嵌入式系统学习——STM32之GPIO

ゝ一纸荒年。 2022-06-15 00:52 832阅读 0赞

STM32 库函数说明及示例（版本 V1.4.0 ）

\----第一篇：GPIO库

文档说明和约定：

该文档主要是对 STM32F4 各个模块的库进行翻译和说明。文档中加入了作者的一些理解，建议和小贴士。并且在文档最后，加入了一些使用该库模块的案例。希望大家通过对该文档的阅读，可以更好的使用 STM32 的库函数进行学习和项目开发。之所以选用 1.4.0 版本进行翻译和说明，因为该版本群众基础较好，有大量的使用者和相关资料。后续也会推出新版本库和 CubeMX 库的翻译和说明，希望大家喜欢和支持。如果大家觉得文档有什么问题，麻烦请提出，如果确认问题存在，作者会及时修改。

相关术语说明：

gpio ：通用输入输出接口

gpio 管脚：一个 io 管脚，这个管脚可以有多个配置。在库函数中用 GPIO\_Pin\_1 这样的宏定义表示

gpio 端口（ gpio 分组）：一组 gpio 管脚的信息。在库函数中用宏定义 GPIOA GPIOB 等表示

1       gpio 库说明

库文件名：stm32f4xx\_gpio.c

文档提示翻译：

如何使用这个驱动

（1）       使用RCC\_AHB1PeriphClockCmd(RCC\_AHB1Periph\_GPIOx, ENABLE)函数使能GPIO的AHB总线时钟。

（2）       使用GPIO\_Init()函数对每个引脚进行四种可能的配置

《1》       输入状态：Floa [ti][]ng（浮空）, Pull-up（上拉）, Pull-down（下拉）

《2》       输出状态：Push-Pull （上拉下拉）(Pull-up（上拉）, Pull-down（下拉） or no Pull（不上拉也不下拉）)，Open Drain（开漏） (Pull-up（上拉）, Pull-down（下拉） or no Pull（不上拉也不下拉）)，在输出模式，速度配置成2MHZ,25MHZ,50MHZ和100MHZ.

《3》       第二功能：上拉下拉和开漏

《4》       模拟：当一个管脚被用作ADC通道或者DAC输出的时候，需要配置成此模式

（3）       外设的第二功能：

《1》       在ADC和DAC模式，使用GPIO\_InitStruct->GPIO\_Mode = GPIO\_Mode\_AN把需要的管脚配置成模拟模式

《2》       对于其它的管脚（定时器，串口等）：

l  使用GPIO\_PinAFConfig()函数把管脚和需要的第二功能进行连接

l  使用GPIO\_InitStruct->GPIO\_Mode = GPIO\_Mode\_AF把需要的管脚配置成第二功能模式

l  通过成员变量GPIO\_PuPd, GPIO\_OType and GPIO\_Speed选择类型，上拉下拉和输出速度

l  调用函数GPIO\_Init()

（4）       在输入模式，使用函数GPIO\_ReadInputDataBit()得到配置好管脚的电平

（5）       在输出模式，使用函数GPIO\_SetBits()/GPIO\_ResetBits()设置配置好IO的高低电平

（6）       在复位过程和刚刚复位后，第二功能是无效的，GPIO被配置成了输入浮空模式（JTAG管脚除外）

（7）       当LSE振荡器关闭的时候，LSE振荡器管脚OSC32\_IN和OSC32\_OUT可以作为通过IO来使用（分别用PC14和PC15表示）。LSE的优先级高于GPIO函数

（8）       当HSE振荡器关闭的时候，HSE振荡器管脚OSC\_IN和OSC\_OUT可以作为通用IO（PH0，PH1）来使用。HSE的优先级高于GPIO函数。

2       具体函数说明

初始化和配置相关函数

1．  void GPIO\_DeInit(GPIO\_TypeDef\* GPIOx)

函数解释 ：gpio 的反初始化函数，该函数的作用是把GPIO 相关的寄存器配置成上电复位后的默认状态，在第一次初始化前或者不再使用某一个接口后可以调用该函数。

函数参数说明：GPIOx ：gpio 的分组，如GPIOA  GPIOB  GPIOC 等的宏定义（这些宏定义在头文件stm32f4xx.h 中，由厂家写好，我们直接使用即可）

