．端口配置锁定寄存器GPIO_LCKR

(1)端口配置寄存器（CPL和CPH）

对于端口配置寄存器而言，端口配置高寄存器配置GPIO口的高八位，端口配置低寄存器则配置GPIO口的低八位。(每个GPIO口总共由16位)
GPL寄存器和CPH寄存器都总共有32位，每四个字节操控一个GPIO口
四个字节中的低两位是端口的模式位（MODE），四个字节中的高两位为配置位（CNF）
模式位操控输入输出模式和输出速率
配置位则是配合模式位确定GPIO口是具体是何种输出模式或者输入模式

（2）端口输入寄存器（IDR）

是一个32位寄存器，但是只有低16位可以用，高16位保留。
是一个只读寄存器，寄存器的每一位都对应的GPIO口状态

（3）端口输出寄存器（ODR）

是一个32位寄存器，但是只有低16位可以用，高16位保留。
是一个可读可写寄存器，只能以字（16位）的形式进行操控。（也就是每次操作必须对整个GPIO口进行读写，不能对某个单独的位进行操作（不支持位操作））

（4）端口设置/清除寄存器（BSRR）

此寄存器分为低十六位和高十六位。只写寄存器
低十六位是设置位，写入1则对相应的位设置，写入0则没有影响
高十六位是清除位，写入1则对相应的位清除，写入0则没有影响
且同时设置低十六位和高十六位是第十六位（设置位）起作用
操作BSRR寄存器的实质就是操作ODR寄存器

（5）端口清除寄存器（BRR）

是一个32位寄存器，但只有低16位才起作用，高16位保留。只写寄存器
跟其名字一样，是一个清除寄存器，对应位写入1则该位清除

（6）端口配置锁定寄存器（GPIO_LCKR）

这个寄存器几乎不会用到，这里不做讨论

GPIO初识——实际运用

注意：为了提高32在进行小项目开发的速度，本篇文章所用的代码都是笔者自己基于32标准库进行二次开发，方便能够快速调用单片机外设

关于代码，工程文件会附在文章的末尾。

一.GPIO的初始化

//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//  @brief      GPIO初始化
//  @param      pin         选择的引脚 (可选择范围由 HYJ_GPIO.h 内PIN_enum枚举值确定)
//  @param      GPIO_Mode   引脚的模式  
//  @param      dat         引脚初始化时设置的电平状态，输出时有效 0：低电平 1：高电平
//  @return     void
//  Sample usage:       HYJ_GPIO_Init(PA0,GPIO_Mode_Out_PP,1)；//PA0初始化为GPIO功能、推挽输出、输出高电平
//  @note					需要特别注意P20_2是不能用于输出的，仅仅只有输入的功能
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
void HYJ_GPIO_Init(PIN_enum pin ,GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode,int8_t data)
{

	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;//定义GPIO配置结构体  
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(get_clock(pin),ENABLE);//时钟使能

	//GPIO的端口配置	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = get_pin(pin);				 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode; 		
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(get_port(pin), &GPIO_InitStructure);//将上述结构体传入真正的初始化函数（本质上在操作CPL CPH寄存器）					 

	if(GPIO_Mode==GPIO_Mode_Out_OD||GPIO_Mode==GPIO_Mode_Out_PP||GPIO_Mode==GPIO_Mode_AF_OD||GPIO_Mode==GPIO_Mode_AF_PP)
  HYJ_GPIO_Set(pin,data);//GPIO口初始化配置后，默认拉高电平（本质上在操作BSRR寄存器）						 	
}

（1）对引脚所拖挂的外设模块进行使能
（2）再利用一个结构体变量，将引脚的选择和GPIO的工作模式进行设置，这里实际上操作的是端口配置寄存器（CPL和CPH）
（3）再根据需求将端口初始化为低电平或者高电平**

二.GPIO的调用和实例

初始化完成后就可以进行调用

//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//  @brief      GPIO输出设置
//  @param      pin         选择的引脚 (可选择范围由 HYJ_GPIO.h 内PIN_enum枚举值确定)
//  @param      dat         0：低电平 1：高电平
//  @return     void
//  Sample usage:           HYJ_GPIO_Set(PA0, 1);//P00_0 输出高电平
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
void HYJ_GPIO_Set(PIN_enum pin,int8_t data)
{	
		if(data==1)  get_port(pin)->BSRR = get_pin(pin);
	  else				 get_port(pin)->BRR = get_pin(pin);
}
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//  @brief      GPIO状态获取
//  @param      pin         选择的引脚 (可选择范围由 HYJ_GPIO.h 内PIN_enum枚举值确定)
//  @return     uint8       0：低电平 1：高电平
//  Sample usage:           uint8 status = gpio_get(PA0);//获取P00_0引脚电平
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
uint8_t HYJ_GPIO_Read(PIN_enum pin)
{
	return GPIO_ReadInputDataBit(get_port(pin),get_pin(pin));
}

根据初始化的模式，选择调用输出设置函数void HYJ_GPIO_Set(PIN_enum pin,int8_t data)还是状态读取函数uint8_t HYJ_GPIO_Read(PIN_enum pin)

示例：

 int main(void)
 {	
	HYJ_GPIO_Init(PA0,GPIO_Mode_Out_PP,1);
  while(1)		
	{
		HYJ_GPIO_Set(PA0, 1);
	}
 }

此时PA0引脚就被设置成输出高电平

工程文件链接地址：
链接：https://pan.baidu.com/s/1abTvUt44NiH5B_o7IiPa3Q
提取码：cxm6
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