• 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。

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