前言

本文主要介绍HAL库中Stm32F429的GPIO用法。主要参考资料：

• STM32F439xx HAL USER Manual

• STM32F429数据手册

关于GPIO寄存器相关知识，可以参阅stm32F4xx中文参考手册，里面对于硬件底层以及寄存器有详细的介绍，本文不再详细展开。在使用HAL库的时候，即使不了解底层硬件和寄存器知识，同样可以完成项目的开发。此处，只需要了解HAL库驱动函数的使用方法即可。了解驱动函数的使用方法可以通过以下两种途径：

• 阅读源程序和其中的注释

• 阅读用户手册

用户手册在HAL库压缩包中自带，相对地址在：STM32Cube_FW_F4_V1.11.0DriversSTM32F4xx_HAL_Driver 。如下图所示：

可以知道，没有F429直接对应的用户手册，所以，我们可以选择比较相近的F439手册。

主要功能与使用方法

功能

HAL库的GPIO驱动模块。主要提供以下两种功能：

• 初始化和去初始化功能。

• IO操作功能。

使用方法

1. 使能GPIO AHB时钟，使用函数： __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE() 。

2. 配置GPIO引脚功能，使用函数： HAL_GPIO_Init() 以及结构体 GPIO_InitTypeDef。

1. 通过结构体中成员 “mode” 配置IO模式。相关寄存器为(GPIOx_MODER)。

2. 通过结构体中成员“pull”激活上拉电阻下拉电阻。相关寄存器为“ GPIOx_PUPDR ”。

3. 通过结构体中成员“speed”改变引脚的速度。相关寄存器为“GPIOx_OSPEEDR”

4. 通过结构体中成员“alternate”改变引脚的复用功能。相关寄存器为“GPIOx_AFRL和GPIOx_AFRH”

3. 在外部中断启用的情况下，需要使用 HAL_NVIC_SetPriority（） 配置映射到EXTI行的NVIC IRQ优先级，并使用 HAL_NVIC_EnableIRQ（） 启用它。

4. 在输入模式情况下，使用 HAL_GPIO_ReadPin() 获取引脚电平状态。

5. 在输出模式情况下，使用 HAL_GPIO_WritePin()/HAL_GPIO_TogglePin() 函数来改变引脚电平状态。

6. 使用 HAL_GPIO_LockPin() 锁定引脚状态，锁定状态一直维持到下次启动之前。

注意：

1. 结构体中mode 成员中的模拟模式，适用于该引脚用于ADC或者DAC。

2. 结构体中“mode”成员除了与GPIOx_MODER 寄存器相关的数据，还有一些与外部中断模式有关的参数。

函数与结构体

函数

void  HAL_GPIO_Init (GPIO_TypeDef *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init) 

根据参数GPIO_Init初始化GPIOx外设。

void  HAL_GPIO_DeInit (GPIO_TypeDef *GPIOx, uint32_t GPIO_Pin) 

去初始化，复位GPIO外设寄存器到他们初始的默认值。

GPIO_PinState  HAL_GPIO_ReadPin (GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

读取特定的输入输入引脚。

void  HAL_GPIO_WritePin (GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState) 

置位或者清除选定的数据位。

void  HAL_GPIO_TogglePin (GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin) 

反转特定的GPIO引脚。

HAL_StatusTypeDef  HAL_GPIO_LockPin (GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin) 

锁定GPIO引脚配置寄存器。

void  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler (uint16_t GPIO_Pin)

该函数处理EXIT中断请求。

__weak void  HAL_GPIO_EXTI_Callback (uint16_t GPIO_Pin) 

EXTI 线路检测回调。

参数与结构体

GPIO_TypeDef *GPIOx

在F429中，x可以取 (A-K) 。其具体定义为：

#define GPIOA               ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)

#define GPIOB               ((GPIO_TypeDef *) GPIOB_BASE)

#define GPIOC               ((GPIO_TypeDef *) GPIOC_BASE)

#define GPIOD               ((GPIO_TypeDef *) GPIOD_BASE)

#define GPIOE               ((GPIO_TypeDef *) GPIOE_BASE)

#define GPIOF               ((GPIO_TypeDef *) GPIOF_BASE)

#define GPIOG               ((GPIO_TypeDef *) GPIOG_BASE)

#define GPIOH               ((GPIO_TypeDef *) GPIOH_BASE)

#define GPIOI               ((GPIO_TypeDef *) GPIOI_BASE)

#define GPIOJ               ((GPIO_TypeDef *) GPIOJ_BASE)

#define GPIOK               ((GPIO_TypeDef *) GPIOK_BASE)

