GPIO输入/输出（标准库）

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已于 2022-12-11 00:27:05 修改

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分类专栏： STM32学习笔记文章标签：单片机 stm32

于 2022-11-06 21:54:12 首次发布

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本文详细介绍了STM32F407ZG微控制器的GPIO功能，包括GPIO端口配置、工作模式、初始化代码及库函数使用方法。通过具体实例展示了如何配置GPIO引脚实现LED控制和按键检测。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1、GPIO功能概述

（1）概述

STM32F407ZG有8个16引脚的GPIO端口。还有一个12引脚的PI端口。

GPIO端口都连接在AHB1总线上，自高时钟频率168MHz。

GPIO引脚能承受5V电压.

每个GPIO端口有4个32位寄存器，用于配置GPIO引脚的工作模式；1个32位输入数据寄存器和1个32位输出数据寄存器，还有复用功能选择寄存器等。

（2）GPIO引脚可以配置多种工作模式：

输入浮空（input floating）：作为GPIO输入引脚，不使用上拉或下拉电阻。

输入上拉（input pull-up），作为GPIO输入引脚，使用内部上拉电阻。当没有外部输入时，引脚输入电平为高电平。

输入下拉（input pull-down）：作为GPIO输入引脚，使用内部下拉电阻。当没有外部输入时，引脚输入电平为低电平。

模拟（analog）：作为GPIO模拟引脚，用于ADC输入引脚或DAC输出引脚。

具有上拉或下拉的开漏输出（output open-drain）：如果不使用上拉或下拉电阻，开漏输出1时引脚为高阻态，输出0时引脚是低电平。这种模式可用于共用总线的信号。

具有上拉或下拉的推挽输出（output push-pull）：如果不使用上拉或下拉电阻，推挽输出1时引脚是高电平，输出0时引脚为低电平。若需要增强引脚输出驱动能力，就可以使用上拉。例如需要GPIO引脚输出高电平点亮LED时。

具有上拉或下拉的复用功能推挽（afternate function push-pull）。

具有上拉或下拉的复用功能开漏（afternate function open-drain）。

2、初始化代码

（1）GPIO工作模式

typedef enum
{ 
  GPIO_Mode_IN   = 0x00, /*!< GPIO Input Mode */
  GPIO_Mode_OUT  = 0x01, /*!< GPIO Output Mode */
  GPIO_Mode_AF   = 0x02, /*!< GPIO Alternate function Mode */
  GPIO_Mode_AN   = 0x03  /*!< GPIO Analog Mode */
}GPIOMode_TypeDef;

(2)GPIO输出频率

typedef enum
{ 
  GPIO_Low_Speed     = 0x00, /*!< Low speed    */
  GPIO_Medium_Speed  = 0x01, /*!< Medium speed */
  GPIO_Fast_Speed    = 0x02, /*!< Fast speed   */
  GPIO_High_Speed    = 0x03  /*!< High speed   */
}GPIOSpeed_TypeDef;
#define  GPIO_Speed_2MHz    GPIO_Low_Speed    
#define  GPIO_Speed_25MHz   GPIO_Medium_Speed 
#define  GPIO_Speed_50MHz   GPIO_Fast_Speed 
#define  GPIO_Speed_100MHz  GPIO_High_Speed

(3)GPIO输出模式

typedef enum
{ 
  GPIO_OType_PP = 0x00,
  GPIO_OType_OD = 0x01
}GPIOOType_TypeDef;

(4)GPIO上拉下拉设置

typedef enum
{ 
  GPIO_PuPd_NOPULL = 0x00,
  GPIO_PuPd_UP     = 0x01,
  GPIO_PuPd_DOWN   = 0x02
}GPIOPuPd_TypeDef;

(5)GPIO位设置

typedef enum
{ 
  Bit_RESET = 0,
  Bit_SET
}BitAction;

(6)GPIO初始化结构体

typedef struct
{
  uint32_t GPIO_Pin;              
  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;     
  GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;   
  GPIOOType_TypeDef GPIO_OType;  
  GPIOPuPd_TypeDef GPIO_PuPd;                                     
}GPIO_InitTypeDef;

3、库函数

（1）去初始化函数/默认模式

void GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef* GPIOx);

（2）初始化函数

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
void GPIO_StructInit(GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

（3）GPIO读写函数

uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);
void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);
void GPIO_ToggleBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

(4)时钟使能函数

void RCC_AHB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_AHB1Periph, FunctionalState NewState);

STM32F407ZGT6的GPIO资源都是挂载在AHB1上的，所以时钟使能函数使用RCC_AHB1PeriphClockCmd()。

4、例程

（1）电路资源

（2）端口资源

用户标签	引脚名称	引脚功能	GPIO模式	上拉或下拉
LED1	PF9	GPIO_Output	推挽输出	无
LED2	PF10	GPIO_Output	推挽输出	无
KeyRight	PE2	GPIO_Input	输入	上拉
KeyDown	PE3	GPIO_Input	输入	上拉
KeyLeft4	PE4	GPIO_Input	输入	上拉
KeyUp	PA0	GPIO_Input	输入	下拉

（3）例程

#include "gpio_keyled.h"

void led_key_init()
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA | RCC_AHB1Periph_GPIOE | RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE);
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = Led1_Pin | Led2_Pin;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure);
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KeyDown_Pin | KeyLeft_Pin | KeyRight_Pin;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure);
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KeyUp_Pin;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
}

void led1_on()
{
    GPIO_WriteBit(GPIOF,Led1_Pin,Bit_RESET);
}
void led2_on()
{
    GPIO_WriteBit(GPIOF,Led2_Pin,Bit_RESET);
}
void led1_off()
{
    GPIO_WriteBit(GPIOF,Led1_Pin,Bit_SET);
}
void led2_off()
{
    GPIO_WriteBit(GPIOF,Led2_Pin,Bit_SET);
}

KEYS ScanKey()
{
    KEYS key = KeyNone;
    if(Bit_RESET == GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,KeyRight_Pin))
    {
        Delay2();
        if(Bit_RESET == GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,KeyRight_Pin))
            key = KeyRight;
    }
    if(Bit_RESET == GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,KeyLeft_Pin))
    {
        Delay2();
        if(Bit_RESET == GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,KeyLeft_Pin))
            key = KeyLeft;
    }
    if(Bit_RESET == GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,KeyDown_Pin))
    {
        Delay2();
        if(Bit_RESET == GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,KeyDown_Pin))
            key = KeyDown;
    }
    if(Bit_SET == GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,KeyUp_Pin))
    {
        Delay2();
        if(Bit_SET == GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,KeyUp_Pin))
            key = KeyUp;
    }
    return key;
}