STM32之GPIO外设

GPIO

学习资料:

江科大-STM32入门教程

前言

STM32上的144个引脚分为:

GPIO(General Purpose Input Output)通用输入输出IO口，112个
- PA 16个
- PB 16个
- PC 16个
- PD 16个
- PE 16个
- PF 16个
- PG 16个
电源引脚，27个
- VDD 11个：GND
- VSS 11个：3.3V
- Vref+ 1个：开发板模拟部分（ADC/DAC）的参考电压（Vref+和 Vref-）
- Vref- 1个：开发板模拟部分（ADC/DAC）的参考电压（Vref+和 Vref-）
- VDDA 1个： Vref+的输入范围为：2.4~VDDA
- VSSA 1个： Vref-必须和 VSSA 连接在一起
- VBAT 1个：后备区域供电脚，采用纽扣电池和 VCC3.3 混合供电的方式VBAT 总是有电的，以保证 RTC 的走时以及后备寄存器的内容不丢失
BOOT引脚 BOOT0 1个
复位引脚 NRST 1个，不做其它功能使用
晶振引脚OSC_IN 1个：输入引脚 I
晶振引脚OSC_OUT 1个：输出引脚 O
106号引脚NC 1个：NO Connect NC引脚悬空或者接地都可以,NC引脚预留是后面H7系列产品升级会在部分NC引脚中做其他功能。

PinStruct

寄存器: 寄存器就是一段特殊的存储器，内核可以通过APB2总线对寄存器进行读写，这样就可以完成输出电平和读取电平的功能了

GPIO的介绍

GPIO(General Purpose Input Output)通用输入输出IO口，是由芯片直接可控制的引脚。GPIO的引脚通过与外部硬件设备连接，可实现与外部通讯、控制外部硬件或者采集外部硬件数据的功能。

GPIO的基本结构

可配置为8种输入输出模式
引脚电平：0V~3.3V，部分引脚可容忍5V
输出模式下可控制端口输出高低电平，用以驱动LED、控制蜂鸣器、模拟通信协议输出时序等
输入模式下可读取端口的高低电平或电压，用于读取按键输入、外接模块电平信号输入、ADC电压采集、模拟通信协议接收数据等
在STM32中，所有的GPIO都是挂载在APB2外设的总线上的
GPIO的MODE配置(输出模式的速度):GPIO的输出速度可以限制输出引脚的最大翻转速度，是为了低功耗和稳定性而设计的

GPIO的基本结构

位带区域：在STM32中专门分配有一段地址区域，这段地址映射了RAM和外设寄存器所有的位，读写这段地址中的数据，就相当于读写所映射位置的某一位，相当于51中的位寻址操作

开漏模式：可用作通信协议的驱动方式，eg：I2C；在多极通信的情况下，可避免各个设备的相互干扰，还可用于输出5V的电平信号：在I/O口外接一个上拉电阻(弱上拉)，在高阻态(开漏)模式下，可输出5V，在低电平时输出低电平。（开漏模式下低电平有驱动能力，高电平没有驱动能力）

STM32片上外设举例：

通用输入/输出（GPIO）：用于数字输入输出的引脚。
串行通信接口（SPI）：用于与其他设备进行高速异步串行通信。
串行同步接口（I2C）：用于与其他设备进行串行同步通信。
通用异步接收器/发送器（USART）：用于异步串行数据通信。
通用串行总线（USB）：用于USB连接和通信。
通用定时器/计数器（TIM）：用于定时和计数操作。
通用同步异步收发器（USART）：用于串行通信和数据传输。
多媒体卡接口（SDIO）：用于与SD存储卡进行通信。
同步异步接收器/发送器（UART）：用于异步串行通信。
时序控制器（RTC）：用于实时时钟和日历功能。
脉冲宽度调制器（PWM）：用于产生可调节脉冲宽度的信号。
模拟到数字转换器（ADC）：用于将模拟信号转换为数字信号。
数字到模拟转换器（DAC）：用于将数字信号转换为模拟信号。
以太网控制器（ETH）：用于以太网连接和通信。
控制器区域网络（CAN）：用于CAN总线通信。

GPIO的工作模式

输入模式

浮空输入(数字输入)：可读取引脚电平，若引脚悬空，则电平不确定
上拉输入(数字输入)：可读取引脚电平，内部连接上拉电阻，悬空时默认高电平
下拉输入(数字输入)：可读取引脚电平，内部连接下拉电阻，悬空时默认低电平
模拟输入(模拟输入)：GPIO无效(下图中的左侧的所有寄存器)，引脚直接接入内部ADC

GPIO数字输入配置

GPIO的模拟输入配置

输出模式(数字输出)：

开漏输出：可输出引脚电平，高电平为高阻态，低电平接VSS
推挽输出：可输出引脚电平，高电平接VDD，低电平接VSS
复用开漏输出：由片上外设控制，高电平为高阻态，低电平接VSS
复用推挽输出：由片上外设控制，高电平接VDD，低电平接VSS

