一篇笔记带你了解STM32GPIO

目录

一、GPIO结构与模式介绍

1.肖特基触发器(施密特触发器)

2.GPIO八种工作模式

a.四种输入（输入驱动器）

b.四种输出（输出驱动器）

二、GPIO寄存器（F1系列每个GPIOx有七个寄存器）

1. 端口配置低寄存器（GPIOX_CRL）

2. 端口配置高寄存器（GPIOX_CRL）

3. 端口输入数据寄存器（GPIOX_IDR（input data register））

4. 端口输出数据寄存器（GPIOX_ODR（output data register））

5. 端口位设置/清除寄存器（GPIOX_BSRR（bit set reset register））

三、通用外设驱动模型（四步法）GPIO配置步骤

1.通用外设驱动模型

 a.初始化

 b.读函数（可选）

 c.写函数（可选）

 d.中断服务函数（可选）

2.GPIO配置步骤（4个函数）

 a. 使能时钟  

 b.设置工作模式

c. 设置输出状态（可选）

d.读取输入状态（可选）

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***************************************GPIO*************************************

一、GPIO结构与模式介绍

1.肖特基触发器(施密特触发器)

   肖特基管
   P-MOS N-MOS

2.GPIO八种工作模式

（参见GPIO工作原理图）

a.四种输入（输入驱动器）

输入浮空 上下拉电阻关闭，肖特基触发器打开，空闲时状态不确定（高阻态），由外部环境确定 
输入上拉 上拉电阻打开，下拉电阻关闭，肖特基触发器打开，    IO无输入时，高电平
输入下拉 上拉电阻关闭，下拉电阻打开，肖特基触发器打开，    IO无输入时，低电平
模拟功能  上下拉电阻关闭，肖特基触发器关闭，输入到片上外设（ADC DAC）

b.四种输出（输出驱动器）

（输入驱动器的上下拉电阻关闭，肖特基触发器打开，故输出模式时可以读IO的状态）
开漏输出 CPU输出，P-MOS管始终不导通，不能输出高电平（除非有外部或内部（F4、F7、H7）上拉），软件IIC的SDL、SCL
推挽输出    驱动能力强（Vdd），25mA，通用输出（可输出高低电平）
开漏式复用功能 片上外设输出，P-MOS始终不导通，不能输出高电平（除非有外部或内部（F4、F7、H7）上拉）
推挽式复用功能  片上外设输出，驱动能力强（Vdd），25mA，通用输出（可输出高低电平）
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二、GPIO寄存器（F1系列每个GPIOx有七个寄存器）

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    （F1系列）GPIO通用寄存器GPIOx_yyy
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CRL    CRH   |      IDR      |      ODR     |    BSRR       |         BRR      |   LCKR
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配置工作模式      | 输入数据   | 输出数据  |   设置ODR  |          |   CRL、CRH            
输出速度                 寄存器的值              配置锁定
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1. 端口配置低寄存器（GPIOX_CRL）

（配置PX0-7引脚）共32位
   [3:2]、[7:6]~[31:30] :  CNFy[1:0]
   [1:0]、[5:4]~[29:28] : MODEy[1:0]
   4个位控制一个IO口 （CNFy[1:0] MODEy[1:0]）--->控制PXy
例 对于GPIOA_CRL（CNF2[1:0] MODE2[1:0]）--->控制PA2引脚的工作模式与速度
 上下拉输入模式时，由ODR寄存器来确定上下拉 若PxODR为0 则下拉输入，为1则上拉输入

2. 端口配置高寄存器（GPIOX_CRL）

（配置PX8-15引脚）共32位
   [3:2]、[7:6]~[31:30] :  CNFy[1:0]
   [1:0]、[5:4]~[29:28] : MODEy[1:0]

3. 端口输入数据寄存器（GPIOX_IDR（input data register））

共32位
[0：15] 只读 只能以字（16位）读出，值为IO口状态
[16：31] 保留 

4. 端口输出数据寄存器（GPIOX_ODR（output data register））

共32位
ODRy [0：15] 即对 PXy设置
[0：15] 可读可写 只能以字（16位）操作
[16：31] 保留 

5. 端口位设置/清除寄存器（GPIOX_BSRR（bit set reset register））

共32位
[31:16] BRy 清除端口x的位y 写“1”有效  例：对端口A的BR10写“1”，则对应ODR10=0
[15:  0] BSy 设置端口x的位y 写“1”有效  例：对端口A的BR10写“1”，则对应ODR10=1

ODR和BSRR寄存器控制输出的区别：
使用ODR在读和修改访问之间产生中断时，可能会发生风险；BSRR无风险
BSRR VS ODR
ODR修改：读->改->写    GPIOB->ODR |=1<<3；/* PB3=1 */
BSRR修改：写                  GPIOB->BSRR=0x 0000 0000 0000 1000；/* PB3=1 */
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三、通用外设驱动模型（四步法）GPIO配置步骤

1.通用外设驱动模型

 a.初始化

    时钟设置（选择时钟源（对于有默认时钟源的外设，忽略此步），开启时钟）、
    参数（工作模式）设置、 
            （可选）IO设置（复用） 中断设置（开中断、设置NVIC）

 b.读函数（可选）

    从外设读取数据

 c.写函数（可选）

    向外设写入数据

 d.中断服务函数（可选）

    根据中断标志，处理外设各种中断事务

2.GPIO配置步骤（4个函数）

 a. 使能时钟  

    __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE();(GPIO有默认时钟源,固定挂载在APB2总线上)
    功能：开启GPIO时钟
    寄存器：(F1)RCC_APB2ENR

 b.设置工作模式

    HAL_GPIO_Init();
    功能：初始化GPIO
    寄存器：CRL CRH  ODR 

c. 设置输出状态（可选）

    HAL_GPIO_WritePin();
    功能：控制IO输出高低电平
    HAL_GPIO_TogglePin();
    功能：每次调用IO输出电平翻转
    寄存器：BSRR

d.读取输入状态（可选）

    HAL_GPIO_ReadPin();
    功能：读取IO状态
    寄存器：IDR
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总结
1.什么是GPIO？
  General Purpose Input Output 通用输入输出 
2.STM32 GPIO简介
3.IO端口基本介绍
4.GPIO八种模式
5.GPIO寄存器介绍
6.通用外设驱动模型
7.GPIO配置关键步骤
8.点亮一个LED
9.通过一个按键控制一个LED灯亮灭