2021年02月03日 | STM32F4XXGPIO知识点总结<2>——GPIO寄存器介绍

在使用库函数编写STM32单片机GPIO程序时，一般都是通过配置相应的寄存器来实现具体的功能。下面将根据《STM32参考手册》对各个寄存器进行梳理。

每个通用I/O端口包括4个32位配置寄存器（GPIOx_MODER、GPIOx_OTYPER、GPIOx_OSPEEDR和GPIOx_PUPDR）、2个32位数据寄存器（GPIOx_IDR和GPIOx_ODR）、一个32位置位/复位寄存器（GPIOx_BSRR）、1个32位锁存寄存器（GPIOx_LCKR）和2个32位复用功能选择寄存器（GPIOx_AFRH和GPIOx_AFRL）。

GPIO按照功能分类：

（1）I/O端口控制寄存器

每个GPIO有4个32位存储器映射的控制寄存器（GPIOx_MODER、GPIOx_OTYPER、GPIOx_OSPEEDR、GPIOx_PUPDR）,可配置多达16个I/O。GPIOx_MODER寄存器用于选择I/O方向（输入、输出、AF、模拟）。GPIOx_OTYPER和GPIOx_OSPEEDR寄存器分别用于选择输出类型（推挽或开漏）和速度（无论采用哪种I/O方向，都会直接将I/O速度引脚连接到相应的GPIOx_OSPEEDR寄存器位）。无论采用哪种I/O方向，GPIOx_PUPDR寄存器都用于选择上拉/下拉

（2）I/O端口数据寄存器

每个GPIO都具有2个16位数据寄存器：输入和输出数据寄存器（GPIOx_IDR和GPIOx_ODR）。GPIOx_ODR用于存储输出数据，可对其进行读/写访问。通过I/O输入的数据存储到输入数据寄存器（GPIOx_IDR）中，它是一个只读寄存器。

（3）I/O数据为操作

置位复位寄存器（GPIOx_BSRR）是一个32位寄存器，它允许应用程序在输出数据寄存器（GPIOx_ODR）中对各个单独的数据为执行置位和复位操作。置位复位寄存器的大小是GPIOx_ODR的两倍。具体实现机理参考GPIOx_BSRR寄存器的介绍。

（4）GPIO锁定机制

通过将特定的写序列应用到GPIOx_LCKR寄存器可以冻结GPIO控制寄存器。冻结的寄存器包括GPIOx_MODER、GPIOx_OTYPER、GPIOx_OSPEEDR、GPIOx_PUPDR、GPIOx_AFRL和GPIOx_AFRH。具体锁定设置参考GPIOx_LCKR寄存器介绍。

下面对GPIO寄存器进行详细的介绍。可通过字节、半字或字对GPIO寄存器进行访问。

GPIO端口模式寄存器（GPIOx_MODER）(x=A...I)

GPIO port mode register

偏移地址：0x00

复位值：

0xA800 0000（端口A）

0x0000 0280（端口B）

0x0000 0000（其他端口）

位2y：2y+1    MODERy[1:0]:端口x配置位（Port x configuration bits）（y=0...15）

                      这些位通过软件写入，用于配置I/O方向模式。

                     00：输入（复位状态）

                     01：通用输出模式

                    10：复用功能模式

                    11：模拟状态

GPIO端口输出类型寄存器（GPIOx_OTYPER）(x = A...I)

GPIO port output type register

偏移地址：0x04

复位值：0x0000 0000

位31:16保留，必须保持复位值。

位15:0  OTY[1:0]:端口x配置位（PORT x configuration bits）（y=0...15）

这些位通过软件写入，用于配置I/O输出类型。

0：输出推挽（复位状态）

1：输出开漏

GPIO端口输出速度寄存器（GPIOx_OSPEEDR）(x=A...I)

GPIO port output speed register

偏移地址：0x08

复位值：

0x0000 00C0（端口B）

0x0000 0000（其它端口）

位2y：2y+1   OSPEEDRy[1:0]:端口x配置位（PORT x configuration bits）（y=0...15）

                      这些位通过软件写入，用于配置I/O输出速度。

                       00:2MHZ（低速）

                       01:25MHZ（中速）

                       10：50MHZ(快速)

                       11:30pF时为100MHZ（高速）（15pf时为80MHZ输出（最大速度））

GPIO端口上拉/下拉寄存器（GPIOx_PUPDR）(x=A...I)

GPIO port pull-up/pull-down register

偏移地址：0x0C

复位值：

0x6400 0000（端口A）

0x0000 0100（端口B）

0x0000 0000（其它端口）

位2y：2y+1  PUPDRy[1:0]:端口x配置位（PORT x configuration bits）（y=0...15）

这些位通过软件写入，用于配置I/O上拉或下拉

 00：无上拉或下拉

 01：上拉

 10：下拉

 11：保留

• GPIO端口输入数据寄存器（GPIOx_IDR）(x=A...I) 