GPIO的输出配置

GPIO的复用输出配置

GPIO的使用方法

GPIO-Config

STM32 的每个 IO 端口都有 7 个寄存器来控制，常用的 IO 端口寄存器只有 4 个CRL、CRH、IDR、ODR :

端口配置寄存器：配置寄存器使用来设置GPIO端口和此端口的应用模式
1. 端口配置低寄存器(GPIOx_CRL)(x=A..E):
  
  STM32 的 CRL 控制着PA~PG的低 8 位(IO0~IO7)的模式。每个 IO 端口使用 CRL 的 4 个位，高两位为 CNF，低两位为 MODE
```
  GPIOA->CRL &= ~(0xf<<4);//PA1-->端口配置低寄存器清0
  GPIOA->CRL |= (0x3<<4);//PA1-->端口配置低寄存器设置为:输出模式，最大速度50MHz，通用开漏输出模式
```
```
  GPIOA->CRL &= ~(0xf<<4);//PA1-->端口配置低寄存器清0
  GPIOA->CRL |= (0x8<<4);//PA1-->端口配置低寄存器设置为:输入模式，上拉/下拉输入模式
  GPIOC->ODR = (0X1<<1); //设置成上拉输入。这里为什么是ODR 是因为手册上有说明 虽然在设置IO输入后，输出是断开的，但是不影响ODR数据寄存器的使用 可以设置其为上下拉输入 见端口位配置表
```
  常用的配置:
  - 0X0 表示模拟输入模式（ADC 用）
  - 0X3 表示推挽输出模式（做输出口用， 50M 速率）
  - 0X8 表示上/下拉输入模式（做输入口用）
  - 0XB 表示复用输出（使用 IO 口的第二功能，50M 速率）
2. 端口配置高寄存器(GPIOx_CRH)(x=A..E):
  
  STM32 的 CRH 控制着PA~PG的低 8 位(IO8~IO15)的模式。每个 IO 端口使用 CRH 的 4 个位，高两位为 CNF，低两位为 MODE由于和CRL使用一样就不再赘述
端口数据寄存器：我自己的理解就是可以通过对以下的寄存器的配置就可以使IO口读取或者输出数据(0或1)
1. 端口输入数据寄存器(GPIOx_IDR)(x=A..E):
  
  IDR 是一个端口输入数据寄存器，只用了低 16 位。该寄存器为只读寄存器，并且只能以 16 位的形式读出
```
#define KEY1  (GPIOA->IDR & (0x1<<0)) //GPIOA->IDR输入数据  读取PA0的状态 和1相与 
//①按键按下低电平 有效--> KEY1==0;②按键按下高电平 有效-->KEY1==1; 
  GPIOA->CRL &= ~(0xf<<0);//PA0-->端口配置低寄存器清0
  GPIOA->CRL |= (0x4<<0);//PA0-->端口配置低寄存器设置为:浮空输入模式
```
2. 端口输出数据寄存器(GPIOx_ODR)(x=A..E):
  
  ODR 是一个端口输出数据寄存器，也只用了低 16 位。该寄存器为可读写，从该寄存器读出来的数据可以用于判断当前 IO 口的输出状态。而向该寄存器写数据，则可以控制某个 IO 口的输出电平。
```
  GPIOA->CRL &= ~(0xf<<4);//PA1-->端口配置低寄存器清0
  GPIOA->CRL |= (0x3<<4);//PA1-->端口配置低寄存器设置为:输出模式，最大速度50MHz，通用开漏输出模式
  //初始化后 默认的输出值为0 
  GPIOA->ODR |= 0X1<<4;//使其输出1
```

端口位设置/清除寄存器(GPIOx_BSRR) (x=A..E)
端口位清除寄存器(GPIOx_BRR) (x=A..E)
端口配置锁定寄存器(GPIOx_LCKR) (x=A..E)

GPIO的实战应用

学习了以上知识，就可以使用STM32来开始我们的实战演练了

跑马灯(点灯大师第一步)（GPIO输出）

使用寄存器来点亮LED

此点灯过程中默认LED灯正极是插在3.3V下的，也就是IO输出低电平点亮

led.h

#ifndef __LED_H__
#define __LED_H__

#include "stm32f10x.h"

void Led_Init(void);
void Led_ON(void);
void Led_OFF(void);

#endif

led.c

#include "led.h"

void Led_Init(void)
{
  RCC->APB2ENR |=  0x1<<2; //使能端口A时钟
  GPIOA->CRL &= ~(0xff<<0);//PA0,PA1-->端口配置低寄存器清0
  GPIOA->CRL |= (0x33<<0);//PA0,PA1-->端口配置低寄存器设置为:输出模式，最大速度50MHz，通用开漏输出模式
  GPIOA->ODR |= 0X3<<1;//初始化后将PA0,PA1--IO口置1
}

void Led_ON(void)
{
  GPIOA->ODR &= ~(0X1<<1);//PA1置0
}

void Led_OFF(void)
{
  GPIOA->ODR |= (0X1<<1);//PA1置1
}

main.c

#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "led.h"

int main(void)
{
  Led_Init();
  Led_ON();
  
  while(1)
  {
    LED0TURN;//高阶玩法-->PA0闪烁
    Delay_ms(500);//见下方中delay.c和delay.h
  }
}