2．  void GPIO\_Init(GPIO\_TypeDef\* GPIOx, GPIO\_InitTypeDef\*GPIO\_InitStruct)

函数解释 ：gpio 的初始化函数，该函数的作用是对io 进行初始化。

函数参数说明：（1）GPIOx：gpio的分组，如GPIOA  GPIOB GPIOC等的宏定义。

（2）GPIO\_InitStruct：gpio的初始化相关结构体。该结构体里面的成员变量决定了我们具体的初始化参数。以下进行说明：

l  GPIO\_Pin：指定具体的IO脚，如GPIO\_Pin\_0   GPIO\_Pin\_1这样的宏定义，这些宏由厂家写好，我们直接使用即可。

l  GPIO\_Mode：指定gpio的模式，有以下四种模式：

GPIO\_Mode\_IN（输入），GPIO\_Mode\_OUT（输出），GPIO\_Mode\_AF（第二功能），GPIO\_Mode\_AN（模拟），可以直接使用这四种宏定义。

l  GPIO\_Speed：指定IO的最快翻转速度，也就是当使用IO产生频率（如PWM）的最快速度。有以下四种速度的配置：

GPIO\_Low\_Speed （低速），GPIO\_Medium\_Speed（中等速度），GPIO\_Fast\_Speed（快速），GPIO\_High\_Speed（高速），可以直接使用这四种宏定义。

l  GPIO\_OType：指定选择管脚的输出类型，有以下两种配置：

GPIO\_OType\_PP （推挽方式输出）,GPIO\_OType\_OD（开漏方式输出），可以直接使用这两种宏定义。

Tips:

推挽输出： [推挽输出][Link 1]就是 [单片机][Link 2]引脚可以直接输出高电平电压。低电平时接地，高电平时输出单片机 [电源][Link 3]电压。这种方式可以不接上拉电阻。但如果输出端可能会接地的话，这个时候输出高电平可能引发单片机运行不稳定，甚至可能烧坏引脚。推挽方式的驱动力更大。

开漏输出： [开漏输出][Link 4]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][Link 5]，则在输出高电平时电压会拉到 [上拉电阻][Link 5]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。

l  GPIO\_PuPd。指定选择管脚的上拉和下拉模式。有如下三种配置：

GPIO\_PuPd\_NOPULL（不上拉也不下拉），GPIO\_PuPd\_UP（上拉），GPIO\_PuPd\_DOWN（下拉）。Tips：这些都是IO的内部上拉或者下拉模式，也可以接上拉和下拉电阻通过硬件进行外部上拉和外部下拉。

3．  void GPIO\_StructInit(GPIO\_InitTypeDef\* GPIO\_InitStruct)

函数解释 ：gpio 结构体的初始化。对GPIO\_InitStruct 结构体进行默认配置

函数参数说明：GPIO\_InitStruct ，直接传入该结构体的指针，在该函数内会对结构体进行初始化。

4．  void GPIO\_PinLockConfig(GPIO\_TypeDef\* GPIOx, uint16\_t GPIO\_Pin)

函数解释 ：锁定gpio 的寄存器，锁定的寄存器是GPIOx\_MODER,GPIOx\_OTYPER, GPIOx\_OSPEEDR,GPIOx\_PUPDR, GPIOx\_AFRL and GPIOx\_AFRH 。在下一次复位前，被锁定的管脚不能被修改。

函数参数说明：GPIOx ：gpio 的分组（如GPIOA,GPIOB 等）。GPIO\_Pin ：具体的gpio 管脚（如GPIO\_Pin\_0   GPIO\_Pin\_1 这样的宏定义）

GPIO 的读写函数

1．  uint8\_t GPIO\_ReadInputDataBit(GPIO\_TypeDef\* GPIOx, uint16\_tGPIO\_Pin)

函数解释 ：读取io 输入管脚的值

函数参数说明：GPIOx ：gpio 的分组/gpio 端口；GPIO\_Pin ：具体的gpio 管脚

函数返回值说明 ：输入管脚的值Bit\_SET （高电平） Bit\_RESET （低电平）

2．  uint16\_t GPIO\_ReadInputData(GPIO\_TypeDef\* GPIOx)

