STM32學習筆記(二):GPIO口工作原理


STM32每個IO口具有7個寄存器來控制,每個IO口都可以自由進行編程控制,我們編程實際上控制的是通過控制那7個寄存器來控制我們的IO口,我們可以通過編程控制IO口,把IO口配置成如下八種模式:

1、輸入浮空
2、輸入上拉
3、輸入下拉
4、模擬輸入
5、開漏輸出
6、推挽輸出
7、推挽式復用功能
8、開漏復用功能

 

每個IO口所對應的7個寄存器分別是:

1.CRL和CRH:均為32位寄存器

2.IDR和ODR:均為32位寄存器,但是只用到了低16位

3.BRR:16位寄存器,用於復位

4.LCKR:32位,鎖存寄存器

 

下面是STM32的端口配置表17,來自於《STM32中文參考手冊V10》:

以及表18,輸出模式位:

一.寄存器CRL和CRH

接下來我們看看端口低配置寄存器 CRL 的描述,如圖所示:

 

CRH 的作用和 CRL 完全一樣,只是 CRL 控制的是低 8 位輸出口,而 CRH 控制的是高 8位輸出口。

在固件庫開發中,操作寄存器 CRH 和 CRL 來配置 IO 口的模式和速度是通過 GPIO 初始化函數完成:

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

第一個參數是用來指定 GPIO,取值范圍為 GPIOA~GPIOG。
第二個參數為初始化參數結構體指針,結構體類型為 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; //推挽輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度 50MHz
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//根據設定參數配置 GPIO

IO 口速度設置,有三個可選值,在 MDK 中同樣是通過枚舉類型定義:

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

模式則有8個可選.在MDK當中的定義如下:

typedef enum
{ GPIO_Mode_AIN = 0x0, //模擬輸入
GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,  //浮空輸入
GPIO_Mode_IPD = 0x28, //下拉輸入
GPIO_Mode_IPU = 0x48, //上拉輸入
GPIO_Mode_Out_OD = 0x14, //開漏輸出
GPIO_Mode_Out_PP = 0x10, //通用推挽輸出
GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C, //復用開漏輸出
GPIO_Mode_AF_PP = 0x18  //復用推挽
}GPIOMode_TypeDef;

 

二,寄存器IDR

IDR 是一個端口輸入數據寄存器,一共有32位但是只用了低 16 位,因此只能以16 位的形式讀出。且該寄存器為只讀寄存器。

寄存器描述,如下圖所示:

這個寄存器用於查看IO口的電平狀態。

 在固件庫中操作 IDR 寄存器讀取 IO 端口數據是通過 GPIO_ReadInputDataBit 函數實現的:

uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

比如我要讀 GPIOA.5 的電平狀態,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

是一個端口輸出數據寄存器,也只用了低 16 位,從該寄存器讀取數據可以用於判斷當前 IO 口的輸出狀態。從該寄存器寫入數據可以用於判斷某個IO口的輸出電平高低。其原理如下圖所示:

 

 

在固件庫中設置 ODR 寄存器的值來控制 IO 口的輸出狀態是通過函數 GPIO_Write 來實現的:

void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);

該函數一般用來往一次性一個 GPIO 的多個端口設值。

四.寄存器BSRR

 這個寄存器是端口位設置/清除寄存器,用來設置 GPIO 端口的輸出位是 1 還是 0,和ODR寄存器有着類似的作用。描述如下圖所示:

 

該寄存器通過舉例子可以很清楚了解它的使用方法。例如你要設置 GPIOA 的第 1 個端口值為 1,那么你只需要往寄存器 BSRR 的低 16 位對應位寫 1 即可:

GPIOA->BSRR=1<<1;

如果你要設置 GPIOA 的第 1 個端口值為 0,你只需要往寄存器高 16 位對應為寫 1 即可:

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

該寄存器往相應位寫 0 是無影響的,所以我們要設置某些位,我們不用管其他位的值。


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