stm32学习笔记 GPIO通用输入输出口
2025-09-28 来源：cnblogs
相对于51直接对寄存器的设置，stm32因为是32位修改起来比较麻烦，江协课程是基于标准库的，是对封装函数进行操作，这要求我们对于模块的使用在开始就规划好。
GPIO通用输入输出口
APB2是外设总线
输入模式
浮空输入
原理：GPIO 端口无内部上拉或下拉电阻，电平状态完全由外部输入决定，引脚悬空时电平不确定。
使用场景：用于串口通信接收端（如 UART、USART 的 RX 引脚 ），接收外部设备电平变化信号；检测有稳定高低电平的外部传感器信号（如霍尔、红外传感器 ）；外部中断信号输入检测；数字输入信号检测。
特点：能真实反映外部电平，但易受干扰，引脚悬空时读数无参考意义。
上拉输入
原理：内部连接上拉电阻，无外部输入信号时，GPIO 端口保持高电平。
使用场景：机械按键或拨动开关输入，未按下时为高电平，按下接地变低电平；IIC 通信 SDA 引脚，保证总线数据传输默认高电平；SPI 通信从设备选择引脚（NSS），无信号时保持高，主设备选择时拉低 ；继电器状态等开关量信号输入检测；电源检测引脚，检测电源供电状态。
特点：确保无外部信号时输入为高电平，增强信号稳定性，防信号漂移。
下拉输入
原理：内部连接下拉电阻，无外部输入信号时，GPIO 端口保持低电平。
使用场景：CAN_RX 引脚接收 CAN 总线信号，确保总线无信号时引脚低电平；按钮接地触发的按键输入，未按下时低电平，按下拉高 ；默认低电平的数字电路信号输入；下拉电阻保持低电平的光电开关等传感器输入；检测外部设备低电平状态的电路。
特点：确保无外部信号时输入为低电平，适用于外部信号常态为高的检测场景。
模拟输入
原理：输入信号不经施密特触发器处理，直接接入内部 ADC，将模拟信号转为数字信号。
使用场景：连接温度、光照、湿度、气压等模拟传感器采集信号；电池电压检测；电流检测（通过分流电阻和运算放大器转换为电压信号 ）；光强检测等。
特点：用于采集连续变化的模拟量，供 MCU 处理分析。
输出模式
推挽输出
原理：由两个互补晶体管组成，可输出高电平（接 VDD ）和低电平（接 VSS ），能向负载灌电流或抽取电流，导通损耗小、效率高。
使用场景：驱动 LED、继电器、蜂鸣器；控制小型直流电机；SPI 通信的 SCK、MOSI、MISO 等需强电平信号的总线通信引脚；各类状态指示灯控制。
特点：驱动能力强，可快速切换高低电平，适合直接驱动数字负载。
开漏输出
原理：输出端类似三极管集电极，只能输出低电平（接 VSS ），输出高电平时为高阻态，需外部上拉电阻拉高。
使用场景：IIC 总线通信的 SCL 和 SDA 引脚；多设备共享数据线的通信总线；GPIO 中断信号输出（通过外部上拉电阻共享中断信号线 ）；不同电压域电源管理切换电路；电平转换（适配不同电压器件 ）。
特点：可实现线与逻辑，方便电平匹配，适合多设备通信及跨电压域应用，但高电平需外部上拉。
复用推挽输出
原理：GPIO 端口由片上外设控制，如定时器 PWM 输出、SPI 的 MOSI 和 MISO 等，兼具推挽输出特性，能主动提供电流驱动负载。
使用场景：UART 通信发送端（TX 引脚 ）；SPI 通信的时钟线（SCK）、主输出从输入（MOSI）、主输入从输出（MISO）引脚 ；CAN 通信发送端（TX 引脚 ）；伺服电机或 DC 电机控制的 PWM 信号输出；外部设备的时钟、使能等控制信号输出。
特点：用于特定外设功能，借助推挽输出特性提供稳定驱动。
复用开漏输出
原理：GPIO 端口由片上外设控制，输出模式为开漏输出，高电平需外部或内部上拉电阻，可实现线与逻辑。
使用场景：IIC 通信的 SDA 和 SCL 引脚（多设备共享 ）；SMBus 通信（类似 IIC 协议 ）；1 – Wire 单总线通信；MCU 接收多个外设中断信号（避免电平冲突 ）；电源管理信号（控制电压域转换 ）。
特点：适用于特定外设多设备共享总线通信，需外部上拉电阻配合，可解决电平冲突问题。
这里只需要大概了解一下即可，后面结合具体外设理解
GPIO在后面会频繁使用，我们要熟悉使用流程
1.配置时钟2.初始化结构体
GPIO输出
以LED介绍GPIO的使用
#include 'stm32f10x.h' // Device header
void LED_Init()
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2);
}
void LED1_ON()
{
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
}
void LED1_OFF()
{
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
}
void LED1_Turn()
{
if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1)==0)
{
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
}
else
{
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);
}
}
LED闪烁
#include 'stm32f10x.h' // Device header
#include 'Delay.h'
int main(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
//使用各个外设前必须开启时钟，否则对外设的操作无效
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义结构体变量
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //GPIO模式，赋值为推挽输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //GPIO引脚，赋值为第0号引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //GPIO速度，赋值为50MHz