函数解释 ：读取输入io 数据，该函数用于读取一个IO 分组的所有数据

函数参数说明：GPIOx ：gpio 的分组/gpio 端口

函数返回值说明 ：一个io 端口的所有数据  （输入状态）

3．  uint8\_t GPIO\_ReadOutputDataBit(GPIO\_TypeDef\* GPIOx, uint16\_tGPIO\_Pin)

函数解释 ：读取io 输出管脚的值

函数参数说明：GPIOx ：gpio 的分组/gpio 端口；GPIO\_Pin ：具体的gpio 管脚

函数返回值说明 ：输出管脚的值Bit\_SET （高电平） Bit\_RESET （低电平）

4．  uint16\_t GPIO\_ReadOutputData(GPIO\_TypeDef\* GPIOx)

函数解释 ：读取输出io 分组/ 端口的值

函数参数说明：GPIOx ：gpio 的分组/gpio 端口

函数返回值说明 ：一个io 端口的所有数据  （输出状态）

5．  void GPIO\_SetBits(GPIO\_TypeDef\* GPIOx, uint16\_t GPIO\_Pin)

函数解释 ：对io 管脚进行置位（输出高电平）。这个函数使用GPIOx\_BSRR 寄存器来实现原子读或者修改操作。在这种情况下，在读和修改访问时发生一个IRQ 中断是没有危险的。

函数参数说明：GPIOx ：gpio 的分组/gpio 端口；GPIO\_Pin ：具体的gpio 管脚或者是io 管脚的组合

6．  void GPIO\_ResetBits(GPIO\_TypeDef\* GPIOx, uint16\_t GPIO\_Pin)

函数解释 ：对io 管脚进行复位（输出低电平）。这个函数使用GPIOx\_BSRR 寄存器来实现原子读或者修改操作。在这种情况下，在读和修改访问时发生一个IRQ 中断是没有危险的。

函数参数说明：GPIOx ：gpio 的分组/gpio 端口；GPIO\_Pin ：具体的gpio 管脚或者是io 管脚的组合

7．  void GPIO\_WriteBit(GPIO\_TypeDef\* GPIOx, uint16\_t GPIO\_Pin, BitActionBitVal)

函数解释 ：对某一位进行写入操作

函数参数说明：GPIOx ：gpio 的分组/gpio 端口；GPIO\_Pin ：具体的gpio 管脚；BitVal ：写入高电平或者低电平（Bit\_RESET ：写入低电平 Bit\_SET ：写入高电平）

8．  void GPIO\_Write(GPIO\_TypeDef\* GPIOx, uint16\_t PortVal)

函数解释 ：对gpio 端口进行写入操作，适用于对统一端口的多个管脚的写入

函数参数说明：GPIOx ：gpio 的分组/gpio 端口； BitVal ：写入高电平或者低电平（Bit\_RESET ：写入低电平Bit\_SET ：写入高电平）

9．  void GPIO\_ToggleBits(GPIO\_TypeDef\* GPIOx, uint16\_t GPIO\_Pin)

函数解释 ：翻转指定的gpio 口，也就是说，如果当前的io 是低电平，则变成高电平，如果当前io 是高电平，则变成低电平

函数参数说明：GPIOx ：gpio 的分组/gpio 端口；GPIO\_Pin ：具体的gpio 管脚。

Gpio 复用功能配置函数

1．  void GPIO\_PinAFConfig(GPIO\_TypeDef\* GPIOx, uint16\_t GPIO\_PinSource,uint8\_t GPIO\_AF)

函数解释 ：改变指定管脚的映射关系。即配置指定管脚的复用功能。

函数参数说明：GPIOx ：gpio 的分组/gpio 端口；GPIO\_PinSource ：具体要配置成复用功能的管脚（如GPIO\_Pin\_0   GPIO\_Pin\_1 这样的宏定义）；GPIO\_AF ：选择该管脚要使用的复用功能。有如下配置：（注意：复用功能的配置要和实际管脚支持的复用功能匹配）

GPIO\_AF\_RTC\_50Hz: Connect RTC\_50Hz pin toAF0 (default after reset)

GPIO\_AF\_MCO: Connect MCO pin (MCO1 and MCO2)to AF0 (default after reset)

GPIO\_AF\_TAMPER: Connect TAMPER pins(TAMPER\_1 and TAMPER\_2) to AF0 (default after reset)

GPIO\_AF\_SWJ: Connect SWJ pins (SWD andJTAG)to AF0 (default after reset)

