STM32 GPIO应用笔记

1           STM32的输入输出管脚有下面8种可能的配置：（4输入+2输出+2复用输出）

① 浮空输入_IN_FLOATING

② 带上拉输入_IPU  

③ 带下拉输入_IPD           

④ 模拟输入_AIN
⑤ 开漏输出_OUT_OD     

⑥ 推挽输出_OUT_PP

⑦ 复用功能的推挽输出_AF_PP 

⑧ 复用功能的开漏输出_AF_OD

1.1         I/O口的输出模式下，有3种输出速度可选(2MHz、10MHz和50MHz)，这个速度是指I/O口驱动电路的响应速度而不是输出信号的速度，输出信号的速度与程序有关（芯片内部在I/O口的输出部分安排了多个响应速度不同的输出驱动电路，用户可以根据自己的需要选择合适的驱动电路）。通过选择速度来选择不同的输出驱动模块，达到最佳的噪声控制和降低功耗的目的。高频的驱动电路，噪声也高，当不需要高的输出频率时，请选用低频驱动电路，这样非常有利于提高系统的EMI性能。当然如果要输出较高频率的信号，但却选用了较低频率的驱动模块，很可能会得到失真的输出信号。

关键是GPIO的引脚速度跟应用匹配（推荐10倍以上？）。比如：

1.1.1       对于串口，假如最大波特率只需115.2k，那么用2M的GPIO的引脚速度就够了，既省电也噪声小。

1.1.2       对于I2C接口，假如使用400k波特率，若想把余量留大些，那么用2M的GPIO的引脚速度或许不够，这时可以选用10M的GPIO引脚速度。

1.1.3       对于SPI接口，假如使用18M或9M波特率，用10M的GPIO的引脚速度显然不够了，需要选用50M的GPIO的引脚速度。

1.2         GPIO口设为输入时，输出驱动电路与端口是断开，所以输出速度配置无意义。

1.3         在复位期间和刚复位后，复用功能未开启，I/O端口被配置成浮空输入模式。

1.4         所有端口都有外部中断能力。为了使用外部中断线，端口必须配置成输入模式。

1.5         GPIO口的配置具有上锁功能，当配置好GPIO口后，可以通过程序锁住配置组合，直到下次芯片复位才能解锁。
 

2           在STM32中如何配置片内外设使用的IO端口

首先，一个外设经过 ①配置输入的时钟和 ②初始化后即被激活(开启)；③如果使用该外设的输入输出管脚，则需要配置相应的GPIO端口（否则该外设对应的输入输出管脚可以做普通GPIO管脚使用）；④再对外设进行详细配置。

对应到外设的输入输出功能有下述三种情况：
一、外设对应的管脚为输出：需要根据外围电路的配置选择对应的管脚为复用功能的推挽输出或复用功能的开漏输出。
二、外设对应的管脚为输入：则根据外围电路的配置可以选择浮空输入、带上拉输入或带下拉输入。
三、ADC对应的管脚：配置管脚为模拟输入。

如果把端口配置成复用输出功能，则引脚和输出寄存器断开，并和片上外设的输出信号连接。将管脚配置成复用输出功能后，如果外设没有被激活，那么它的输出将不确定。

 

3           通用IO端口（GPIO）初始化：

3.1            GPIO初始化

3.1.1       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | B | C, ENABLE)：使能APB2总线外设时钟

3.1.2       RCC_ APB2PeriphResetCmd (RCC_APB2Periph_GPIOA | B | C, DISABLE)：释放GPIO复位

3.2            配置各个PIN端口（模拟输入_AIN、输入浮空_IN_FLOATING、输入上拉_IPU、输入下拉_IPD、开漏输出_OUT_OD、推挽式输出_OUT_PP、推挽式复用输出_AF_PP、开漏复用输出_AF_OD）

3.3            GPIO初始化完成

 

 

 

 

 

 

 

下面我就在做个抛砖引玉，根据ST手册上的内容，简单地综述一下GPIO的功能：
一、共有8种模式，可以通过编程选择：
  1. 浮空输入
  2. 带上拉输入
  3. 带下拉输入
  4. 模拟输入
  5. 开漏输出——(此模式可实现hotpower说的真双向IO)
  6. 推挽输出
  7. 复用功能的推挽输出
  8. 复用功能的开漏输出
模式7和模式8需根据具体的复用功能决定。

二、专门的寄存器(GPIOx_BSRR和GPIOx_BRR)实现对GPIO口的原子操作，即回避了设置或清除I/O端口时的“读-修改-写”操作，使得设置或清除I/O端口的操作不会被中断处理打断而造成误动作。

三、每个GPIO口都可以作为外部中断的输入，便于系统灵活设计。

四、I/O口的输出模式下，有3种输出速度可选(2MHz、10MHz和50MHz)，这有利于噪声控制。

五、所有I/O口兼容CMOS和TTL，多数I/O口兼容5V电平。

六、大电流驱动能力：GPIO口在高低电平分别为0.4V和VDD-0.4V时，可以提供或吸收8mA电流；如果把输入输出电平分别放宽到1.3V和VDD-1.3V时，可以提供或吸收20mA电流。

