單片機型號STM32F407VET6。
概述
GPIO的分類：
-
可接受5V輸入的（FT），絕大多數引腳都是；
-
只能接受3.3V輸入的（TTa），只有
PA4和PA5，就是DAC輸出的兩個引腳； -
其他，包括
BOOT0和NRST這兩個特殊功能的引腳。
GPIO不僅可以用作GPIO，每個GPIO都有復用功能（alternate function，AF）和附加功能（additional function），AF用GPIOx_AFR來配置，附加功能用外設中的寄存器。
一組GPIO為16個，從Px0到Px15，x為A到I，有些封裝上有些引腳不存在。
GPIO的功能主要有4類：
-
輸出，推挽（push-pull，PP）或開漏（open-drain，OD），可選上拉（pull-up，PU）或下拉（pull-down，PD），4檔速度；
-
AF，細節同上；
-
輸入，可選上拉或下拉；
-
模擬，用於ADC和DAC。
HAL
HAL把外部中斷也歸到了GPIO中，這里暫且不涉及外部中斷。
初始化這種事情我都交給STM32CubeMX來完成（STM32CubeIDE內置）。我已經初步領略到HAL的設計思想，以后專門開一篇寫。
GPIO有以下函數：
-
HAL_GPIO_Init()：初始化一組GPIO中的一個或多個； -
HAL_GPIO_DeInit()：把一組GPIO中的一個或多個還原為復位狀態； -
HAL_GPIO_ReadPin()：讀引腳電平，返回GPIO_PinState枚舉類型，可能值為GPIO_PIN_RESET = 0和GPIO_PIN_SET = 1； -
HAL_GPIO_WritePin()：寫引腳電平，是原子操作，允許中斷發生； -
HAL_GPIO_TogglePin()：翻轉引腳電平； -
HAL_GPIO_LockPin()：鎖定引腳配置，在復位前不可修改，引腳電平還可以寫。
#include "main.h"
#include <stdbool.h>
int main(void)
{
bool prev = true;
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
while (1)
{
if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port, KEY0_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
HAL_GPIO_WritePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin, GPIO_PIN_RESET);
else
HAL_GPIO_WritePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin, GPIO_PIN_SET);
bool now = HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port, KEY1_Pin) == GPIO_PIN_RESET;
if (!prev && now)
HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
prev = now;
HAL_Delay(1);
}
}
（STM32CubeMX生成的代碼是兩格縮進的，這讓我非常不爽！）
LED0和LED1分別連接到PA6和PA7，低電平亮；KEY0和KEY1分別連接到PE4和PE3，上拉。程序的功能為：KEY0按下時LED0亮，松開熄滅；KEY1按下時切換LED1的亮暗狀態。
寄存器
每一組GPIO都有10個寄存器：
-
GPIOx_MODER，32位，2位MODERy[1:0]一組（y為0到15，下同），設置GPIO模式； -
GPIOx_OTYPER，16位，1位OTy一組，設置GPIO輸出類型； -
GPIOx_OSPEEDR，32位OSPEEDRy[1:0]，設置GPIO輸出速度； -
GPIOx_PUPDR，32位PUPDRy[1:0]，設置上拉下拉； -
GPIOx_IDR，16位IDRy，讀取輸入電平； -
GPIOx_ODR，16位ODRy，設置輸出電平； -
GPIOx_BSRR，低16位BSy，寫1把GPIOx_ODR中對應位置1；高16位BRy，寫1把GPIOx_ODR中對應位清0；同時寫1時BSy優先； -
GPIOx_LCKR：低16為LCKy，第16位LCKK，需要一個特定的寫入過程（參考datasheet或HAL_GPIO_LockPin實現），可以鎖定GPIOx_MODER、GPIOx_OTYPER、GPIOx_OSPEEDR、GPIOx_PUPDR、GPIOx_AFRL、GPIOx_AFRH這6個控制寄存器中的對應位； -
GPIOx_AFRL和GPIOx_AFRH，4位AFRHy[3:0]為一組，設置復用輸出。
GPIO的輸出級有一個NMOS和一個PMOS：
-
在推挽輸出模式下，
ODRx為0，NMOS導通；ODRx為1，PMOS導通； -
在開漏輸出模式下，
ODRx為0，NMOS導通；ODRx為1，高阻態；PMOS都不會導通。
開漏輸出的應用有矩陣鍵盤和I²C等，需要上拉電阻，通常用內置的即可。
用寄存器重寫上面的程序：
#include "main.h"
#include <stdbool.h>
#define LED0_Bit 6
#define LED1_Bit 7
#define KEY0_Bit 4
#define KEY1_Bit 3
int main(void)
{
bool prev = true;
HAL_Init();
SystemClock_Config();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
LED0_GPIO_Port->ODR |= 1 << LED0_Bit;
LED0_GPIO_Port->MODER |= 0b01 << (LED0_Bit * 2);
LED1_GPIO_Port->ODR |= 1 << LED1_Bit;
LED1_GPIO_Port->MODER |= 0b01 << (LED1_Bit * 2);
__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
KEY0_GPIO_Port->PUPDR |= 0b01 << (KEY0_Bit * 2);
KEY1_GPIO_Port->PUPDR |= 0b01 << (KEY1_Bit * 2);
while (1)
{
if (!(KEY0_GPIO_Port->IDR & 1 << KEY0_Bit))
LED0_GPIO_Port->BSRR = 1 << (16 + LED0_Bit);
else
LED0_GPIO_Port->BSRR = 1 << LED0_Bit;
bool now = !(KEY1_GPIO_Port->IDR & 1 << KEY1_Bit);
if (!prev && now)
LED1_GPIO_Port->ODR ^= 1 << LED1_Bit;
prev = now;
HAL_Delay(1);
}
}
只把GPIO相關的改成了寄存器操作，時鍾之類的還是用的HAL。