2021年12月22日 | 三、STM8的学习笔记-----GPIO操作

3.1.前言

STM8系列是意法半导体公司生产的8位的单片机。该型号单片机分为STM8A、STM8S、STM8L三个系列。本次学习我采用的STM8S103这块板；

在我的学习过程中，学习单片机，首先得知道如何控制它的GPIO口。关于GPIO共有12种工作模式，如果理解了这12种工作模式，那么在GPIO的学习过程中也会事半功倍。

3.2.对STM8的GPIO介绍

GPIO(英文：General-purpose input/output),通用型之输入输出的简称。其引角可以供使用者由程序控制并自由使用，通过对PIN脚的初始化可以实现通用输入（GPI）或者输出（GPO）或通用输入输出（GPIO）。

3.3.简单操作单个I/O口

STM8系列的单片机每一个端口都有一个输出数据寄存器（ODR），一个引脚输入寄存器（IDR），一个数据方向寄存器（DDR）。任何一个I/O引脚可以通过对DDR，ODR，CR1，CR2寄存器的相应位进行编程来配置。一个I/O口在工作是输入还是输出取决于该口数据方向寄存器的状态，对常用的几个寄存器介绍如下：

1、端口x数据方向寄存器（Px_DDR）

地址偏移值：0x20

复位值：0x00

 Px_DDR寄存器用于配置I/O口的输入输出模式，如果要点亮led灯，则需把与led灯相连的口配置成输出模式，如把PD4口的DDR寄存器置1，寄存器的配置如上图所示，即 PD_DDR|=0x01；就是DDR与十六进制10（00010000）相或。任何数与0相或都不变，与1相或则为1，所以相或有置位的效果，从右边低位0开始算起，第五个口刚好是PD4口，所以就是将PD4设置为输出模式。

2、端口x输出数据寄存器（Px_ODR） 

地址偏移量：0x00

复位值：0x00

 该寄存器通常只在IO口配置成输出时起作用，ODR寄存器里的值，表示输出模式下，IO口引脚上的值。所以，要想把IO口里某个或多个引脚置高或置低，只需操作ODR即可，寄存器如上图所示。

3、端口x输入寄存器（Px_IDR）

地址偏移值：0x03

复位值：0x00

当IO口配置为输入时，可从此寄存器中读取当前IO口的状态值。

4、端口x控制寄存器1（Px_CR1）

地址偏移值：0x03

复位值：0x00

通常，模拟开漏输出需要外接上拉电阻，驱动能力较强，推挽输出不需要外接电阻，驱动能力较弱，对于led灯的点亮，推挽输出模式足以，所以 通常将IO口设置为推挽输出模式，当然设置为开漏输出模式的时候，在学习的过程中可能会遇到。

5、端口x控制寄存器2（Px_CR2）

地址偏移值：0x04

复位值：0x00

CR2控制寄存器多用来在输入模式下控制外部中断，在输出模式下作用不大。至此，我们已经把所有的GPIO口的寄存器都了解完了。

6、硬件连接原理

操作单个IO口，以点亮LED灯为例子，只需要配置PD4口就好

将下列代码放置在主函数中

PD_DDR |=0x10;     //将PD.4设置为输出模式

PD_CR1|=0x10;;     //将PD.4设置为推挽输出模式

PD_CR2 &= ~0x10; //设置PD.4输出速率最大为2MHZ

PD_ODR |=0x10;    //即PD.4=1

while(1)

操作单个IO口就简单讲到这里

下面就来了解STM8的12种I/O模式，在官方官方IAR例程中的库文件stm8s_gpio.h文件中可以找到，STM8全部的IO模式。

typedef enum
{
  GPIO_MODE_IN_FL_NO_IT      = (uint8_t)0x00,  /*!< Input floating, no external interrupt */
  GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT      = (uint8_t)0x40,  /*!< Input pull-up, no external interrupt */
  GPIO_MODE_IN_FL_IT         = (uint8_t)0x20,  /*!< Input floating, external interrupt */
  GPIO_MODE_IN_PU_IT         = (uint8_t)0x60,  /*!< Input pull-up, external interrupt */
  GPIO_MODE_OUT_OD_LOW_FAST  = (uint8_t)0xA0,  /*!< Output open-drain, low level, 10MHz */
  GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST  = (uint8_t)0xE0,  /*!< Output push-pull, low level, 10MHz */
  GPIO_MODE_OUT_OD_LOW_SLOW  = (uint8_t)0x80,  /*!< Output open-drain, low level, 2MHz */
  GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_SLOW  = (uint8_t)0xC0,  /*!< Output push-pull, low level, 2MHz */
  GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_FAST  = (uint8_t)0xB0,  /*!< Output open-drain, high-impedance level,10MHz */
  GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST = (uint8_t)0xF0,  /*!< Output push-pull, high level, 10MHz */
  GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_SLOW  = (uint8_t)0x90,  /*!< Output open-drain, high-impedance level, 2MHz */
  GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_SLOW = (uint8_t)0xD0   /*!< Output push-pull, high level, 2MHz */
}GPIO_Mode_TypeDef;