高阶玩法：

使用宏定义带参数

//写在led.h头文件中
/*
  x==1 灯亮
  x==0 灯灭
  宏定义带参数,采用三目运算法
*/

#define LED0(x) (x)?(GPIOA->ODR &= ~(0x1<<0)):(GPIOE->ODR |= (0x1<<0)) //PA0
#define LED1(x) (x)?(GPIOA->ODR &= ~(0x1<<1)):(GPIOE->ODR |= (0x1<<1)) //PA1
#define LED2(x) (x)?(GPIOA->ODR &= ~(0x1<<2)):(GPIOE->ODR |= (0x1<<2)) //PA2
#define LED3(x) (x)?(GPIOA->ODR &= ~(0x1<<3)):(GPIOE->ODR |= (0x1<<3)) //PA3
//在主函数直接使用LED1(1) 就可以将 PA0处的小灯点亮

/*
  使用 异或 来控制LED灯的亮灭
  相同为0，不同为1 
  与0异或，为其本身
  与1异或，0，1互换
  xxxx xxxx xxxx x1xx
  ^
  0000 0000 0000 0100
  xxxx xxxx xxxx x0xx
*/

#define LED0TURN  GPIOA->ODR ^= (0x1<<0)//PA0
#define LED1TURN  GPIOA->ODR ^= (0x1<<1)//PA1
#define LED2TURN  GPIOA->ODR ^= (0x1<<2)//PA2
#define LED3TURN  GPIOA->ODR ^= (0x1<<3)//PA3
//在主函数main.c的while(1)直接使用LED1TURN和延时函数可以实现LED闪烁

delay.h

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H
#include "stdint.h" //加上就是可以让编译器找到uint32_t 这个关键字

void Delay_us(uint32_t us);
void Delay_ms(uint32_t ms);
void Delay_s(uint32_t s);

#endif

delay.c

#include "stm32f10x.h"
#include "Delay.h"
/**
  * @brief  微秒级延时
  * @param  xus 延时时长，范围：0~233015
  * @retval 无
  */
void Delay_us(uint32_t xus)
{
	SysTick->LOAD = 72 * xus;				//设置定时器重装值
	SysTick->VAL = 0x00;					//清空当前计数值
	SysTick->CTRL = 0x00000005;				//设置时钟源为HCLK，启动定时器
	while(!(SysTick->CTRL & 0x00010000));	//等待计数到0
	SysTick->CTRL = 0x00000004;				//关闭定时器
}

/**
  * @brief  毫秒级延时
  * @param  xms 延时时长，范围：0~4294967295
  * @retval 无
  */
void Delay_ms(uint32_t xms)
{
	while(xms--)
	{
		Delay_us(1000);
	}
}
 
/**
  * @brief  秒级延时
  * @param  xs 延时时长，范围：0~4294967295
  * @retval 无
  */
void Delay_s(uint32_t xs)
{
	while(xs--)
	{
		Delay_ms(1000);
	}
}

使用位带操作

~~未待完续~~

使用库函数来点亮LED

此点灯过程中默认LED灯正极是插在3.3V下的，也就是IO输出低电平点亮

led.h

#ifndef __LED_H__
#define __LED_H__

#include "stm32f10x.h"

void Led_Init(void); 

#endif

led.c

#include "led.h"

void Led_Init(void)
{
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能时钟A
  
  //为初始化函数做准备
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义结构体
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;//设置PA1引脚
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;//设置输出模式为推挽输出
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz ;//设置输出速度为50MHZ
  //初始化函数↓
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化
  
  GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);  //初始化时默认低电平，我们主动设置输出高电平，点灭LED

}

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "led.h"

int main(void)
{
  Led_Init();
  //GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);//重新初始化PA0--IO，初始化后值为0，点亮
  GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,Bit_SET); //第三项可直接赋值：枚举、Bit_SET--高电平熄灭/Bit_RESET--低电平点亮
  while(1)
  {
     //以下就可以使PA0--LED进行闪烁
     GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //输出低电平 点亮LED
     Delay_ms(500);
     GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);  //输出高电平，点灭LED
     Delay_ms(500);
     
     GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,Bit_RESET);//输出低电平 点亮LED
     Delay_ms(500);
     GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,Bit_SET);//输出高电平，点灭LED
     Delay_ms(500);
     
     GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,(BitAction)0);//输出高电平，点灭LED,0前面要加上强制类型转换 转换成枚举类型
     Delay_ms(500);
     GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,(BitAction)1);//输出高电平，点灭LED，1前面要加上强制类型转换 转换成枚举类型
     Delay_ms(500);
  }
}

在推挽输出的模式下，此时可以将LED灯正极接到IO口，负极接到GND，发现LED会继续闪烁，证实了推挽输出高低电平都具有驱动能力，如果此时再将输出模式改为开漏模式，LED将不再闪烁，证实了开漏模式在IO输出高电平时为高阻态

流水灯

PA0-->PA7的流水灯

led.h

#ifndef __LED_H__
#define __LED_H__

#include "stm32f10x.h"

void Led_Init(void); 

#endif

led.c

#include "led.h"

void Led_Init(void)
{
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能时钟A
  
  //为初始化函数做准备
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义结构体
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_ALL;//设置PA1引脚
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;//设置输出模式为推挽输出
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz ;//设置输出速度为50MHZ
  //初始化函数↓
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化
  
  GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_ALL);  //初始化时默认低电平，我们主动设置输出高电平，点灭LED

}

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "led.h"
#include "Delay.h"

int main(void)
{
  Led_Init();
  unsigned int i = 0;
  while(1)
  {
    GPIO_Write(GPIOA,~0x0001); //0000 0000 0000 0001 <--二进制 GPIO_Write第二个参数必须是16进制 注释只是形象解释
    Delay_ms(500);
    GPIO_Write(GPIOA,~0x0002); //0000 0000 0000 0010 
    Delay_ms(500);
    GPIO_Write(GPIOA,~0x0004); //0000 0000 0000 0100 
    Delay_ms(500);
    GPIO_Write(GPIOA,~0x0008); //0000 0000 0000 1000 
    Delay_ms(500);
    GPIO_Write(GPIOA,~0x0010); //0000 0000 0001 0000 
    Delay_ms(500);
    GPIO_Write(GPIOA,~0x0020); //0000 0000 0010 0000 
    Delay_ms(500);
    GPIO_Write(GPIOA,~0x0040); //0000 0000 0100 0000 
    Delay_ms(500);
    GPIO_Write(GPIOA,~0x0080); //0000 0000 1000 0000 
    Delay_ms(500);
    //下面这个是上面的简易写法 同样实现PA0-->PA7的流水灯的效果 
    /*
    for(i=0;i<8;i++)
    {
     GPIO_Write(GPIOA,~(0x1<<i));
     Delay_ms(500);
    }
    */
  }
}

蜂鸣器（GPIO输出）

有源蜂鸣器是有正负引脚的和IO口引脚的，在IO引脚加上电压信号就会发声，发出的声音音调单一、频率固定,本次使用的蜂鸣器是低电平触发

Beep.h

#ifndef __BEEP_H__
#define __BEEP_H__

#include "stm32f10x.h"

void Beep_Init(void); 

#endif

Beep.c

#include "Beep.h"

void Beep_Init(void)
{
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//使能时钟B
  
  //为初始化函数做准备
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义结构体
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;//设置PB的12引脚
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;//设置输出模式为推挽输出
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz ;//设置输出速度为50MHZ
  //初始化函数↓
  GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);//初始化
  
  GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);  //初始化时默认低电平，我们主动设置输出高电平，使蜂鸣器不响

}

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "led.h"
#include "Delay.h"
#include "Beep.h"

int main(void)
{
  Beep_Init();//蜂鸣器初始化，蜂鸣器的IO口设置在PB12
  while(1)
  {
    GPIO_Write(GPIOB,~(0X1<<12));
    Delay_ms(100);
    GPIO_Write(GPIOB,(0X1<<12));
    Delay_ms(100);
    GPIO_Write(GPIOB,~(0X1<<12));
    Delay_ms(100);
    GPIO_Write(GPIOB,(0X1<<12));
    Delay_ms(700);
  }
}

按键（GPIO输入）

在GPIO的工作模式中我们知道，GPIO输入模式下有四种方式：浮空输入，上拉输入，下拉输入和模拟输入，前三种都属于数字输入，也是此章节所学习和使用的模式，模拟输入是在ADC章节中所学习使用，在后面的学习过程中介绍。

何时使用那种输入方式，其实是看所使用的场景和硬件设计要求

下图中，按键按下低电平有效---->我们就要使GPIO的输入模式默认为上拉输入，也就是在空闲状态下默认高电平，此时不能使用浮空输入是因为引脚悬空会造成电平不确定，而下拉更不能使用，因为下拉默认低电平，就会造成按键无用

KEY-IPU

下图中，按键按下低电平有效---->此时因为有个上拉电阻R1的存在，PA0默认高电平，所以此时我们可以使GPIO的输入模式使用上拉输入或者浮空输入都可以

KEY-IPU-IN-FLOATING

下图中,按键按下高电平有效---->我们就要使GPIO的输入模式默认为下拉输入，也就是在空闲状态下默认低电平，此时不能使用浮空输入是因为引脚悬空会造成电平不确定，而上拉更不能使用，因为上拉默认高电平，就会造成按键无用