定义的详细解析，可以参考上一篇博客：。其本质是一个常量地址。

对应结构体定义为：

typedef struct

{

  __IO uint32_t MODER;    /*!< GPIO port mode register,               Address offset: 0x00      */

  __IO uint32_t OTYPER;   /*!< GPIO port output type register,        Address offset: 0x04      */

  __IO uint32_t OSPEEDR;  /*!< GPIO port output speed register,       Address offset: 0x08      */

  __IO uint32_t PUPDR;    /*!< GPIO port pull-up/pull-down register,  Address offset: 0x0C      */

  __IO uint32_t IDR;      /*!< GPIO port input data register,         Address offset: 0x10      */

  __IO uint32_t ODR;      /*!< GPIO port output data register,        Address offset: 0x14      */

  __IO uint32_t BSRR;     /*!< GPIO port bit set/reset register,      Address offset: 0x18      */

  __IO uint32_t LCKR;     /*!< GPIO port configuration lock register, Address offset: 0x1C      */

  __IO uint32_t AFR[2];   /*!< GPIO alternate function registers,     Address offset: 0x20-0x24 */

} GPIO_TypeDef;

此结构体对应着F429的GPIO寄存器，可以通过操作该结构体的成员变量，直接操纵对应寄存器。至于每个结构体的详细含义，请参考< STM32F4XX参考手册 >，此处不再赘述。

uint16_t GPIO_Pin

确定端口的引脚位。此参数可以取GPIO_PIN_x，其中x的取值范围为[0,15]。具体的定义如下：

#define GPIO_PIN_0                 ((uint16_t)0x0001U)  /* Pin 0 selected    */

#define GPIO_PIN_1                 ((uint16_t)0x0002U)  /* Pin 1 selected    */

#define GPIO_PIN_2                 ((uint16_t)0x0004U)  /* Pin 2 selected    */

#define GPIO_PIN_3                 ((uint16_t)0x0008U)  /* Pin 3 selected    */

#define GPIO_PIN_4                 ((uint16_t)0x0010U)  /* Pin 4 selected    */

#define GPIO_PIN_5                 ((uint16_t)0x0020U)  /* Pin 5 selected    */

#define GPIO_PIN_6                 ((uint16_t)0x0040U)  /* Pin 6 selected    */

#define GPIO_PIN_7                 ((uint16_t)0x0080U)  /* Pin 7 selected    */

#define GPIO_PIN_8                 ((uint16_t)0x0100U)  /* Pin 8 selected    */

#define GPIO_PIN_9                 ((uint16_t)0x0200U)  /* Pin 9 selected    */

#define GPIO_PIN_10                ((uint16_t)0x0400U)  /* Pin 10 selected   */

#define GPIO_PIN_11                ((uint16_t)0x0800U)  /* Pin 11 selected   */

#define GPIO_PIN_12                ((uint16_t)0x1000U)  /* Pin 12 selected   */

#define GPIO_PIN_13                ((uint16_t)0x2000U)  /* Pin 13 selected   */

#define GPIO_PIN_14                ((uint16_t)0x4000U)  /* Pin 14 selected   */

#define GPIO_PIN_15                ((uint16_t)0x8000U)  /* Pin 15 selected   */

#define GPIO_PIN_All               ((uint16_t)0xFFFFU)  /* All pins selected */

#define GPIO_PIN_MASK              ((uint32_t)0x0000FFFFU) /* PIN mask for assert test */

GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init

该参数对应GPIO功能初始化的所有参数，具体含义需要解析结构体成员，结构体的定义如下：

typedef struct

{

  uint32_t Pin;       /*!< Specifies the GPIO pins to be configured.

                           This parameter can be any value of @ref GPIO_pins_define */

  uint32_t Mode;      /*!< Specifies the operating mode for the selected pins.

                           This parameter can be a value of @ref GPIO_mode_define */

  uint32_t Pull;      /*!< Specifies the Pull-up or Pull-Down activation for the selected pins.

                           This parameter can be a value of @ref GPIO_pull_define */

  uint32_t Speed;     /*!< Specifies the speed for the selected pins.

                           This parameter can be a value of @ref GPIO_speed_define */

  uint32_t Alternate;  /*!< Peripheral to be connected to the selected pins. 

                            This parameter can be a value of @ref GPIO_Alternate_function_selection */

}GPIO_InitTypeDef;

该结构体有五个成员变量，都与GPIO初始化相关。

Pin

指定需要初始化的GPIO引脚。该参数可以取GPIO引脚定义的任意值。其定义值可以取节uint16_t GPIO_Pin中的定义部分任意值，此处不再列出。

Mode

指定特定引脚的模式选择。参数可以取：

#define  GPIO_MODE_INPUT                        ((uint32_t)0x00000000U)   /*!< Input Floating Mode                   */

#define  GPIO_MODE_OUTPUT_PP                    ((uint32_t)0x00000001U)   /*!< Output Push Pull Mode                 */

#define  GPIO_MODE_OUTPUT_OD                    ((uint32_t)0x00000011U)   /*!< Output Open Drain Mode                */

#define  GPIO_MODE_AF_PP                        ((uint32_t)0x00000002U)   /*!< Alternate Function Push Pull Mode     */

#define  GPIO_MODE_AF_OD                        ((uint32_t)0x00000012U)   /*!< Alternate Function Open Drain Mode    */

#define  GPIO_MODE_ANALOG                       ((uint32_t)0x00000003U)   /*!< Analog Mode  */

#define  GPIO_MODE_IT_RISING                    ((uint32_t)0x10110000U)   /*!< External Interrupt Mode with Rising edge trigger detection          */