2020年06月11日 | STM32自学笔记(一)GPIO配置与使用

由于是stm32学习的第一个章节，会啰嗦一些，旨在帮助和我一样刚接触stm32时一头雾水的朋友，更好地理解、学会它。

很多学过51，刚开始学stm32的朋友可能会和我一样十分不适应，在我看来，stm32与51代码最大的区别在于，stm32几乎所有外设都要进行配置过后才能使用，比如说你想操作一个IO口，那么首先要对这个IO口所挂载的时钟进行使能，再对此IO口进行配置、使能。这也是为什么51点亮一个LED只需要一行代码，你找到的stm32的代码却看着都让人头大的原因。

为什么要进行初始化（配置）？就GPIO来说，51的IO口很简单，能且只能实现高低电平的输入输出；而stm32可以在此基础上，指定GPIO输入输出的类型，速率等一系列参数，正因为stm32可以实现更多的功能，因此要进行初始化，指定GPIO的参数。实际上配置完成后，就使用上来说是不会比51复杂到哪去的。因此，先耐着性子学会GPIO的配置吧。

认识GPIO初始化

首先要适应这种stm32的代码风格：对每个模块都写一个xxx_Init()函数进行初始化（配置）。至于这个函数里要写些什么，视这个模块用到哪些功能而定。比如说我想写一个程序控制LED的亮灭，需要用到GPIO，所以要做以下的事情：对GPIO的时钟进行使能、对GPIO进行初始化。把这两个过程写在一个名为LED_Init（）的函数中，这样只需要在main()中调用一下LED_Init（）就可以实现LED模块的初始化了。

本章仅讲解GPIO的初始化，其他功能怎么初始化在以后的章节中会进行讲解。

首先，我们要认识下面这个结构体：GPIO_InitTypeDef

typedef struct 

{  

    uint16_t GPIO_Pin;     

    GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;    

    GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;  

}GPIO_InitTypeDef; 

它具有三个成员变量：GPIO_Pin，  GPIO_Speed，  GPIO_Mode

对于GPIO的配置其实就是指定这三个参数的值。接下来通过一个实例讲解这三个变量的含义。

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 

这便是GPIO初始化的常用格式（事实上stm32任何外设的初始化都可以参照这种格式）

1.首先，要实例化一个GPIO_InitTypeDef对象，名为GPIO_InitStructure。

2.接下来对它的三个成员变量进行配置。其中GPIO_Pin用来设置是要初始化哪个或者哪些IO口（这里要注意，决定的不是A、B、C...，而是GPIOx后面的数字，也就是16个引脚中的哪一个）； GPIO_Mode 是用来设置输出输入模式（GPIO共有8种模式，这里用到的是推挽输出）；GPIO_Speed 是IO口速度设置，有2M、10M、50M三个可选值。

3.最后，调用一下GPIO_Init（）函数，GPIO的初始化就完成了。GPIO_Init（）第一个参数填GPIOx，也就是确定A、B、C...，结合前面设置的GPIO_Pin，就确定了具体是哪一个IO口；第二个参数填 &GPIO_InitStructure，将我们之前设置好的参数通过GPIO_InitStructure这个对象输入进去，实现GPIO的初始化。

完整的GPIO初始化流程

接下来给出一个完整的GPIO初始化实例，用了两个IO口（PB5、PE5）分别控制两个LED。

void LED_Init(void)

{

 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

                        //GPIO_InitTypeDef结构体用于配置GPIO，首先实例化一个它的对象

 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE); //使能PB、PE端口的时钟

 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; //IO口速度为50MHz

 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //根据设定的参数初始化GPIOB.5

 GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5); //PB.5 输出高电平

 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;     //LED1-->PE.5 端口配置

 GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);   //推挽输出，IO口速度为50MHz

    //这里虽然配置的是另一个IO口PE.5，但仍旧使用了上面配置PB.5时的对象，是因为两个IO参数一样，若出现参数不一样的情况，要重新实例化一个对象（或者更改之前对象的参数）

 GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5); //PE.5 输出高电平

}

认真理解这段代码。其中有两句代码是之前没有提到过的，分别是时钟的使能与GPIO_SetBits() 这个函数。

GPIO 是挂载在 APB2 总线上的外设，在固件库中对挂载在 APB2 总线上的外设时钟使能是通过函数 RCC_APB2PeriphClockCmd()来实现的，至于其他情况下时钟使能是什么函数，在以后的章节中会提到。

至于GPIO_SetBits() 在下文进行讲解。

IO口操作

GPIO配置完成后，就可以对IO口进行操作了。常用两种方式进行操作，效果是一样的。

寄存器版

在sys.h中有以下定义

#define PBout(n)   BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n)  //输出

#define PBin(n)    BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n)  //输入 

......

//这里由于篇幅关系仅给出GPIOB的定义，其余GPIO端口都有类似定义

这使IO口的操作变得和51一样简单

#define LED PBout(5) //define下提高程序可读性

...

LED = 1; //输出高电平

LED = 0; //输出低电平

LED_in = PBin(5); //读取PB.5电平

可以直接用PBout(5)=1进行GPIOB.5的高电平输出，也可以像51一样先宏定义改个名称，增强可读性。

库函数版

//输出

GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8); //PB.8输出高电平

GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8); //PB.8输出低电平

//输入

GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_2) //读取PE.2电平

Tips：操作IO口前，必须先进行对应的GPIO初始化