GPIO\_AF\_TRACE: Connect TRACE pins to AF0(default after reset)

GPIO\_AF\_TIM1: Connect TIM1 pins to AF1

GPIO\_AF\_TIM2: Connect TIM2 pins to AF1

GPIO\_AF\_TIM3: Connect TIM3 pins to AF2

GPIO\_AF\_TIM4: Connect TIM4 pins to AF2

GPIO\_AF\_TIM5: Connect TIM5 pins to AF2

GPIO\_AF\_TIM8: Connect TIM8 pins to AF3

GPIO\_AF\_TIM9: Connect TIM9 pins to AF3

GPIO\_AF\_TIM10: Connect TIM10 pins to AF3

GPIO\_AF\_TIM11: Connect TIM11 pins to AF3

GPIO\_AF\_I2C1: Connect I2C1 pins to AF4

GPIO\_AF\_I2C2: Connect I2C2 pins to AF4

GPIO\_AF\_I2C3: Connect I2C3 pins to AF4

GPIO\_AF\_SPI1: Connect SPI1 pins to AF5

GPIO\_AF\_SPI2: Connect SPI2/I2S2 pins to AF5

GPIO\_AF\_SPI4: Connect SPI4 pins to AF5

GPIO\_AF\_SPI5: Connect SPI5 pins to AF5

GPIO\_AF\_SPI6: Connect SPI6 pins to AF5

GPIO\_AF\_SAI1: Connect SAI1 pins to AF6 forSTM32F42xxx/43xxx devices.

GPIO\_AF\_SPI3: Connect SPI3/I2S3 pins to AF6

GPIO\_AF\_I2S3ext: Connect I2S3ext pins toAF7

GPIO\_AF\_USART1: Connect USART1 pins to AF7

GPIO\_AF\_USART2: Connect USART2 pins to AF7

GPIO\_AF\_USART3: Connect USART3 pins to AF7

GPIO\_AF\_UART4: Connect UART4 pins to AF8

GPIO\_AF\_UART5: Connect UART5 pins to AF8

GPIO\_AF\_USART6: Connect USART6 pins to AF8

GPIO\_AF\_UART7: Connect UART7 pins to AF8

GPIO\_AF\_UART8: Connect UART8 pins to AF8

GPIO\_AF\_CAN1: Connect CAN1 pins to AF9

GPIO\_AF\_CAN2: Connect CAN2 pins to AF9

GPIO\_AF\_TIM12: Connect TIM12 pins to AF9

GPIO\_AF\_TIM13: Connect TIM13 pins to AF9

GPIO\_AF\_TIM14: Connect TIM14 pins to AF9

GPIO\_AF\_OTG\_FS: Connect OTG\_FS pins to AF10

GPIO\_AF\_OTG\_HS: Connect OTG\_HS pins to AF10

GPIO\_AF\_ETH: Connect ETHERNET pins to AF11

GPIO\_AF\_FSMC: Connect FSMC pins to AF12

GPIO\_AF\_FMC: Connect FMC pins to AF12 forSTM32F42xxx/43xxx devices.

GPIO\_AF\_OTG\_HS\_FS: Connect OTG HS(configured in FS) pins to AF12

GPIO\_AF\_SDIO: Connect SDIO pins to AF12

GPIO\_AF\_DCMI: Connect DCMI pins to AF13

GPIO\_AF\_LTDC: Connect LTDC pins to AF14 forSTM32F429xx/439xx devices.

GPIO\_AF\_EVENTOUT: Connect EVENTOUT pins toAF15

代码示例：

示例一：把gpioa6 配置成输出管脚，并配置成高电平

GPIO\_InitTypeDefGPIO\_InitStruct;

RCC\_AHB1PeriphClockCmd(RCC\_AHB1Periph\_GPIOA,ENABLE);

GPIO\_InitStruct.GPIO\_Pin= GPIO\_Pin\_6;

GPIO\_InitStruct.GPIO\_Mode= GPIO\_Mode\_OUT;

GPIO\_InitStruct.GPIO\_PuPd= GPIO\_PuPd\_UP;

GPIO\_Init(GPIOA,&GPIO\_InitStruct);

GPIO\_SetBits(GPIOA,GPIO\_Pin\_6);