KEY-IPD

下图中，按键按下高电平有效---->此时因为有个下拉电阻R1的存在，PA0默认低电平，所以此时我们可以使GPIO的输入模式使用下拉输入或者浮空输入都可以

KEY-IPD-IN-FLOATING

使用寄存器按键来控制LED

以下示例是按键按下时低电平触发，IO引脚空闲状态为高电平，上拉输入

led.h

#ifndef __LED_H__
#define __LED_H__

#include "stm32f10x.h"

void Led_Init(void); 
void LED1_ON(void);
void LED2_ON(void);
void LED1_OFF(void);
void LED2_OFF(void);
void LED1_Turn(void);
void LED2_Turn(void);
#endif

led.c

#include "led.h"

void Led_Init(void)
{
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能时钟A
  
  //为初始化函数做准备
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义结构体
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2;//设置PA1,PA2引脚
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;//设置输出模式为推挽输出
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz ;//设置输出速度为50MHZ
  //初始化函数↓
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化
  
  GPIO_Write(GPIOA,(0X6));//初始化时默认低电平，我们主动设置输出高电平，点灭LED
  //GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2); //使用上面或者下面这种方式都可以将其设置为高电平
}

void LED1_ON(void)
{
  GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
}
  
void LED1_OFF(void)
{
  GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
}


void LED1_Turn(void)//PA1状态翻转
{
  if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1) == 0)//这个函数就是用来检测端口输出状态的函数，当检测输出端口为0时，将PA1置1
  {
    GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
  }
  else
  {
    GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//当检测输出端口为1时，将PA1置0
  }
}

void LED2_ON(void)
{
  GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);
}
void LED2_OFF(void)
{
  GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);
}
void LED2_Turn(void)//PA2状态翻转
{
  if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2) == 0)//这个函数就是用来检测端口输出状态的函数，当检测输出端口为0时，将PA1置1
  {
    GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);
  }
  else
  {
    GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//当检测输出端口为1时，将PA1置0
  }
}

key.h

#ifndef __KEY_H__
#define __KEY_H__

#include "stm32f10x.h"
#include "Delay.h"

void Key_Init(void); 
uint8_t Key_GetNum(void);

#define KEY1  (GPIOB->IDR & (0x1<<1)) //GPIOB->IDR输入数据  读取PB1的状态 和1相与 
#define KEY2  (GPIOB->IDR & (0x1<<11)) //GPIOB->IDR输入数据  读取PB11的状态 和1相与 

#endif

key.c

#include "Key.h"

void Key_Init(void)
{
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//使能时钟B
  
  //为初始化函数做准备
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义结构体
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_1;//设置PB的1号和11号引脚
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ;//设置输出模式为上拉输入
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz ;//设置输出速度为50MHZ，GPIO输入时此参数无效 但一般还是设置上
  //初始化函数↓
  GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);//初始化
  
}

uint8_t Key_GetNum(void)
{
  if(!KEY1)//与0x01相与后为0 --> 按键按下
  {
    Delay_ms(15);//延时消抖
    if(!KEY1)
    {
      while(!KEY1)//等待按键抬起
     {
       
     }
     Delay_ms(15);//延时消抖
      return 1;
    }
  }
  if(!KEY2)//与0x01相与后为0 --> 按键按下
  {
    Delay_ms(15);//延时消抖
    if(!KEY2)
    {
      while(!KEY2)//等待按键抬起
     {
       
     }
     Delay_ms(15);//延时消抖
      return 2;
    }
  }
  return 0;
}

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "led.h"
#include "Delay.h"
#include "Beep.h"
#include "Key.h"

int main(void)
{
  uint8_t keyflag=0;//按键标志位
  Led_Init();
  Key_Init();
  while(1)
  {
    
    keyflag = Key_GetNum();
    switch(keyflag)
    {
      case 1:
             LED1_Turn();break;
      case 2:
             LED2_Turn();break;
      case 3:break;
      case 4:break;
    } 
  }
}

使用库函数按键来控制LED

以下示例是按键按下时低电平触发，IO引脚空闲状态为高电平，上拉输入

main.c,led.c和led.h都与使用寄存器按键来控制LED章节一致

key.h

#ifndef __KEY_H__
#define __KEY_H__

#include "stm32f10x.h"
#include "Delay.h"

void Key_Init(void); 
uint8_t Key_GetNum(void);


#endif

key.c

#include "Key.h"

void Key_Init(void)
{
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//使能时钟B
  
  //为初始化函数做准备
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义结构体
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_1;//设置PB的1号和11号引脚
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ;//设置输出模式为上拉输入
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz ;//设置输出速度为50MHZ，GPIO输入时此参数无效 但一般还是设置上
  //初始化函数↓
  GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);//初始化
  
