STM32 的 GPIO 口介绍

回顾之前我们学习的 51 单片机， 我们对 IO 端口的操作非常简单， 只需要使对应的某一位为“1” ， 那这个端口就会变成高电平状态， 如果使之位“0” ， 那它就会变成低电平状态， 这就是我们 51 单片机的输出方式， 由于这种方式可以寻址到某一端口的某一位， 因此我们称之为位寻址。 而在 STM32 单片机上面， 我们就不能独立地对特定的某一位进行寻址操作了， 并且在操作此端口前需要对其输出模式进行设定。51 单片机的 IO 口仅仅只用了一个 8 位的寄存器来实现复用的输入输出模式。而 STM32 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)。 通过设置这些寄存器， GPIO 的每一位都可以被独立设置成以下八种模式，我们来依次看一下：

1.推挽输出

可以输出高、低电平，连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两个互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源决定。

推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高。输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。

2.开漏输出

输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平状态需要上拉电阻才行。适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强（一般20mA以内）。开漏形式的电路有以下几个特点：

• 利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经上拉电阻、MOSFET到GND。IC内部仅需很小的栅极驱动电流。

• 一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的，因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时，只能输出低电平，如果需要同时具备输出高电平的功能，则需要接上拉电阻，很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压，便可以改变传输电平。比如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。（上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的速度。阻值越大，速度越低功耗越小，所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。）

• 开漏输出提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大；反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。

• 可以将多个开漏输出连接到一条线上。通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系，即“线与”。可以简单的理解为：在所有引脚连在一起时，外接一上拉电阻，如果有一个引脚输出为逻辑0，相当于接地，与之并联的回路“相当于被一根导线短路”，所以外电路逻辑电平便为0，只有都为高电平时，与的结果才为逻辑1。

3.浮空输入

由于浮空输入一般多用于外部按键输入，浮空输入状态下，IO的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定，如果在该引脚悬空的情况下，读取该端口的电平是不确定的。

4.上拉输入/下拉输入/模拟输入

这个就是字面的意思

5.复用开漏输出、复用推挽输出

可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用IO口使用）

总结一下：STM32 IO模式的选择

1、浮空输入GPIO_IN_FLOATING ——浮空输入，可以做KEY识别，RX1

2、带上拉输入GPIO_IPU——IO内部上拉电阻输入

3、带下拉输入GPIO_IPD—— IO内部下拉电阻输入

4、模拟输入GPIO_AIN ——应用ADC模拟输入，或者低功耗下省电

5、开漏输出GPIO_OUT_OD ——IO输出0接GND，IO输出1，悬空，需要外接上拉电阻，才能实现输出高电平。当输出为1时，IO口的状态由上拉电阻拉高电平，但由于是开漏输出模式，这样IO口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。可以读IO输入电平变化，实现C51的IO双向功能

6、推挽输出GPIO_OUT_PP ——IO输出0-接GND， IO输出1 -接VCC，读输入值是未知的

7、复用功能的推挽输出GPIO_AF_PP ——片内外设功能（I2C的SCL,SDA）

8、复用功能的开漏输出GPIO_AF_OD——片内外设功能（TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）

通常有以下几种方式使用某个引脚功能，它们的配置方式如下：

1、作为普通GPIO输入：根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。

2、作为普通GPIO输出：根据需要配置该引脚为推挽输出或开漏输出，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。

3、作为普通模拟输入：配置该引脚为模拟输入模式，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。

4、作为内置外设的输入：根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时使能该引脚对应的某个复用功能模块。

5、作为内置外设的输出：根据需要配置该引脚为复用推挽输出或复用开漏输出，同时使能该引脚对应的所有复用功能模块。

STM32 GPIO 配置流程

• 开启 GPIO 时钟（ 在 STM32 中， 所有的外设固件， 都需要开启相应的时钟） ；

• 选择需要配置的引脚；

• 选择引脚工作速度；

• 配置 GPIO 模式（ 八种模式之一）；

• 初始化 GPIO 口

STM32 GPIO 配置相关函数

其实就两个函数

• RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState);

在 stm32f10x_rcc.h 里面定义了 RCC_APB2PeriphClockCmd 函数，如果对应固件是连接在 APB1 总线上的， 那就使用 RCC_APB1PeriphClockCmd， 如果是连接在 APB2 上的， 那就使用RCC_APB2PeriphClockCmd

• GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);

点亮一个 LED

好了，我们就开始来写代码。 打开我们建立好的固件库模板， 首先我们要操作的就是在模板的跟文件夹里面建立一个文件夹， 我们命名为“DRIVER” ， 用于存放外设的配置代码。 在“ DRIVER” 底下，我们再建立两个文件夹“inc” （ 存放.h 文件） 和“ src” （ 存放.c 文件） 。 接下来， 由于我们需要操作 gpio 用于控制 LED 灯， 因此我们分别在“ inc”和“ src”里面加入“led.h” 和“led.c” 文件， 并且将“ led.c”文件加入 IAR 的代码管理文件夹“DRIVER” 里面， 我们需要在设置里面添加“led.h” 的包含路径(这个我在前面已经配置过了)。

注意三点：

• 所有与 STM32 固件库相关的操作， 都需要包含“stm32f10x.h” 这个头文件；

• 由于这里需要使用到 GPIO， 因此首先需要包含 STM32 固件库里面 GPIO 相关代码的头文件“stm32f10x_gpio.h” ；

• 由于 GPIO 的操作和 RCC 相关， 因此需要包含“stm32f10x_rcc.h”

所以讲这三个头文件加入到led.h当中

下面开始.CPP的编写：

• 开启 GPIO 时钟。 我们得知所有的 GPIO 都是挂载在 APB2 总线上的， 因此， 我们需要用到的函数就是

RCC_APB2PeriphClockCmd(u32 RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)。 关于此函数， 有两个传递参数。 第一个 RCC_APB2Periph 表示需要操作的外设， 第二个参数表示状态， “ENABLE” 代表使能， “DISABLE” 代表使能， 由于我们要使能它， 因此应该为“ENABLE” 。 因此这个函数可以写为： “RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);”

• 选择需要配置的引脚。 首先， 我们需要定义一个 GPIO_InitTypeDef的结构体 GPIO_InitStructure， 这个结构体的具体描述， 我们可以在“stm32f10x_gpio.h” 里面找到， 包含了所有与引脚相关的元素。 由于我们需要控制的引脚是 PB15， 因此我们选择的引脚是 GPIO_Pin_15， 即

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15

• 选择引脚速度（频率） 。 一般来说， 我们定义成最快的速度。

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz

• 配置 GPIO 模式。 我们设置端口为推挽输出模式，

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP

• 初始化 GPIO。 STM32 固件库里面提供了一个 GPIO 的初始化函数GPIO_Init， 因此我们只需要使用此函数， 就可以完成端口的初始化， 这个函数的传递参数有两个， 第一个是我们需要初始化的端口名， 第二个即是我们上文里面定义的 GPIO_InitTypeDef 类型的结构体。

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

至此为止， 我们的驱动程序已经完成， 接下来要做的只要在主函数里面调用端口配置函数， 并且使得这个引脚输出高电平， 输出高电平的程序很简单， 只要使用固件库里面的函数

“GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef*GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);” 即可完成相应位的输出。 具体参照固件库使用手

册的函数， 我们可以在主函数里面写出函数“GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_15);

具体代码：

• .cpp

• .h

• main

需要我这个工程文件的可以私信我。

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關鍵字: 寻址 STM32 电阻