七、具有独立的唤醒I/O口。

八、很多I/O口的复用功能可以重新映射。

九、GPIO口的配置具有上锁功能，当配置好GPIO口后，可以通过程序锁住配置组合，直到下次芯片复位才能解锁。此功能非常有利于在程序跑飞的情况下保护系统中其他的设备，不会因为某些I/O口的配置被改变而损坏——如一个输入口变成输出口并输出电流。

 

 

STM32第一个例子

/
#include 'stm32f10x_lib.h'

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

void LED_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

}

void LED_TurnOn(u8 led)
{
  
}

void Delay(vu32 nCount)
{
for(; nCount != 0; nCount--);
}

main()
{

//RCC_Configuration();
LED_Init();

while(1)
{
   GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_9);
   Delay(0x8ffff);
   GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_9);
   Delay(0x8ffff);
   GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_10);
   Delay(0x8ffff);
   GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_10);
   Delay(0x8ffff);
   GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_11);
   Delay(0x8ffff);
   GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_11);
   Delay(0x8ffff);
   GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_12);
   Delay(0x8ffff);
   GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_12);
   Delay(0x8ffff);
}
}
注意：在这里用到了RCC和GPIO的库函数，所以必须把这两个函数加入工程。
  
关于固件库函数在文件夹：C:/Keil/ARM/RV31/LIB/ST/STM32F10x 
为了不在操作过程中避免改变KEIL文件夹下的库函数，可以固件函数库放到其他文件夹下，如：E:/jy/work/STM/WxlStm32/LAB/library
其中stm32f10x_lib.c文件是整个库的一些定义，是必须要的。
加入后的工程为：

GPIO库函数简单说明：
函数名称 功能描述
GPIO_DeInit 重新初始化外围设备GPIOx相关寄存器到它的默认复位值
GPIO_AFIODeInit 初始化交错功能(remap, event control和 EXTI 配置) 寄存器
GPIO_Init 根据GPIO_初始化结构指定的元素初始化外围设备GPIOx
GPIO_StructInit 填充GPIO_初始化结构（GPIO_InitStruct）内的元素为复位值
GPIO_ReadInputDataBit 读指定端口引脚输入数据
GPIO_ReadInputData 读指定端口输入数据
GPIO_ReadOtputDataBit 读指定端口引脚输出数据
GPIO_ReadOtputData 读指定端口输出数据
GPIO_SetBits 置1指定的端口引脚
GPIO_ResetBits 清0指定的端口引脚
GPIO_WriteBit 设置或清除选择的数据端口引脚
GPIO_Write 写指定数据到GPIOx端口寄存器
GPIO_ANAPinConfig 允许或禁止 GPIO 4 模拟输入模式
GPIO_PinLockConfig 锁定GPIO引脚寄存器
GPIO_EventOutputConfig 选择GPIO引脚作为事件输出
GPIO_EventOutputCmd 允许或禁止事件输出
GPIO_PinRemapConfig 改变指定引脚的影射
GPIO_EMIConfig 允许或禁止GPIO 8 和 9 的EMI 模式
拓展实验：
在上面LED灯流水显示的基础之上加上按键程序，首先来看看按键的原理图：

当然这个原理图也是相当之简单的，不用读解释了，唯一注意的是OK键与其他三个键的区别是按下为高电平，其余三个按下为低电平。
加入后的完整清单如下：
/
#include 'stm32f10x_lib.h'

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
//键盘定义
#define    KEY_OK     GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) 
#define    KEY_DOWN    GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1)
#define    KEY_UP     GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2)
#define    KEY_ESC    GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_3)
//LED初始化
void LED_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
}
//按键初始化
void KEY_Init (void)
{
    GPIO_InitTypeDef gpio_init;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    gpio_init.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
    gpio_init.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init);
}
//延迟函数
void Delay(vu32 nCount)
{
for(; nCount != 0; nCount--);
}
//主函数
main()
{
//RCC_Configuration();
LED_Init();
KEY_Init ();

while(1)
{
   if(!KEY_ESC)
   {
    while(!KEY_ESC) ;
    GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_9);
    Delay(0x8ffff);
    GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_9);
    Delay(0x8ffff);
   }
   else if(!KEY_UP)
   {
    while(!KEY_UP) ;
    GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_10);
    Delay(0x8ffff);
    GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_10);
    Delay(0x8ffff);
   }
   else if(!KEY_DOWN)
   {
    while(!KEY_DOWN) ;
    GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_11);
    Delay(0x8ffff);
    GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_11);
    Delay(0x8ffff);
   }
   else if(KEY_OK)
   {
    while(KEY_OK) ;
    GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_12);
    Delay(0x8ffff);
    GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_12);
    Delay(0x8ffff);
   }
}
}
该例子是按下不同的按键，闪烁对应的LED灯。