}

uint8_t Key_GetNum(void)
{
  uint8_t KeyNum = 0;//设置一个返回值变量 未按下-->返回值==0 ； key1按下-->返回值1 key2按下-->返回值2
  
  if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)//GPIO_ReadInputDataBit的返回值是 读取IO引脚的状态值 那么按下时就是0所以 == 0为真
  {
    Delay_ms(20);//按下时防抖
    while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0);//直到按键弹起 再进行下一步操作
    Delay_ms(20);//弹起时防抖
    KeyNum = 1;
  }
    if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0)//GPIO_ReadInputDataBit的返回值是 读取IO引脚的状态值 那么按下时就是0所以 == 0为真
  {
    Delay_ms(20);//按下时防抖
    while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0);//直到按键弹起 再进行下一步操作
    Delay_ms(20);//弹起时防抖
    KeyNum = 2;
  }
  
  return KeyNum;
}

使用光敏传感器来控制蜂鸣器（库函数）

光源充足的时候蜂鸣器不鸣叫，光源较暗时蜂鸣器鸣叫

LightSensor.h

#ifndef __LIGHTSENSOR_H__
#define __LIGHTSENSOR_H__

#include "stm32f10x.h"

void LightSen_Init(void);
uint8_t Lightsen_Get(void);

#endif

LightSensor.c

#include "LightSensor.h"

void LightSen_Init(void)
{
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//使能时钟B
  
  //为初始化函数做准备
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义结构体
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;//设置PB的12引脚
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ;//设置上拉模式
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz ;//设置输出速度为50MHZ，在输入模式下无效
  //初始化函数↓
  GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);//初始化
  
}
uint8_t Lightsen_Get(void)
{
  return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_13);
}

Beep.h

#ifndef __BEEP_H__
#define __BEEP_H__

#include "stm32f10x.h"

void Beep_Init(void); 
void Beep_ON(void);
void Beep_OFF(void);
void Beep_Turn(void);

#endif

Beep.c

#include "Beep.h"

void Beep_Init(void)
{
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//使能时钟B
  
  //为初始化函数做准备
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义结构体
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;//设置PB的12引脚
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;//设置输出模式为推挽输出
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz ;//设置输出速度为50MHZ
  //初始化函数↓
  GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);//初始化
  
  GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);  //初始化时默认低电平，我们主动设置输出高电平，使蜂鸣器不响

}

void Beep_ON(void)
{
  GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
}

void Beep_OFF(void)
{
  GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
}

void Beep_Turn(void)
{
  if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_12) == 0)//这个函数就是用来检测端口输出状态的函数，当检测输出端口为0时，将PB12置1
  {
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
  }
  else
  {
    GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);//当检测输出端口为1时，将PA1置0
  }
}

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "led.h"
#include "Delay.h"
#include "Beep.h"
#include "Key.h"
#include "LightSensor.h"

int main(void)
{
  Beep_Init();
  LightSen_Init();
  while(1)
  {
    if(Lightsen_Get() == 1)//光线较暗时，蜂鸣器鸣叫，Lightsen_Get()返回的值是默认的上拉模式高电平
    {
      Beep_ON();
    }
    else 
    {
      Beep_OFF();
    }
  }
}

LightSensor

GPIO的库函数

Table 1. GPIO 库函数

函数名	描述
GPIO_DeInit	将外设 GPIOx 寄存器重设为缺省值
GPIO_AFIODeInit	将复用功能（重映射事件控制和 EXTI 设置）重设为缺省值
GPIO_Init	根据 GPIO_InitStruct 中指定的参数初始化外设 GPIOx 寄存器
GPIO_StructInit	把 GPIO_InitStruct 中的每一个参数按缺省值填入
GPIO_ReadInputDataBit	读取指定端口管脚的输入
GPIO_ReadInputData	读取指定的 GPIO 端口输入
GPIO_ReadOutputDataBit	读取指定端口管脚的输出
GPIO_ReadOutputData	读取指定的 GPIO 端口输出
GPIO_SetBits	设置指定的数据端口位
GPIO_ResetBits	清除指定的数据端口位
GPIO_WriteBit	设置或者清除指定的数据端口位
GPIO_Write	向指定 GPIO 数据端口写入数据
GPIO_PinLockConfig	锁定 GPIO 管脚设置寄存器
GPIO_EventOutputConfig	选择 GPIO 管脚用作事件输出
GPIO_EventOutputCmd	使能或者失能事件输出
GPIO_PinRemapConfig	改变指定管脚的映射
GPIO_EXTILineConfig	选择 GPIO 管脚用作外部中断线路