3.4.模式介绍

1.浮空输入（Input Floating)

      浮空输入在 IO 模式中带有 IN_FL 字眼，如：GPIO_MODE_IN_FL_NO_IT 、GPIO_MODE_IN_FL_IT。

　　浮空输入也叫悬浮输入，一般把浮空输入和上拉输入做类比学习。浮空输入的电平不确定的，即使外部的一个很小的输入信号都会使其发生改变。如果引脚设置为悬空的情况下，读取该端口的电平是不确定的。

2.上拉输入（Input pull-up)

       上拉输入在 IO 模式中带有 IN_PU 字眼，如：GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT 、GPIO_MODE_IN_PU_IT。

　　上拉输入的时候，引脚内部有一个上拉电阻通过开关连接到电源VDD， 当引脚没有和外部电路连接时，设置上拉输入方式的I/O引脚电平是确定的高电平。

3.开漏输出（Output open-drain)

      开漏输入在 IO 模式中带有 OUT_OD 字眼，如：GPIO_MODE_OUT_OD_LOW_FAST 、GPIO_MODE_OUT_OD_LOW_SLOW 、 GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_FAST 、 GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_SLOW。　　　　　　　　

开漏输出就是不输出电压，低电平时接地，高电平时不接地。如果外接上拉电阻，则在输出高电平时电压会拉到上拉电阻的电源电压。这种方式适合在连接的外设电压比单片机电压低的时候。输出端出跟集电极开路十分相似，工作原理也是一样的。不同的是，开漏输出使用的场效应管，使用时要加上拉电阻。

4. 推挽输出（Output push-pull)

       推挽输入在 IO 模式中带有 Output push-pull 字眼，如：GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST 、 GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_SLOW 、 GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST 、GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_SLOW。

推挽输出可以输出高,低电平,连接数字器件; 推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源低定。

5.中断和输出速度

中断在 IO 模式中带有 IT 字眼。中断只存在 IO 输入中，因为在输出中设置中断也没有任何意义。中断的意思就是中止当前的工作，然后去执行另外的任务，执行完之后再回来执行原来的任务。

输出速度也只存在 IO 输出中，可以调整 IO 的输出速度来将它们进行等级划分，如：low level,10MHz、low level,2MHz、high-impedance level,10MHz、high level,10MHz、high-impedance level, 2MHz、high level, 2MHz。

6.初始电平

我们初始化GPIO时候，会有一个初始电平的操作，例如GPIO_MODE_OUT_OD_LOW_FAST，GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_FAST，GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST中，含有LOW、HIZ、HIGH，分别为低电平、高阻抗电平、高电平三种状态。

3.5.例程

1.编译环境

我的编译环境是IAR，这款软件是现在STM8的主流平台，比较推荐。

2.主芯片

本次学习我采用的STM8S103这块芯片其中STM8S的003、005、和103、105，配置一样（外设和CPU频率，FLASH），在代码相同的情况下均可进行烧写。

5.3 代码

GPIO.H

 #define Led_Opt_Pin GPIO_PIN_5
 #define Led_Opt_GPIO_Port GPIOB

 GPIO.C

/*******************************************************************************
* Function Name  : MX_GPIO_Init
* Description    : GPIO_Init
* Input          : None
* Output         : None
* Return         : None
********************************************************************************/
void MX_GPIO_Init(void)
{
  //LED                                    模式为推挽高速输出
  GPIO_Init(Led_Opt_GPIO_Port,Led_Opt_Pin, GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST);
 
}

/*******************************************************************************
* Function Name  : GPIO_TogglePin
* Description    : None
* Input          : None
* Output         : None
* Return         : None
********************************************************************************/
void GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_Pin_TypeDef GPIO_Pin)
{
 
  GPIOx->ODR ^= GPIO_Pin;
 
}

最后在主函数里调用一下就可以了。

 LED灯灭

LED灯亮

3.6.结尾

以上的代码是使用库函数开发的，控制LED灯。