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将赋值后的构体变量传递给GPIO_Init函数
//函数内部会自动根据结构体的参数配置相应寄存器
//实现GPIOA的初始化
/*主循环，循环体内的代码会一直循环执行*/
while (1)
{
/*设置PA0引脚的高低电平，实现LED闪烁，下面展示3种方法*/
/*方法1：GPIO_ResetBits设置低电平，GPIO_SetBits设置高电平*/
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0); //将PA0引脚设置为低电平
Delay_ms(500); //延时500ms
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0); //将PA0引脚设置为高电平
Delay_ms(500); //延时500ms
/*方法2：GPIO_WriteBit设置低/高电平，由Bit_RESET/Bit_SET指定*/
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_RESET); //将PA0引脚设置为低电平
Delay_ms(500); //延时500ms
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_SET); //将PA0引脚设置为高电平
Delay_ms(500); //延时500ms
/*方法3：GPIO_WriteBit设置低/高电平，由数据0/1指定，数据需要强转为BitAction类型*/
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)0); //将PA0引脚设置为低电平
Delay_ms(500); //延时500ms
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)1); //将PA0引脚设置为高电平
Delay_ms(500); //延时500ms
}
}
LED流水灯
#include 'stm32f10x.h' // Device header
#include 'Delay.h'
int main(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
//使用各个外设前必须开启时钟，否则对外设的操作无效
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义结构体变量
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //GPIO模式，赋值为推挽输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All; //GPIO引脚，赋值为所有引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //GPIO速度，赋值为50MHz
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将赋值后的构体变量传递给GPIO_Init函数
//函数内部会自动根据结构体的参数配置相应寄存器
//实现GPIOA的初始化
/*主循环，循环体内的代码会一直循环执行*/
while (1)
{
/*使用GPIO_Write，同时设置GPIOA所有引脚的高低电平，实现LED流水灯*/
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0001); //0000 0000 0000 0001，PA0引脚为低电平，其他引脚均为高电平，注意数据有按位取反
Delay_ms(100); //延时100ms
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0002); //0000 0000 0000 0010，PA1引脚为低电平，其他引脚均为高电平
Delay_ms(100); //延时100ms
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0004); //0000 0000 0000 0100，PA2引脚为低电平，其他引脚均为高电平
Delay_ms(100); //延时100ms
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0008); //0000 0000 0000 1000，PA3引脚为低电平，其他引脚均为高电平
Delay_ms(100); //延时100ms
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0010); //0000 0000 0001 0000，PA4引脚为低电平，其他引脚均为高电平
Delay_ms(100); //延时100ms
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0020); //0000 0000 0010 0000，PA5引脚为低电平，其他引脚均为高电平
Delay_ms(100); //延时100ms
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0040); //0000 0000 0100 0000，PA6引脚为低电平，其他引脚均为高电平
Delay_ms(100); //延时100ms
GPIO_Write(GPIOA, ~0x0080); //0000 0000 1000 0000，PA7引脚为低电平，其他引脚均为高电平