GPIO_Init 函数

Table 2. 函数 GPIO_Init

函数名	GPIO_Init
函数原形	void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
功能描述	根据 GPIO_InitStruct 中指定的参数初始化外设 GPIOx 寄存器
输入参数 1	GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设
输入参数 2	GPIO_InitStruct：指向结构 GPIO_InitTypeDef 的指针，包含了外设 GPIO 的配置信息参阅 Section： GPIO_InitTypeDef 查阅更多该参数允许取值范围
输出参数	无
返回值	无
先决条件	无
被调用函数	无

GPIO_InitTypeDef structure结构体:

/*
GPIO_InitTypeDef 定义于文件"stm32f10x_gpio.h"： 
*/
typedef struct { 
u16 GPIO_Pin; 

GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; 

GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; 

} GPIO_InitTypeDef;

GPIO_Pin

GPIO_Pin 该参数选择待设置的 GPIO 管脚，使用操作符“|”可以一次选中多个管脚。可以使用下表中的任意组合。

Table 3. GPIO_Pin 值

GPIO_Pin		描述
GPIO_Pin_None	无管脚被选中
GPIO_Pin_0	选中管脚 0
GPIO_Pin_1	选中管脚 1
GPIO_Pin_2	选中管脚 2
GPIO_Pin_3	选中管脚 3
GPIO_Pin_4	选中管脚 4
GPIO_Pin_5	选中管脚 5
GPIO_Pin_6	选中管脚 6
GPIO_Pin_7	选中管脚 7
GPIO_Pin_8	选中管脚 8
GPIO_Pin_9	选中管脚 9
GPIO_Pin_10	选中管脚 10
GPIO_Pin_11	选中管脚 11
GPIO_Pin_12	选中管脚 12
GPIO_Pin_13	选中管脚 13
GPIO_Pin_14	选中管脚 14
GPIO_Pin_15	选中管脚 15
GPIO_Pin_All	选中全部管脚

GPIO_Speed

GPIO_Speed 用以设置选中管脚的速率。Table 184. 给出了该参数可取的值

Table 4. GPIO_Speed 值

GPIO_Speed	描述
GPIO_Speed_10MHz	高输出速率 10MHz
GPIO_Speed_2MHz	高输出速率 2MHz
GPIO_Speed_50MHz	高输出速率 50MHz

GPIO_Mode

GPIO_Mode 用以设置选中管脚的工作状态。Table 185. 给出了该参数可取的值

Table 5. GPIO_Mode 值

GPIO_Speed		描述
GPIO_Mode_AIN	模拟输入
GPIO_Mode_IN_FLOATING	浮空输入
GPIO_Mode_IPD	下拉输入
GPIO_Mode_IPU	上拉输入
GPIO_Mode_Out_OD	开漏输出
GPIO_Mode_Out_PP	推挽输出
GPIO_Mode_AF_OD	复用开漏输出
GPIO_Mode_AF_PP	复用推挽输出

注意：

当某管脚设置为上拉或者下拉输入模式，使用寄存器 Px_BSRR 和 PxBRR
GPIO_Mode 允许同时设置 GPIO 方向（输入/输出）和对应的输入/输出设置，：位[7:4]对应 GPIO 方向，位[4:0]对应配置。GPIO 方向有如下索引
- GPIO 输入模式 = 0x00
- GPIO 输出模式 = 0x01

Table 6. GPIO_Mode 的索引和编码

GPIO方向	索引	模式	设置	模式代码
GPIO Input	0x00	GPIO_Mode_AIN	0x00	0x00
GPIO_Mode_IN_FLOATING	0x04	0x04
GPIO_Mode_IPD	0x08	0x28
GPIO_Mode_IPU	0x08	0x48
GPIO Output	0x01	GPIO_Mode_Out_OD	0x04	0x14
GPIO_Mode_Out_PP	0x00	0x10
GPIO_Mode_AF_OD	0x0C	0x1C
GPIO_Mode_AF_PP	0x08	0x18

例：

/* Configure all the GPIOA in Input Floating mode */ 

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //初始化结构体

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All; //定义GPIO口

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;//设置输出速度？？

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //设置浮空输入

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化函数

GPIO_ReadInputDataBit 函数

Table 7. 函数 GPIO_ReadInputDataBit

函数名	GPIO_ReadInputDataBit
函数原形	uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
功能描述	读取指定端口管脚的输入
输入参数 1	GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设
输入参数 2	GPIO_Pin：待读取的端口位参阅 Section：GPIO_Pin 查阅更多该参数允许取值范围
输出参数	无
返回值	输入端口管脚值
先决条件	无
被调用函数	无

例：

/* Reads the seventh pin of the GPIOB and store it in ReadValue variable */ u8 ReadValue; 

ReadValue = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_7);

GPIO_ReadInputData函数

Table 8. 函数 GPIO_ReadInputData

函数名	GPIO_ReadInputData
函数原形	u16 GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx)
功能描述	读取指定的 GPIO 端口输入
输入参数	GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设
输出参数	无
返回值	GPIO 输入数据端口值
先决条件	无
被调用函数	无

例：

/*Read the GPIOC input data port and store it in ReadValue variable*/ u16 ReadValue; 