示例二：把gpioe4 配置成输入

GPIO\_InitTypeDefGPIO\_InitStruct;

RCC\_AHB1PeriphClockCmd(RCC\_AHB1Periph\_GPIOE,ENABLE);

GPIO\_InitStruct.GPIO\_Pin= GPIO\_Pin\_4;

GPIO\_InitStruct.GPIO\_Mode= GPIO\_Mode\_IN;

GPIO\_InitStruct.GPIO\_PuPd= GPIO\_PuPd\_UP;

GPIO\_Init(GPIOE,&GPIO\_InitStruct);

示例三：配置复用功能 PA9 PA10  配置成串口1 的收发接口

GPIO\_InitTypeDef GPIO\_InitStructure;

RCC\_AHB1PeriphClockCmd(RCC\_AHB1Periph\_GPIOA,ENABLE);// 使能GPIOA 时钟

RCC\_APB2PeriphClockCmd(RCC\_APB2Periph\_USART1,ENABLE);// 使能USART1 时钟

// 串口1 对应引脚复用映射

GPIO\_PinAFConfig(GPIOA,GPIO\_PinSource9,GPIO\_AF\_USART1);//GPIOA9 复用为USART1

GPIO\_PinAFConfig(GPIOA,GPIO\_PinSource10,GPIO\_AF\_USART1);//GPIOA10 复用为USART1

//USART1 端口配置

GPIO\_InitStructure.GPIO\_Pin= GPIO\_Pin\_9 | GPIO\_Pin\_10; //GPIOA9 与GPIOA10

GPIO\_InitStructure.GPIO\_Mode= GPIO\_Mode\_AF;// 复用功能

GPIO\_InitStructure.GPIO\_Speed= GPIO\_Speed\_50MHz;      // 速度50MHz

GPIO\_InitStructure.GPIO\_OType= GPIO\_OType\_PP; // 推挽复用输出

GPIO\_InitStructure.GPIO\_PuPd= GPIO\_PuPd\_UP; // 上拉

GPIO\_Init(GPIOA,&GPIO\_InitStructure);//初始化PA9，PA10

[STM32库函数说明及示例-GPIO篇-麦子原创][STM32_-GPIO_-]

[ti]: http://bbs.elecfans.com/zhuti_715_1.html
[Link 1]: https://www.baidu.com/s?wd=%E6%8E%A8%E6%8C%BD%E8%BE%93%E5%87%BA&tn=44039180_cpr&fenlei=mv6quAkxTZn0IZRqIHcvrjTdrjb0T1d9Phn4rj7bPWbduj-WnycY0ZwV5Hcvrjm3rH6sPfKWUMw85HfYnjn4nH6sgvPsT6KdThsqpZwYTjCEQLGCpyw9Uz4Bmy-bIi4WUvYETgN-TLwGUv3EnH6krHc3rjczPWTknW6kPjczr0
[Link 2]: http://bbs.elecfans.com/zhuti_mcu_1.html
[Link 3]: http://bbs.elecfans.com/zhuti_power_1.html
[Link 4]: https://www.baidu.com/s?wd=%E5%BC%80%E6%BC%8F%E8%BE%93%E5%87%BA&tn=44039180_cpr&fenlei=mv6quAkxTZn0IZRqIHcvrjTdrjb0T1d9Phn4rj7bPWbduj-WnycY0ZwV5Hcvrjm3rH6sPfKWUMw85HfYnjn4nH6sgvPsT6KdThsqpZwYTjCEQLGCpyw9Uz4Bmy-bIi4WUvYETgN-TLwGUv3EnH6krHc3rjczPWTknW6kPjczr0
[Link 5]: https://www.baidu.com/s?wd=%E4%B8%8A%E6%8B%89%E7%94%B5%E9%98%BB&tn=44039180_cpr&fenlei=mv6quAkxTZn0IZRqIHcvrjTdrjb0T1d9Phn4rj7bPWbduj-WnycY0ZwV5Hcvrjm3rH6sPfKWUMw85HfYnjn4nH6sgvPsT6KdThsqpZwYTjCEQLGCpyw9Uz4Bmy-bIi4WUvYETgN-TLwGUv3EnH6krHc3rjczPWTknW6kPjczr0
[STM32_-GPIO_-]: http://download.csdn.net/detail/hjf161105/9846235