Delay_ms(100); //延时100ms
}
}
蜂鸣器
这个是有源蜂鸣器 ，没法唱天空之城，差评
#include 'stm32f10x.h' // Device header
#include 'Delay.h'
int main(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //开启GPIOB的时钟
//使用各个外设前必须开启时钟，否则对外设的操作无效
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义结构体变量
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //GPIO模式，赋值为推挽输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; //GPIO引脚，赋值为第12号引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //GPIO速度，赋值为50MHz
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //将赋值后的构体变量传递给GPIO_Init函数
//函数内部会自动根据结构体的参数配置相应寄存器
//实现GPIOB的初始化
/*主循环，循环体内的代码会一直循环执行*/
while (1)
{
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12); //将PB12引脚设置为低电平，蜂鸣器鸣叫
Delay_ms(100); //延时100ms
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12); //将PB12引脚设置为高电平，蜂鸣器停止
Delay_ms(100); //延时100ms
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12); //将PB12引脚设置为低电平，蜂鸣器鸣叫
Delay_ms(100); //延时100ms
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12); //将PB12引脚设置为高电平，蜂鸣器停止
Delay_ms(700); //延时700ms
}
}
GPIO输入
按键控制LED
IPU为上拉输入（这里还没学定时器，还是用delay消抖）
#include 'stm32f10x.h' // Device header
#include 'Delay.h'
/**
* 函 数：按键初始化
* 参 数：无
* 返 回 值：无
*/
void Key_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //开启GPIOB的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //将PB1和PB11引脚初始化为上拉输入
}
/**
* 函 数：按键获取键码
* 参 数：无
* 返 回 值：按下按键的键码值，范围：0~2，返回0代表没有按键按下
* 注意事项：此函数是阻塞式操作，当按键按住不放时，函数会卡住，直到按键松手
*/
uint8_t Key_GetNum(void)
{
uint8_t KeyNum = 0; //定义变量，默认键码值为0
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0) //读PB1输入寄存器的状态，如果为0，则代表按键1按下
{
Delay_ms(20); //延时消抖
while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0); //等待按键松手
Delay_ms(20); //延时消抖
KeyNum = 1; //置键码为1
}
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0) //读PB11输入寄存器的状态，如果为0，则代表按键2按下
{
Delay_ms(20); //延时消抖
while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0); //等待按键松手
Delay_ms(20); //延时消抖
KeyNum = 2; //置键码为2
}
return KeyNum; //返回键码值，如果没有按键按下，所有if都不成立，则键码为默认值0
}
光敏电阻控制蜂鸣器
也是化身电报专家了
#include 'stm32f10x.h' // Device header
/**
* 函 数：光敏传感器初始化
* 参 数：无
* 返 回 值：无
*/
void LightSensor_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //开启GPIOB的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //将PB13引脚初始化为上拉输入
}
/**
* 函 数：获取当前光敏传感器输出的高低电平
* 参 数：无
* 返 回 值：光敏传感器输出的高低电平，范围：0/1
*/
uint8_t LightSensor_Get(void)
{
return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13); //返回PB13输入寄存器的状态
}
学习stm32过程中，感觉自己真的要成为工程师了，cv工程师（bushi）。在使用外设前，要先去函数库找到需要使用的函数，然后一个个复制过去，然后再去查看函数的定义，配置里面的参数，需要逻辑的大多都是在主函数里面写（也有可能是入门学习的原因）
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