ReadValue = GPIO_ReadInputData(GPIOC);

GPIO_ReadOutputDataBit

Table 9. 函数 GPIO_ReadOutputDataBit

函数名	GPIO_ReadOutputDataBit
函数原形	u8 GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 GPIO_Pin)
功能描述	读取指定端口管脚的输出
输入参数 1	GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设
输入参数 2	GPIO_Pin：待读取的端口位参阅 Section：GPIO_Pin 查阅更多该参数允许取值范围
输出参数	无
返回值	输出端口管脚值
先决条件	无
被调用函数	无

例：

/* Reads the seventh pin of the GPIOB and store it in ReadValue variable */ u8 ReadValue; 

ReadValue = GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_7);

GPIO_ReadOutputData 函数

Table 10. 函数 GPIO_ReadOutputData

函数名	GPIO_ReadOutputData
函数原形	u16 GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx)
功能描述	读取指定的 GPIO 端口输出
输入参数	GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设
输出参数	无
返回值	GPIO 输出数据端口值
先决条件	无
被调用函数	无

例：

/* Read the GPIOC output data port and store it in ReadValue variable */ u16 ReadValue; 

ReadValue = GPIO_ReadOutputData(GPIOC);

GPIO_SetBits 函数

Table 11. 函数 GPIO_SetBits

函数名	GPIO_SetBits
函数原形	void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 GPIO_Pin)
功能描述	设置指定的数据端口位
输入参数 1	GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设
输入参数 2	GPIO_Pin：待设置的端口位该参数可以取 GPIO_Pin_x(x 可以是 0-15)的任意组合参阅 Section：GPIO_Pin 查阅更多该参数允许取值范围
输出参数	无
返回值	无
先决条件	无
被调用函数	无

例：

/* Set the GPIOA port pin 10 and pin 15 */ 

GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_15);

GPIO_ResetBits函数

Table 12. GPIO_ResetBits

函数名	GPIO_ResetBits
函数原形	void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 GPIO_Pin)
功能描述	清除指定的数据端口位
输入参数 1	GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设
输入参数 2	GPIO_Pin：待清除的端口位该参数可以取 GPIO_Pin_x(x 可以是 0-15)的任意组合参阅 Section：GPIO_Pin 查阅更多该参数允许取值范围
输出参数	无
返回值	无
先决条件	无
被调用函数	无

例：

/* Clears the GPIOA port pin 10 and pin 15 */ 

GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_15);

GPIO_WriteBit 函数

Table 13. 函数 GPIO_WriteBit

函数名	GPIO_WriteBit
函数原形	void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 GPIO_Pin, BitAction BitVal)
功能描述	设置或者清除指定的数据端口位
输入参数 1	GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设
输入参数 2	GPIO_Pin：待设置或者清除指的端口位该参数可以取 GPIO_Pin_x(x 可以是 0-15)的任意组合参阅 Section：GPIO_Pin 查阅更多该参数允许取值范围
输入参数 3	BitVal: 该参数指定了待写入的值该参数必须取枚举 BitAction 的其中一个值 Bit_RESET: 清除数据端口位 Bit_SET: 设置数据端口位
输出参数	无
返回值	无
先决条件	无
被调用函数	无

例：

/* Set the GPIOA port pin 15 */ 

GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_15, Bit_SET);

GPIO_Write 函数

Table 14. GPIO_Write

函数名	GPIO_Write
函数原形	void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 PortVal)
功能描述	向指定 GPIO 数据端口写入数据
输入参数 1	GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设
输入参数 2	PortVal: 待写入端口数据寄存器的值
输出参数	无
返回值	无
先决条件	无
被调用函数	无

例：

/* Write data to GPIOA data port */ 
GPIO_Write(GPIOA, 0x1101);

posted @ 2023-09-22 20:13 Sakura_Ji 阅读(272) 评论(0) 编辑收藏举报

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Sakura-Ji

STM32之GPIO外设

GPIO

前言

GPIO的介绍

GPIO的基本结构

GPIO的工作模式

输入模式

输出模式(数字输出)：

GPIO的使用方法

GPIO的实战应用

跑马灯(点灯大师第一步)（GPIO输出）

使用寄存器来点亮LED

使用库函数来点亮LED

流水灯

蜂鸣器（GPIO输出）

按键（GPIO输入）

使用寄存器按键来控制LED

使用库函数按键来控制LED

使用光敏传感器来控制蜂鸣器（库函数）

GPIO的库函数

GPIO_Init 函数

GPIO_Pin

GPIO_Speed

GPIO_Mode

GPIO_ReadInputDataBit 函数

GPIO_ReadInputData函数

GPIO_ReadOutputDataBit

GPIO_ReadOutputData 函数

GPIO_SetBits 函数

GPIO_ResetBits函数

GPIO_WriteBit 函数

GPIO_Write 函数

公告