GPIO port input data register

偏移地址：0x10

复位值：0x0000 XXXX（其中X表示未定义）

位31:16保留，必须保持复位值

位15:0  IDRy[15:0]:端口输入数据（Port input data）（y=0...15）

这些位为只读形式，只能在字模式下访问。它们包含相应I/O端口的输入值

GPIO端口输出数据寄存器（GPIOx_ODR）(x=A...I)

GPIO port output data register

偏移地址：0x14

复位值：0x0000 0000

位31:16保留，必须保持复位值。

位15:0 ODRy[15:0]:端口输出数据（Port output data）（y=0...15）

这些位可通过软件读取和写入

注意：通过写入GPIOx_BSRR寄存器，可以分别对ODR位进行置位和复位（x=A...I）

GPIO端口置位/复位寄存器（GPIOx_BSRR）（x=A...I）

GPIO port bit set/reset register

偏移地址：0x18

复位值：0x0000 0000

位31:16  BRy：端口x复位位y（Port x reset bit y）（y=0...15）

                         这些位为只写形式，只能在字、半字或者字节模式下访问。读取这些位可返回值0x0000

                        0：不会对相应位的ODRx位执行任何操作

                        1：对相应的ODRx位进行复位

 位15:0    BSy：端口x置位位y（Port x set bit y）（y=0...15）

                     这些位为只写形式，只能在字、半字或字节模式下访问。读取这些位可返回值0x0000

                    0：不会对相应的ODRx位执行任何操作

                    1：对相应的ODRx位进行置位

注意：如果同时对BSx和BRx置位，则BSx的优先级更高。

GPIO端口配置锁定寄存器（GPIOx_LCKR）(x=A...I)

GPIO port configuration lock register

当正确的写序列应用到第16位（LCKK）时，此寄存器将用于锁定端口位的配置。位[15:0]的值用于锁定GPIO的配置。在写序列期间，不能更改LCKR[15:0]的值。将LOCK序列应用到某个端口位后，在执行下一次复位之前，将无法对端口位的值进行更改。

注意：可使用特定的写序列对GPIOx_LCKR寄存器执行写操作。在此写序列期间只允许使用字访问（32位长）

每个锁定位冻结一个特定的配置寄存器（控制寄存器和复用功能寄存器）

偏移地址：0x1C

复位值：0x0000 0000

访问：仅32位字，读/写寄存器

位31:17保留，必须保持 复位值

位16 LCKK[16]：锁定键（Lock Key）

可随时读取此位。可使用锁定键写序列对其进行修改。

0：端口配置锁定键未激活。

1：端口锁定键已激活。直到MCU复位时，才锁定GPIOx_LCKR寄存器。

锁定键写序列：

WR LCKR[16] = '1' + LCKR[15:0]

WR LCKR[16] = '0' + LCKR[15:0]

WR LCKR[16] = '1' + LCKR[15:0]

RD LCKR

RD LCKR[16]= '1'

注意：在锁定键写序列期间，不能更改LCK[15:0]的值。

锁定序列中的任何错误都将中止锁定操作

在任一端口位上的第一个锁定序列之后，对LCKK位的任何读访问都将返回‘1’，直到下一次CPU复位为止。

位15:0 LCKy：端口x锁定位y（port x lock bit y ）（y = 0...15）

这些位都是读/写位，但只能在LCKK位等于‘0’时执行写操作

0：端口配置未锁定

1：端口配置已锁定

• GPIO复用功能低位寄存器（GPIOx_AFRL）(x=A...I)

GPIO alterate function low register

偏移地址：0x20

复位值：0x0000 0000

位31:0  AFRLy：端口x位y的复用功能选择（Alternate function selection for port x bit y）（y=0...7）

这些位通过软件写入，用于配置复用功能I/O。

AFRLy选择：

0000：AF0          0001：AF1        0010：AF2        0011:AF3       

0100:AF4            0101:AF5           0110:AF6           0111:AF7

1000:AF8            1001:AF9           1010:AF10        1011:AF11

1100:AF12           1101:AF13        1110:AF14         1111:AF15

• GPIO复用功能高位寄存器（GPIOx_AFRH）(x=A...I）

GPIO alternate function high register

偏移地址：0x24

复位值：0x0000 0000

位31:0  AFRHy：端口x位y的复用功能选择（Alternate function selection for port x bit y）（y=0...7）

这些位通过软件写入，用于配置复用功能I/O。

AFRLy选择：

0000：AF0          0001：AF1        0010：AF2        0011:AF3       

0100:AF4            0101:AF5           0110:AF6           0111:AF7

1000:AF8            1001:AF9           1010:AF10        1011:AF11

1100:AF12           1101:AF13        1110:AF14         1111:AF15