STM32学习笔记（二）：GPIO口工作原理

STM32每个IO口具有7个寄存器来控制，每个IO口都可以自由进行编程控制，我们编程实际上控制的是通过控制那7个寄存器来控制我们的IO口，我们可以通过编程控制IO口，把IO口配置成如下八种模式：

1、输入浮空
2、输入上拉
3、输入下拉
4、模拟输入
5、开漏输出
6、推挽输出
7、推挽式复用功能
8、开漏复用功能

 

每个IO口所对应的7个寄存器分别是：

1.CRL和CRH：均为32位寄存器

2.IDR和ODR：均为32位寄存器，但是只用到了低16位

3.BRR：16位寄存器，用于复位

4.LCKR：32位，锁存寄存器

 

下面是STM32的端口配置表17，来自于《STM32中文参考手册V10》：

以及表18，输出模式位：

一.寄存器CRL和CRH

接下来我们看看端口低配置寄存器 CRL 的描述，如图所示：

 

CRH 的作用和 CRL 完全一样，只是 CRL 控制的是低 8 位输出口，而 CRH 控制的是高 8位输出口。

在固件库开发中，操作寄存器 CRH 和 CRL 来配置 IO 口的模式和速度是通过 GPIO 初始化函数完成：

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

第一个参数是用来指定 GPIO，取值范围为 GPIOA~GPIOG。
第二个参数为初始化参数结构体指针，结构体类型为 GPIO_InitTypeDef

初始化 GPIO 的常用格式是：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;  //LED0-->PB.5 端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度 50MHz
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//根据设定参数配置 GPIO

IO 口速度设置，有三个可选值，在 MDK 中同样是通过枚举类型定义：

typedef enum
{
GPIO_Speed_10MHz = 1,
GPIO_Speed_2MHz,
GPIO_Speed_50MHz
}GPIOSpeed_TypeDef;

模式则有8个可选.在MDK当中的定义如下：

typedef enum
{ GPIO_Mode_AIN = 0x0, //模拟输入
GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,  //浮空输入
GPIO_Mode_IPD = 0x28, //下拉输入
GPIO_Mode_IPU = 0x48, //上拉输入
GPIO_Mode_Out_OD = 0x14, //开漏输出
GPIO_Mode_Out_PP = 0x10, //通用推挽输出
GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C, //复用开漏输出
GPIO_Mode_AF_PP = 0x18  //复用推挽
}GPIOMode_TypeDef;

 

二，寄存器IDR

IDR 是一个端口输入数据寄存器，一共有32位但是只用了低 16 位，因此只能以16 位的形式读出。且该寄存器为只读寄存器。

寄存器描述，如下图所示：

这个寄存器用于查看IO口的电平状态。

 在固件库中操作 IDR 寄存器读取 IO 端口数据是通过 GPIO_ReadInputDataBit 函数实现的：

uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

比如我要读 GPIOA.5 的电平状态，那么方法是：

GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_5);

返回值是 1(Bit_SET)或者 0(Bit_RESET)

三.寄存器ODR

是一个端口输出数据寄存器，也只用了低 16 位，从该寄存器读取数据可以用于判断当前 IO 口的输出状态。从该寄存器写入数据可以用于判断某个IO口的输出电平高低。其原理如下图所示：

 

 

在固件库中设置 ODR 寄存器的值来控制 IO 口的输出状态是通过函数 GPIO_Write 来实现的：

void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);

该函数一般用来往一次性一个 GPIO 的多个端口设值。

四.寄存器BSRR

 这个寄存器是端口位设置/清除寄存器，用来设置 GPIO 端口的输出位是 1 还是 0，和ODR寄存器有着类似的作用。描述如下图所示：

 

该寄存器通过举例子可以很清楚了解它的使用方法。例如你要设置 GPIOA 的第 1 个端口值为 1，那么你只需要往寄存器 BSRR 的低 16 位对应位写 1 即可：

GPIOA->BSRR=1<<1;

如果你要设置 GPIOA 的第 1 个端口值为 0，你只需要往寄存器高 16 位对应为写 1 即可：

GPIOA->BSRR=1<<(16+1)

该寄存器往相应位写 0 是无影响的，所以我们要设置某些位，我们不用管其他位的值。